一種dp3級動力定位故障報警信息系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及的是一種實現DP3系統的故障檢測、報警顯示的DP3級動力定位故障報警信息系統。DP3級動力定位故障報警信息系統，由FS故障檢測模塊、控制器故障檢測模塊、故障檢測模塊、報警信息顯示模塊組成。FS故障檢測模塊與控制器故障檢測模塊平行連接，故障檢測模塊與FS故障檢測模塊順序連接，故障檢測模塊與控制器故障檢測模塊順序連接，報警信息顯示模塊與故障檢測模塊順序連接。本發明更適應于DP3級動力定位系統的冗余情況，故障檢測全面、準確，報警信息更豐富。
【專利說明】一種DP3級動力定位故障報警信息系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種實現DP3系統的故障檢測、報警顯示的DP3級動力定位故障報警信息系統。
【背景技術】
[0002]動力定位船舶(Dynamic Positioning Vessel),表示只通過推進器推力自動保持位置(固定位置或預設航跡)的船舶。
[0003]動力定位系統(Dynamic Positioning System),表示船舶動力定位需要的全部設備，包括:測量系統、動力系統、推進系統和動力定位控制系統。
[0004]動力定位控制系統(Dynamic Positioning Control System),表示船舶動力定位需要的所有控制系統和部件。動力定位控制系統包括計算機系統/操縱桿系統、傳感器系統、顯示系統(操縱面板)、位置參考系統以及相關的電纜、線路。
[0005]國際海事組織(InternationalMaritime Organization, IM0)文件《動力定位船舶指南(Guidelines for Vessels with Dynamic Positioning Systems)》和國際海洋工程承包協會(International Marine Contractors Association, IMCA)文件《動力定位船舶設計和操作參考準則(Guidelines for the Desi gn&Op er at ion of DynamicallyPositioned Vessels)》定義了設備等級。共定義了三個“設備等級”,在IMCA指南中總結如下:
[0006]DPl (設備等級I)—在單故障的情況下可能發生定位失常。
[0007]DP2(設備等級2)—有源組件或發電機、推力器、配電盤遙控閥門等系統單故障時，不會發生定位失常。但是當電纜、管道、手控閥等靜態元件發生故障時可能會發生定位失常。
[0008]DP3(設備等級3)—任何單故障(包括水密室被淹)都不會導致定位失常。
[0009]故障檢測報警信息系統是DP3控制系統中不可缺少的一部分，該系統顯示DP3控制系統發生的各種故障，有助于DP操縱員對故障的定位，以便采取正確的解決措施。而國內外有關DP3系統的文獻中，未有對其實現方法的描述，也未有對DP3系統故障報警信息系統的描述。

【發明內容】

[0010]本發明的目的是實現DP3系統的故障檢測、報警顯示，即實現完整的DP3故障檢測報警功能。該發明以報警的形式顯示系統中出現的故障、故障源、故障時間范圍等信息。
[0011]本發明包括:
[0012]DP3級動力定位故障報警信息系統，由FS故障檢測模塊、控制器故障檢測模塊、故障檢測模塊、報警信息顯示模塊組成。FS故障檢測模塊與控制器故障檢測模塊平行連接，故障檢測模塊與FS故障檢測模塊順序連接，故障檢測模塊與控制器故障檢測模塊順序連接，報警信息顯示模塊與故障檢測模塊順序連接。[0013]FS故障檢測模塊，包括各FS計算機與其相應推進器或舵以及FS計算機軟件，用于對推進器或舵進行故障檢測；控制器故障檢測模塊，包括各控制器計算機、全部傳感器、UPS以及控制器軟件，控制器軟件用于對各傳感器、UPS進行故障檢測；故障檢測模塊，用于對FS和控制器檢測到的故障進行處理；報警信息顯示模塊，是操縱臺軟件中的一個模塊，該模塊利用故障標志，從報警信息數據庫中索引出相應報警信息，并將其顯示到報警信息列表中。
[0014]操縱臺在故障檢測、報警顯示過程中，對FS就地工作站、控制器的故障標志進行整合處理。
[0015](I)報警信息顯示模塊分動態報警顯示和歷史報警顯示。
[0016](2)操縱臺故障檢測模塊、報警信息顯示模塊都對報警信息數據庫進行插入或查詢操作。報警信息數據庫記錄所有報警信息，如果計算機空間允許，則所有報警信息將永久記錄。
