本技術涉及船舶充電系統(tǒng)的，尤其是涉及一種港作船靠岸充電裝置及充電系統(tǒng)。

背景技術：

1、港作船為專門從事港務工作的船舶統(tǒng)稱，當前為了節(jié)約港務成本以及減少有害物質污染，眾多的港務船在靠岸后從以往的增添燃油以進行發(fā)電補能轉化為通過岸上的充電裝置進行充電補能。

2、當前技術中，對船舶進行充電時，首先獲取靠岸船舶的位置，充電裝置通過機械手或機械臂將通過充電線纜吊裝的充電頭移動至船舶充電口的上方，并通過收卷裝置控制線纜的長度以調整充電頭的高度使其插入充電口中以進行充電，充電結束后，再次通過控制線纜的長度以控制吊裝的充電頭從充電口中脫離并恢復至原始狀態(tài)以完成充電過程。

3、但實際充電場景中，因船舶不同于車輛充電，船舶在靠岸狀態(tài)下無法實現(xiàn)自身姿態(tài)的完全固定，而是會隨著水流發(fā)生隨機搖晃，搖晃的幅度、方向皆與水流方向、風力大小方向等因素相關，呈現(xiàn)完全的隨機性，當船舶進行充電時，因充電口和充電頭之間保持固定連接，當船舶發(fā)生搖晃時，會帶動線纜發(fā)生運動，線纜的運動主要體現(xiàn)在其自身的張緊力的大小，在充電頭對接完成后，相關技術中的收卷裝置會停止對線纜的控制使得線纜在整個充電過程中都保持相同的長度，那么隨著船身的搖晃，線纜的張緊力大小也會發(fā)生變化，而當船舶的搖晃幅度、搖晃頻率較大時，會使線纜承擔較大的張緊力，可能會出現(xiàn)線纜的斷裂、變形以及會加速線纜的老化。

技術實現(xiàn)思路

1、為了緩解在船舶充電過程中船舶搖晃而對充電線纜的過大拉扯情況，本技術提供一種港作船靠岸充電裝置及充電系統(tǒng)。

2、第一方面，本技術提供一種a，采用如下的技術方案：

3、一種港作船靠岸充電裝置，包括：

4、定位模塊，用于定位獲取船舶靠岸位置以生成充電定位坐標；

5、行走模塊，用于獲取所述充電定位坐標中的橫向坐標并移動至相應位置；

6、機械臂模塊，用于獲取所述充電定位坐標并移動至充電口上方；

7、收卷模塊，用于供線纜纏繞收納并用于根據(jù)所述充電定位坐標中的高度坐標調整所述線纜的暴露長度，所述收卷模塊基于指令分別切換用于使所述暴露長度增加的狀態(tài)一、使所述暴露長度減少的狀態(tài)二和使所述暴露長度不變的狀態(tài)三，所述線纜還設置在所述機械臂上并從所述機械臂一端伸出，且所述線纜的端部固定連接有充電頭；

8、充電開始模塊，用于當所述充電頭基于所述充電定位坐標移動至匹配位置時，將所述收卷模塊調節(jié)至所述狀態(tài)一；

9、張緊檢測模塊，用于檢測所述線纜上的張力大小，并基于所述線纜的第一張力狀態(tài)變化使所述收卷模塊進入所述狀態(tài)三；在所述狀態(tài)三下，生成擺動增幅檢測任務并設定檢測時長，在所述檢測時長內(nèi)檢測所述線纜的第二張力狀態(tài)變化；

10、張緊調整模塊，基于所述第二張力狀態(tài)變化生成狀態(tài)調整目標并計算暴露長度調整量，并根據(jù)所述狀態(tài)調整目標控制所述收卷模塊的狀態(tài)，并基于所述暴露長度調整量控制所述收卷模塊的收卷圈數(shù)；

11、充電結束模塊，用于等待充電結束信號，并根據(jù)所述充電結束信號將所述收卷模塊調節(jié)為所述狀態(tài)二。

12、在其中的一些實施例中，所述張緊檢測模塊檢測所述收卷模塊在初始狀態(tài)下的張力大小并定義為初始張力，并在所述收卷模塊處于所述狀態(tài)一且檢測到所述張力大小從所述初始張力變化至0時的對應時間定義為標準時間點；

13、將所述標準時間點延長第一預設時間以得到目標時間點，在所述目標時間點到達時對應于所述第一張力狀態(tài)變化。

14、在其中的一些實施例中，當所述收卷模塊基于所述第一張力狀態(tài)變化進入所述狀態(tài)三時，所述張緊檢測模塊進入所述擺動增幅檢測任務并在預設時間長度的所述檢測時長中判斷所述線纜上的最大張力值，并將所述最大張力值定義為所述第二張力狀態(tài)變化。

15、在其中的一些實施例中，所述張緊調整模塊生成數(shù)值不同的張力臨界值和張力極端值，獲取所述最大張力值，并判斷所述最大張力值與所述張力臨界值及所述張力極端值之間的大小關系；

16、若所述最大張力值大于等于所述張力極端值，則所述第二張力狀態(tài)變化為風險變化，在所述風險變化中，所述張緊調整模塊停止所述張緊檢測模塊的擺動增幅檢測任務，并立即生成第一調整指令至所述收卷模塊，在所述第一調整指令中，所述狀態(tài)調整目標為所述狀態(tài)一；

