CN116639229A - 一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上风机基础运维技术领域，提供一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法及相关装置，方法包括：通过获取海浪信息和安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向，使得在海上风机基础沉贯切换时，保证安装船退船时交通船进入的安全和平稳，使得沉贯系统分别与安装船和交通船的供电连接能无缝切换，交通船上人员能平稳作业，提高风机基础安装效率，缩小多台风机基础的安装间隔。

Description

一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法及相关装置

技术领域

本发明涉及海上风机基础运维技术领域，尤其涉及一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法及相关装置。

背景技术

随着风力发电技术的发展，海上风电逐渐成为重要的可再生能源发电形式；由于海上工况多变，安装海上风机的工期紧张，给海上风机安装的效率带来了严峻的考验；

在风机安装船完成海上风电基础沉贯任务后，需要将沉贯系统由风机安装船切换至交通船上，因电缆长度有限，需在风机安装船退船后再让交通船驶入，此时由于风机安装船吨位极大，其退船时的船行波会给交通船带来很大影响，会给交通船的安全带来危害以及影响交通船施工的可靠性，等待水波平静则会影响安装效率。

发明内容

本发明提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，用于解决现有技术中风机基础沉贯切换时，因安装船退船涌浪导致交通船作业效率低下的问题。

本发明第一方面提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，包括：

获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；

根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向。

可选的，所述根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力，具体为：

根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪正对交通船船身侧面的作用力，将所述作用力的最小值作为第一干扰力。

可选的，所述获取海浪信息，具体包括：获取海浪信息和风力信息，根据风力信息对海浪信息进行修正。

可选的，所述获取交通船数据之前，还包括：发出安装船退船指令；所述根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向之后，还包括：将交通船进入方向作为交通船进入指令发送至交通船。

可选的，所述将交通船进入方向作为交通船进入指令发送至交通船之后，还包括：分别预测安装船和交通船的行驶路线，当两路线中存在距离过近或交点时，对交通船进入指令的发送时间或进入方向进行调整。

本申请第二方面提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制系统，其特征在于，包括：

复合浪计算模块，用于获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

干扰力计算模块，用于获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；

行船指示模块，用于根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向。

可选的，所述干扰力计算模块中，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力，具体为：

根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪正对交通船船身侧面的作用力，将所述作用力的最小值作为第一干扰力。

可选的，所述复合浪计算模块中，获取海浪信息，具体包括：获取海浪信息和风力信息，根据风力信息对海浪信息进行修正。

本申请第三方面提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明第一方面任一项所述的海上风机基础沉贯切换行船控制方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本发明第一方面任一项所述的海上风机基础沉贯切换行船控制方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：通过获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向，使得在海上风机基础沉贯切换时，保证安装船退船时交通船进入的安全和平稳，使得沉贯系统分别与安装船和交通船的供电连接能无缝切换，交通船上人员能平稳作业，提高风机基础安装效率，缩小多台风机基础的安装间隔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为海上风机基础沉贯切换行船控制方法的第一个流程图；

图2为海上风机基础沉贯切换行船控制方法的第二个流程图；

图3为海上风机基础沉贯切换行船控制系统结构图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，用于解决现有技术中风机基础沉贯切换时，因安装船退船涌浪导致交通船作业效率低下的问题。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的海上风机基础沉贯切换行船控制方法的第一个流程图。

S100，获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

需要说明的是，海浪信息可以从气象局或中国海洋预报网上获取，也可以通过当地的传感器进行实时监测；海浪信息中包括有当前海上风机基础所在区域的浪涌高、流向、流速等；安装船运行数据通过与安装船通信获取，包括安装船的规格尺寸、外形、船速和航向等，安装船的尺寸规格和外形可以根据安装船的型号获取。

船行波是由船舶行驶时推开前方海水形成的，船行波可以分解为横波和散播，横波与安装船的航向垂直，而散播又称为凯尔文波，在海上风机所在的深水海区一般与航向夹角为19°28（即凯尔文角）；船行波会与安装船的船速和外形有关，外形主要为船舶与海水接触的船首等处形状和角度，可对应安装船的型号获取；根据安装船运行数据即可计算船行波，得到因安装船退船而在海上风机附件形成的浪涌高度、方向、流速等信息；

