CN110273356B - 一种海上登靠步桥警示与监视系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种海上登靠步桥警示与监视系统，包括主控计算机和安装于步桥前端的用于警示信息检测的梯端组合体结构，所述梯端组合体结构包括两个搭接压力传感器、一个顶接压力传感器、两个测距传感器和五个避障传感器，通过各传感器采集获得警示信息；所述主控计算机安装有主控软件；所述警示信息通过通信系统传输给主控计算机；所述主控计算机接收警示信息后，再将控制信号传输给警示执行机构。本申请主控软件将警示信息显示在相应的显示界面上，同时根据预设好的信息界定关系判断海上登靠步桥系统各个硬件、通信线路、运行状态是否处于正常、临界和危险状况，能够最大可能性的降低事故发生概率及事故损失。

Description

一种海上登靠步桥警示与监视系统

技术领域

本申请涉及一种海上登靠步桥警示与监视系统。

背景技术

海上平台包括海上石油钻井平台、海上石油生产平台、生活平台、海上储油平台、海上作业平台等。这些平台在寿命周期内，离不开各种船舶的作业支持，诸如货物装卸、供应、平台人员倒班、应急撤离与救助、协助平台维修、穿梭油轮进行货油装卸等。但是由于海浪和潮汐的作用使得船舶与海洋平台设施的搭接成为了海上作业的难题，中国专利CN108407982A公开了一种可回转、俯仰和伸缩的步桥，包括回转座、步桥基座、固定桥梯和滑动桥梯，回转座上安装有回转机构，步桥基座在回转机构的作用下做360°回转运动，步桥基座上端面上安装有俯仰液压油缸，固定桥梯铰接在步桥基座上并与俯仰液压油缸建立连接，固定桥梯在俯仰液压油缸的作用做上下俯仰运动，固定桥梯底部安装有步桥伸缩传动装置，滑动桥梯套装在固定桥梯内，滑动桥梯在步桥伸缩传动装置的作用下做伸缩运动。本发明方案在三个自由度的作用下，使得步桥能够有效搭接到海上构筑物上，实现运维人员和物资安全、快捷输送。

然而现有的登靠步桥急需一种警示和监视系统，确保系统安全运行，最大可能性的降低事故发生概率及事故损失。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种海上登靠步桥警示与监视系统。

为实现以上目的，本发明提供的一种海上登靠步桥警示与监视系统，采用如下技术方案：

一种海上登靠步桥警示与监视系统，包括主控计算机和安装于步桥前端的用于警示信息检测的梯端组合体结构，所述梯端组合体结构包括两个搭接压力传感器、一个顶接压力传感器、两个测距传感器和五个避障传感器，通过各传感器采集获得警示信息；所述主控计算机安装有主控软件；所述警示信息通过通信系统传输给主控计算机；所述主控计算机接收警示信息后，再将控制信号传输给警示执行机构。

进一步地，所述步桥包括可伸缩滑动的桥梯、回转机构和俯仰机构，所述桥梯包括固定桥梯和活动桥梯，所述桥梯上设置导轨，并配置有能够在桥梯通道内运行的运货小车；所述梯端组合体结构包括安装面板和固定板，所述安装面板下部前端间隔安装有四个滚轮，所述五个避障传感器并列成一排间隔安装在安装面板里；所述顶接压力传感器位于安装面板下面、固定板上、滚轮的后面；所述两个测距传感器分别安装于顶接压力传感器两侧；两个搭接压力传感器安装在安装面板后部。

本领域技术人员能够理解，所述回转机构用于调整桥梯的方位，俯仰机构用于调整桥梯与构筑物的登靠平台之间的高度差，可伸缩滑动的桥梯用于保证与构筑物的登靠平台长时间的主动无间隙搭接。

进一步地，所述梯端组合体结构的采集系统采用单片机作为主控制器，压力传感器通过放大电路后将压力数值传输给单片机；测距传感器输出的信号经数模变换后进入单片机；避障传感器的信息通过避障传感器采集卡进行采集，单片机通过避障传感器采集卡获得避障传感器信息；所述单片机将传感器信息发给主控计算机的同时发送给俯仰轴控制器、回转轴控制器和滑动梯控制器，所述俯仰轴控制器控制俯仰机构在垂直方向的运动；回转轴控制器是控制回转机构的运动；滑动梯控制器控制活动桥梯相对固定桥梯做伸缩运动。

进一步地，所述警示执行机构包括界面显示、灯光报警和声音报警。

进一步地，所述海上登靠步桥警示与监视系统进一步包括电气及运货小车测控系统，所述主控计算机接收警示信息后，将控制信号传输给电气及运货小车测控系统，所述电气及运货小车测控系统通过控制电动绞盘的开关和方向控制运货小车在桥梯上往返运动。