17、若所述最大張力值小于所述張力極端值且大于等于所述張力臨界值，則所述第二張力狀態(tài)變化為預警變化，在所述預警變化中，所述張緊調整模塊生成第二調整指令，在所述第二調整指令中，所述狀態(tài)調整目標為所述狀態(tài)一；

18、若所述最大張力值小于所述張力臨界值，則所述第二張力狀態(tài)變化為穩(wěn)定變化，在所述穩(wěn)定變化中，所述張緊調整模塊生成第三調整指令，在所述第三調整指令中，所述狀態(tài)調整目標為所述狀態(tài)三；

19、若所述最大張力值為0，則所述第二張力狀態(tài)變化為過度驗證變化，在所述過度變化中，所述張緊調整模塊生成第四調整指令，在所述第四調整指令中，所述狀態(tài)調整目標為所述狀態(tài)二。

20、在其中的一些實施例中，所述張緊調整模塊還用于：

21、在所述風險變化和所述預警變化中，

22、計算所述最大張力值和所述張力臨界值之間的第一張力差，基于所述第一張力差計算第一搖晃幅度；

23、根據(jù)所述第一搖晃幅度計算所述暴露長度調整量，根據(jù)所述暴露長度調整量結合所述收卷模塊的圈線比計算出相應的所述收卷圈數(shù)；

24、控制所述收卷模塊根據(jù)所述收卷圈數(shù)保持所述狀態(tài)一，并在所述收卷圈數(shù)到達后變更為所述狀態(tài)三。

25、在其中的一些實施例中，所述張緊調整模塊還用于：

26、在所述過度驗證變化中，

27、基于當前所述收卷模塊已轉動的所述收卷圈數(shù)計算當前的所述暴露長度，根據(jù)所述暴露長度與預設的分段系數(shù)生成若干收線驗證長度；

28、將所述收線驗證長度設置為所述暴露長度調整量并結合所述收卷模塊的所述圈線比計算出相應的所述收卷圈數(shù)；

29、控制所述收卷模塊定時通過所述收卷圈數(shù)保持所述狀態(tài)二，并檢測收卷過程中的所述張力大小；

30、若檢測到所述張力大小且不大于所述張力臨界值，則將所述狀態(tài)二變更為所述狀態(tài)三；

31、若檢測到的所述最大張力值依舊為0，則在下一定時時間基于下一所述收線驗證長度對應的所述收卷圈數(shù)繼續(xù)使所述收卷模塊保持所述狀態(tài)二。

32、在其中的一些實施例中，還包括張力圖繪制模塊和周期性分析模塊，其中，

33、所述張力圖繪制模塊用于從所述張緊檢測模塊中獲取檢測的所述張力大小，并繪制相應的張力分布圖；

34、所述周期性分析模塊用于獲取所述張力分析圖并判斷是否存在周期傾向，并在存在所述周期傾向時獲取單一周期中兩側的周期端點所對應的第一張力值和第二張力值；

35、所述周期性分析模塊計算所述第一張力值和所述第二張力值的差值，并在所述差值的絕對值大于預設值時生成位置調節(jié)任務，并基于所述位置調節(jié)任務調整所述機械臂模塊的轉動角度直至檢測到所述差值的絕對值小于預設值。

36、在其中的一些實施例中，在所述風險變化和所述預警變化中，所述周期性分析模塊還用于判斷所述最大張力值是否屬于所述周期端點，并在屬于所述周期端點時優(yōu)先通過所述位置調節(jié)任務對所述機械臂模塊的所述轉動角度進行調整；

37、若調整后的所述最大張力值仍大于等于所述張力極端值或所述張力臨界值，則基于所述第一調整指令或所述第二調整指令使所述收卷模塊變更為所述狀態(tài)一。

38、在其中的一些實施例中，在基于所述充電結束信號將所述收卷模塊調節(jié)為所述狀態(tài)二時，所述張緊檢測模塊檢測到所述線纜上的所述張力大小大于異常值時生成第三張力狀態(tài)變化，在所述第三張力狀態(tài)變化中，所述張緊檢測模塊使所述收卷模塊進入所述狀態(tài)一并等待所述張力大小不大于所述異常值時切換為所述狀態(tài)三并生成預警信號，其中，所述異常值為所述初始張力加上預設的張力增量。

39、第二方面，本技術提供一種港作船充電系統(tǒng)，采用如下的技術方案：

40、一種港作船充電系統(tǒng)，包括上述的港作船靠岸充電裝置

41、通過本技術實施例提供的技術方案，存在以下技術效果：

42、在充電開啟、充電中、充電結束時皆根據(jù)不同的處理信號來控制收卷機構對線纜的暴露長度的調整，同時在充電過程中，基于船舶搖晃對線纜的張力影響來具體分析搖擺狀態(tài)，并基于檢測到的張力變化來確定需要收卷模塊調整的狀態(tài)，以此通過收卷模塊狀態(tài)的調整來減少船舶搖擺狀態(tài)中對線纜的過大張力影響，通過收卷模塊狀態(tài)的動態(tài)調整來減少對線纜的負面拉扯影響，減少線纜出現(xiàn)斷裂、變形、老化的情況。