安装船在退船时造成的浪涌会与当前海面上的海浪相结合，不同的海浪和船行波结合的结果可能是互相消弭也可能是互相叠加，在因计算较复杂，可将海浪和船行波以类似合力的计算方式进行叠加，浪高反映了波浪蕴含能量也即相当于力的大小，具体根据方向和高度计算得到复合浪的数据，复合浪即为最终对交通船驶入造成影响的涌浪。

S200，获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；

需要说明的是，交通船数据包括交通船的尺寸规格、载重、吨位等；通过对复合浪数据中浪高等数据，计算复合浪作用在交通船上时带来的干扰力，该干扰力可由静水阻力和汹涛阻力组成，静水阻力包括交通船在平静水面上行驶时水的阻力以及海水流体的摩擦和粘压阻力，静水阻力可以通过经验公式或预设的模型来得到；而汹涛阻力与波浪高度和船型有关，以复合浪正对交通船船身侧面的作用力作为第一干扰力，此方向给交通船行进和作业带来的扰动是最大的。

S300，根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向。

需要说明的是，根据交通船数据的吨位载重数据，可反映其抗风浪能力，预先设置某吨位的交通船能安全行驶且较平稳作业的干扰力，根据当前交通船数据进行调整后，即可得到干扰力阈值；当第一干扰力大于所述干扰力阈值时，则需要对交通船驶入至作业区的方向进行规划，以船首10-30°受浪角前行，既可以保证一定的航速，又可以减轻船舶的摇摆幅度，预设受浪角根据实际行驶需求设置，根据预设的受浪角和复合浪数据中的方向即可得到交通船进入方向，海上风机基础在海面上可视为一个终点，确定交通船进入方向后即得到了交通船的驶入路线；

在风机基础沉贯的过程中，要完成沉贯系统从安装船切换到交通船的操作，切换过程中需保证基础正常下沉，沉贯系统需由电缆供电，而风机基础的电缆长度有限，因此安装船退船过程中即需要交通船驶入，此时塔吊运工人在基础外平台会抛下预留电缆至交通船上，当电缆接在交通船上供电后，工人切换供电系统，同时安装船切断供电电缆，保证供电不存在中断。

本实施例中，通过获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向，使得在海上风机基础沉贯切换时，保证安装船退船时交通船进入的安全和平稳，使得沉贯系统分别与安装船和交通船的供电连接能无缝切换，交通船上人员能平稳作业，提高风机基础安装效率，缩小多台风机基础的安装间隔。

以上为本申请提供的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法的第二个实施例的详细说明。

本实施例中，进一步提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，请参见图2，步骤S100具体包括步骤S101-S102，详情如下：

S101，获取海浪信息和风力信息，并根据风力信息对海浪信息进行修正；

需要说明的是，海浪形成的原因多种多样，最常见的因素是洋流与海风，洋流在海风作用下起浪；中国海洋预报网上获取的海浪信息一般为一片区域如南海东北部、东海西南部的区域性信息，数据无法精确到具体的位置，因此可以参考风力数据进行修正；具体修正方式根据对应区域海浪和风力进行设置。

S102，获取安装船运行数据，根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

需要说明的是，在获取安装船运行数据之前，可以先发出安装船退船指令，即开始沉贯系统切换；在安装船退船拔桩撤离过程，需要保证风机基础的水平度在预设范围内，该预设范围一般为1°，可根据风机基础的水平度监测装置得到；在沉贯系统切换的过程中，船舶与沉贯系统的无线电台需一对一通讯，不然会出现信号干扰情况，因此在发出安装船退船指令时还需发出通信切换指令；