优选的，所述测距传感器为超声测距传感器。

优选的，所述避障传感器为超声避障传感器。

进一步地，所述回转机构包括回转马达，所述回转马达的输出轴上安装有角度传感器，用于测量回转的角度；所述桥梯底部安装有角度传感器，用于测量桥梯俯仰的角度。

进一步地，所述步桥滑动梯端部布置一台摄像机，辅助搭接使用，在操控台可实时观看；回转台上方布置两台摄像机，一台用来监视固定桥梯和活动桥梯，另一台用来监视回转台四周。视频数据24小时循环存储(摄像机自行存储)，操控台不需要观看。

所述的主控计算机使用标准工业控制计算机，主控计算机具有运算能力强、存储空间大等优点，其主要完成系统操作、控制，系统管理，警示报警，日志记录等功能，优选的，所述工业控制计算机连接单片机，通过采用单片机，可以提高系统实时性。

所述主控软件还包括容错检测模块，采用容错检测机制，保证主控发送软件控制命令的正确性。

进一步地，在供电系统中，对于供电电压，将电压信号传输给主控计算机，并通过数字显示，与预设值进行比较，欠压、过压时报警。

进一步地，所述主控软件除具备声光报警功能外，还具有日志功能和传感器信息记录、保存功能；所述主控软件具有控制系统工作示意图，且具有故障定位功能；主控软件具有视频显示功能，视频中应有时间记录；主控软件具有日志功能，记录操作员操作及自动控制流程；主控软件具有传感器信息记录、保存功能。

与现有技术相比，本申请海上登靠步桥警示与监控系统具有以下有益效果：

(1)梯端组合体结构将各传感器进行合理布置，主控软件将各传感器采集的警示信息显示在相应的显示界面上，同时根据预设好的信息界定关系判断海上登靠步桥系统各个硬件、通信线路、运行状态是否处于正常、临界、危险状况，发出声音和灯光警示，是步桥安全正常运行的一个不可缺少的组成部分，能够最大可能性的降低事故发生概率及事故损失；

(2)本申请系统能够同时实现对灯光警示和声音警示的控制、对运货小车的控制，并且还可以进一步通过对电源继电器组控制电气开关。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是步桥的主视图；

图2是步桥的俯视图；

图3是运货小车、定向滚轮、导轨放大示意图；

图4是活动桥梯的主视图；

图5是运货小车与桥梯的组合剖面图；

图6是梯端组合体结构的主视图；

图7是梯端组合体结构的俯视图；

图8是梯端组合体结构侧面剖面图；

图9为梯端传感器结构原理框图；

图10为警示执行机构的逻辑结构；

图11为系统原理图；

图12为主控计算机软件构架。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种海上登靠步桥警示与监视系统，包括主控计算机和安装于步桥前端的用于警示信息检测的梯端组合体结构，所述梯端组合体结构包括两个搭接压力传感器、一个顶接压力传感器、两个超声测距传感器和五个超声避障传感器，通过各传感器采集获得警示信息；所述主控计算机安装有主控软件；所述警示信息通过通信系统传输给主控计算机；所述主控计算机接收警示信息后，再将控制信号传输给警示执行机构。

步桥包括可伸缩滑动的桥梯、回转机构和俯仰机构，所述桥梯包括固定桥梯和活动桥梯，回转机构用于调整桥梯的方位，俯仰机构用于调整桥梯与构筑物的登靠平台之间的高度差，可伸缩滑动的桥梯用于保证与构筑物的登靠平台长时间的主动无间隙搭接。

本申请所述步桥可以参考现有技术的步桥，例如CN108407982A。本实施例中，如图1～5所示，步桥包括底座1(这里可以是登靠装置中其他补偿平台的上平台)、回转机构2及可伸缩滑动的桥梯3；桥梯3前端设有梯端组合体结构11。所述回转机构2安装在底座1上，所述桥梯3通过铰链连接在回转机构2上，桥梯3与回转机构2之间设有两个可伸缩长度的液压机构4；桥梯3由固定桥梯13和活动桥梯14组成。固定桥梯一端与回转机构连接，另一端为活动桥梯提供运动平台。桥梯3上设置导轨5，运货小车6通过定向脚轮7滚动可以在桥梯的导轨5上运动；活动桥梯在活动桥梯液压马达的牵引下由底面和侧面的定向脚轮滚动实现伸缩运动。桥梯上设置有两个小车液压马达10、一个活动桥梯液压马达9和导向板8。为了更加安全的运输，上述回转机构、可伸缩桥梯侧边及周围设有扶手12。此外，桥体3的两端上还设计安装了用于小车定位和缓冲的装置15，目的用于小车运动的缓冲及防止小车脱离桥梯，安装的数量为4个。操作过程中，运货小车6由小车液压马达牵引，当在固定桥梯运动时，由底面和侧面定向脚轮7滚动实现运动；当在活动桥梯运动时，由底面和另一侧面定向脚轮7滚动实现运动。当小车由固定桥梯向活动桥梯或由活动桥梯向固定桥梯运动时，由导向板8引导小车运动。