进一步的，步骤S300之后还包括：将交通船进入方向作为交通船进入指令发送至交通船；需要说明的是，发送进入指令时需分别预测安装船和交通船的行驶路线，考虑安装船退船与交通船的安全距离，避免进入方向合适但距离过近，两船间水流速大于两侧，则会引起压力将交通船和安装船朝双方方向挤压，在确定交通船方向后，交通船进入的路线也即确定，此时可以进行退船和进入的路线模拟，在出现距离过近或有交点时，可以通过调整交通船进入时机或对交通船进入方向进行修正，进一步提高切换行船的安全性。

进一步的，海浪在风机基础所在区域的方向是一致的，而船行波是在船两侧以相同大小不同方向传播的，因此复合浪的数据实际上包括有两个方向的第一复合浪数据和第二复合浪数据；在前述步骤S200中，获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力，具体为：获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪正对交通船船身侧面的作用力，将所述作用力的最小值作为第一干扰力；在两方向的第一复合浪数据和第二复合浪数据下，自然优先选择交通船从更小的复合浪方向进入。

以上为本申请提供的第一方面的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法的详细说明，下面为本申请第二方面提供的一种海上风机基础沉贯切换行船控制系统的实施例的详细说明。

请参阅图3，图3为海上风机基础沉贯切换行船控制系统结构图。本实施例提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制系统，包括：

复合浪计算模块10，用于获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

干扰力计算模块20，用于获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；

行船指示模块30，用于根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向。

进一步的，所述干扰力计算模块中，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力，具体为：

根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪正对交通船船身侧面的作用力，将所述作用力的最小值作为第一干扰力。

进一步的，所述复合浪计算模块中，获取海浪信息，具体包括：获取海浪信息和风力信息，根据风力信息对海浪信息进行修正。

本申请第三方面还提供了一种海上风机基础沉贯切换行船控制设备，包括处理器以及存储器：其中存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令执行上述海上风机基础沉贯切换行船控制方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述海上风机基础沉贯切换行船控制方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，其特征在于包括：

获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；

根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向。

2.根据权利要求1所述的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，其特征在于，所述根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力，具体为：

根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪正对交通船船身侧面的作用力，将所述作用力的最小值作为第一干扰力。

3.根据权利要求1所述的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，其特征在于，所述获取海浪信息，具体包括：获取海浪信息和风力信息，根据风力信息对海浪信息进行修正。

4.根据权利要求1所述的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，其特征在于，所述获取交通船数据之前，还包括：发出安装船退船指令；所述根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向之后，还包括：将交通船进入方向作为交通船进入指令发送至交通船。

5.根据权利要求4所述的一种海上风机基础沉贯切换行船控制方法，其特征在于，所述将交通船进入方向作为交通船进入指令发送至交通船之后，还包括：分别预测安装船和交通船的行驶路线，当两路线中存在距离过近或交点时，对交通船进入指令的发送时间或进入方向进行调整。

6.一种海上风机基础沉贯切换行船控制系统，其特征在于，包括：

复合浪计算模块，用于获取海浪信息和安装船运行数据；根据安装船运行数据计算船行波，再以海浪信息和船行波计算复合浪数据；

干扰力计算模块，用于获取交通船数据，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力；

行船指示模块，用于根据交通船数据得到干扰力阈值，若第一干扰力大于所述干扰力阈值，则根据复合浪数据得到复合浪方向，根据预设的受浪角和复合浪方向得到交通船进入方向。

7.根据权利要求6所述的一种海上风机基础沉贯切换行船控制系统，其特征在于，所述干扰力计算模块中，根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪作用在交通船上的第一干扰力，具体为：

根据复合浪数据和交通船数据计算复合浪正对交通船船身侧面的作用力，将所述作用力的最小值作为第一干扰力。

8.根据权利要求6所述的一种海上风机基础沉贯切换行船控制系统，其特征在于，所述复合浪计算模块中，获取海浪信息，具体包括：获取海浪信息和风力信息，根据风力信息对海浪信息进行修正。

9.一种海上风机基础沉贯切换行船控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-5任一项所述的海上风机基础沉贯切换行船控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-5任一项所述的海上风机基础沉贯切换行船控制方法。