如图6-8所示，所述梯端组合体结构包括安装面板5’和固定板8’，所述安装面板5’下部前端间隔安装有四个滚轮7’，并列成一排；所述五个避障传感器4’并列成一排间隔安装在安装面板5’里；所述顶接压力传感器2’位于安装面板5’下面、固定板8’上、滚轮7’的后面；所述两个测距传感器3’分别安装于顶接压力传感器2’两侧；两个搭接压力传感器1’安装在安装面板5’后部。

为实现顶接压力传感器的标准测量，设置了一个组合结构，由顶压力端头9’、滑动套筒10’、固定套筒11’和顶接压力传感器2’组成；为了使顶接压力传感器安装更加牢固，工作时没有摇晃，在安装面板5’下面、固定板8’后面增加一个三角形槽钢加强材料12’；为了方便安装及拆卸，安装面板5’上设置若干安装孔13’和铰接14’；铰接14’的功能有两个：把整个梯端组合体固定在桥梯前端和安装正压力传感器。另外安装面板5里安装了一定厚度的减震橡胶6’，用于减少桥梯搭接时的震动。

如图9所示，所述梯端组合体结构的采集系统采用单片机作为主控制器，压力传感器通过放大电路后将压力数值传输给单片机A/D管脚经过单片机解算获得压力数值；测距传感器输出的信号经数模变换后进入单片机；超声避障传感器的信息通过超声避障传感器采集卡进行采集，单片机通过RS485接口获得超声避障传感器信息；梯端组合体结构的采集系统受控于主控计算机，所述单片机将传感器信息发给主控计算机的同时发送给俯仰轴控制器、回转轴控制器和滑动梯控制器。所述俯仰轴控制器控制俯仰机构在垂直方向的运动；回转轴控制器是控制回转机构的运动；滑动梯控制器控制活动桥梯相对固定桥梯做伸缩运动。

如图10所示，所述警示执行机构包括界面显示、灯光警示和声音警示。

进一步地，所述海上登靠步桥警示与监视系统进一步包括电气及运货小车测控系统，所述主控计算机接收警示信息后，同时将控制信号传输给电气运货小车测控系统，所述电气及运货小车测控系统实现对电源电气开关的控制，并控制警示灯闪烁、警示声音，并通过控制电动绞盘的开关和方向控制运货小车在桥梯上往返运动。

所述回转机构包括回转马达，所述回转马达的输出轴上安装有角度传感器，用于测量回转的角度；所述桥梯底部安装有角度传感器，用于测量桥梯俯仰的角度。

所述步桥滑动梯端部布置一台摄像机，辅助搭接使用，在操控台可实时观看；双功能桥梯回转台控制柜上方布置一台摄像机，用来监视固定桥梯和活动桥梯。视频数据24小时循环存储(摄像机自行存储)，操控台不需要观看；步桥回转台中心上方布置全景摄像机一台，用来监视回转台四周。视频数据24小时循环存储(摄像机自行存储)，操控台不需要观看。

本申请系统原理图如图11所示，主控计算机与单片机进行信息交互(梯端组合体结构传感器的信息传输给主控计算机)，角度传感器信息传输给单片机，单片机通过驱动电路控制灯光警示和声音警示，其中灯光警示采用塔灯，声音警示采用蜂鸣器；单片机通过驱动及比例阀控制液压马达从而控制电动绞盘，实现对运货小车的控制；同时，单片机通过对电源继电器组控制电气开关。本领域技术人员能够了解上述部件如何进行电连接，从而实现单片机对灯光警示、声音近视、运货小车以及电气开关的控制。

具体地，对于回转角，通过角度传感器计算得到，通过数字显示，α＞90°预警，α＞110°警示；对于俯仰的角度，通过角度传感器计算得到，通过数字显示，α＜-5°或α＞30°预警，α＜0°或α＞35°警示；对于活动桥梯伸缩位移，通过数字显示，L＜1或L＞8预警，L＜0或L＞9警示；对于超声测距传感器组，通过数字显示，L＜x1或L＞x2预警，L＜x3或L＞x4警示；对于水平搭接角，通过数字显示，由测距传感器计算得到，α＜-30°或α＞30°预警，α＜-35°或α＞35°警示；对于压力传感器组，通过数字显示，P＜p1或P＞p2预警，P＜p3或P＞p4警示；对于搭接长度，通过数字显示，由顶接压力传感器计算得到L＜50mm或L＞400mm预警，L＜0或L＞450mm警示；对于超声避障传感器，通过布尔显示，搭接过程距离过近时发出警告。

所述的主控计算机使用标准工业控制计算机，主控计算机具有运算能力强、存储空间大等优点，其主要完成系统操作、控制，系统管理，警示报警，日志记录等功能，本实施例中，所述工业控制计算机连接单片机，通过采用单片机，可以提高系统实时性；所述主控软件还包括容错检测模块，采用容错检测机制，保证主控发送软件控制命令的正确性。在供电系统中，对于供电电压，将电压信号传输给主控计算机，并通过数字显示，与预设值进行比较，欠压、过压时报警。

如图12所示，所述主控软件的功能模块包括通信系统、显示模块、警示信息管理模块和操控管理模块；所述显示模块包括报警警告显示、运行参数显示和视频监控；所述操控管理模块包括桥梯操控和自动监管。所述主控软件的运行线程包括：数据记录线程、控制管理线程、主线程含界面显示和通信线程。

所述主控软件除具备声光报警功能外，还具有日志功能和传感器信息记录、保存功能；所述主控软件具有控制系统工作示意图，且具有故障定位功能；主控软件具有视频显示功能，视频中应有时间记录；主控软件具有日志功能，记录操作员操作及自动控制流程；主控软件具有传感器信息记录、保存功能。本领域技术人员能够了解如何使主控软件具备上述功能。本申请主控软件可视化程度高，界面整洁，直观，显示所有传感器信息。部分重要信息还可以使用仪表盘形式显示，实时更新显示步桥系统各个传感器信息，没有误显示，实现与操控台通信，实时读取操控台，显示操控台操控信息。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，包括主控计算机和安装于步桥前端的用于警示信息检测的梯端组合体结构，所述梯端组合体结构包括两个搭接压力传感器、一个顶接压力传感器、两个测距传感器和五个避障传感器，通过各传感器采集获得警示信息；所述主控计算机安装有主控软件；所述警示信息通过通信系统传输给主控计算机；所述主控计算机接收警示信息后，再将控制信号传输给警示执行机构，其特征在于，所述步桥包括可伸缩滑动的桥梯、回转机构和俯仰机构，所述桥梯包括固定桥梯和活动桥梯，所述桥梯上设置导轨，并配置有能够在桥梯通道内运行的运货小车；所述梯端组合体结构包括安装面板和固定板，所述安装面板下部前端间隔安装有四个滚轮，所述五个避障传感器并列成一排间隔安装在安装面板里；所述顶接压力传感器位于安装面板下面、固定板上、滚轮的后面；所述两个测距传感器分别安装于顶接压力传感器两侧；两个搭接压力传感器安装在安装面板后部，所述梯端组合体结构的采集系统采用单片机作为主控制器，压力传感器通过放大电路后将压力数值传输给单片机；测距传感器输出的信号经数模变换后进入单片机；避障传感器的信息通过避障传感器采集卡进行采集，单片机通过避障传感器采集卡获得避障传感器信息；所述单片机将传感器信息发给主控计算机的同时发送给俯仰轴控制器、回转轴控制器和滑动梯控制器，所述俯仰轴控制器控制俯仰机构在垂直方向的运动；回转轴控制器是控制回转机构的运动；滑动梯控制器控制活动桥梯相对固定桥梯做伸缩运动。

2.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，所述警示执行机构包括界面显示、灯光报警和声音报警。

3.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，进一步包括电气及运货小车测控系统，所述主控计算机接收警示信息后，将控制信号传输给电气及运货小车测控系统，所述电气及运货小车测控系统通过控制电动绞盘的开关和方向控制运货小车在桥梯上往返运动。

4.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，所述测距传感器为超声测距传感器；所述避障传感器为超声避障传感器。

5.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，所述回转机构包括回转马达，所述回转马达的输出轴上安装有角度传感器，用于测量回转的角度；所述桥梯底部安装有角度传感器，用于测量桥梯俯仰的角度。

6.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，所述步桥滑动梯端部布置一台摄像机，辅助搭接使用，在操控台可实时观看；回转台上方布置两台摄像机，一台用来监视固定桥梯和活动桥梯、另一台用来监视回转台四周。

7.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，所述的主控计算机使用标准工业控制计算机，所述工业控制计算机连接单片机。

8.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，所述主控软件还包括容错检测模块。

9.根据权利要求1所述海上登靠歩桥警示与监视系统，其特征在于，在所述安装面板的下面、固定板的后面设置一三角形槽钢加强材料。

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