[0017](3)報警信息數據庫內具有三個功能不同的數據表:原始報警信息表、動態報警表和歷史報警表。
[0018]本發明的有益效果在于:本發明更適應于DP3級動力定位系統的冗余情況，故障檢測全面、準確，報警信息更豐富。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是DP3控制系統結構圖；
[0020]圖2是本發明中故障檢測報警實現過程圖；
[0021]圖3是本發明中故障報警總體關系示意圖；
[0022]圖4是本發明中的電羅經故障報警關系示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0024]1.報警信息數據庫初始化模塊
[0025]該模塊是DP3控制系統以外的輔助功能模塊。根據DP專家、工程師的工程經驗，結合歷史中DP系統的故障事件，總結整理成故障信息表。該模塊的作用是將故障信息表導入報警信息數據庫。
[0026]2.就地工作站(Foundation Station, FS)故障檢測模塊
[0027]就地工作站內部計算機是推進器或舵的直接控制計算機，是控制器與推進器或舵之間的橋梁，其控制量與反饋量均為模擬信號。FS故障檢測模塊包括各FS計算機(配有具有AD/DA轉換功能的板卡、網卡、串口卡等)與其相應推進器或舵以及FS計算機內的軟件。FS計算機內的軟件根據預設的故障診斷規則對推進器或舵數據進行故障判斷。
[0028]3.控制器故障檢測模塊
[0029]控制器是DP3控制系統的核心部分，其具有數據處理、控制計算、推力分配和故障檢測等功能。控制器故障檢測模塊，是包括各控制器計算機、所有傳感器、不間斷供電電源(Uninterruptible Power Supply, UPS)以及控制器內的軟件。控制器內的軟件根據預設的故障診斷規則對傳感器、UPS數據進行故障判斷。[0030]4.操縱臺故障檢測模塊
[0031]操縱臺是DP3控制系統與DP操作人員之間的交互平臺。操縱臺接收到控制器、FS發送的各種數據信息，根據設置的報警限值，進行故障判斷，形成相應的報警信息數據庫索引條件。
[0032]5.報警信息顯示模塊
[0033]報警信息顯示模塊是操縱臺軟件中的一個模塊，該模塊利用故障標志，從報警信息數據庫中索引出相應報警信息，并將其顯示到報警信息列表中。報警信息列表分為動態報警和歷史報警兩個表，分別顯示當前正處于故障的報警信息和曾經故障過而當前已恢復的報警信息。
[0034]附圖1是DP3控制系統結構圖，是本發明的基礎平臺。DP3控制系統包括3個操縱臺、3個控制器、8個FS計算機(分別控制6個推進器和2個舵)和多種傳感器，傳感器包括3個電羅經、3個運動傳感器(Motion Reference Unit，MRU)、3個風傳感器、2個GPS和I個水聲傳感器(Hydroacoustic Position Reference, HPR)。①、②分別為網絡A、B,通過網絡A、B，各傳感器將其信息傳送到控制器，FS計算機、控制器和操縱臺實現信息交互。圖1所示，故障報警信息系統中，I為FS故障檢測模塊，II為控制器故障檢測模塊，III為操縱臺故障檢測模塊、報警信息顯示模塊。
[0035]附圖2是本發明中故障檢測報警實現過程圖，根據該實現過程圖詳細介紹各模塊。
[0036]1.報警信息數據庫初始化模塊
[0037]根據DP專家、工程師的工程經驗，結合歷史中DP系統的故障事件，按系統分類總結整理成文本文檔形式的故障信息表。編寫報警信息數據庫初始化軟件，運行生成報警信息數據庫。報警信息數據庫包括三個數據表:一個原始報警信息表，一個空的動態報警表和一個空的歷史報警表。原始報警信息表的內容即為故障信息表的信息，為顯示報警信息提供搜索內容；動態報警表用于存放DP3系統運行過程中檢測到的當前故障；歷史報警表用于存放DP3系統運行過程中已消除的故障信息。
[0038]2.FS故障檢測模塊
[0039]在檢測故障過程中，FS通過串口接收推進器或舵信息，判斷推進器或舵是否允控、通訊回路是否中斷、串口數據是否中斷；判斷柴油機、軸帶發電機是否在線、是否超負載等故障。FS檢測故障后，將故障標志通過網絡發送到操縱臺。
[0040]3.控制器故障檢測模塊
[0041]控制器故障檢測模塊用于實現以下功能:①接收各傳感器信息并對其進行數據處理，判斷傳感器數據中斷、數據凍結、數據超出量程等故障接收各UPS的信息，判斷UPS的通訊中斷、電壓異常等故障。控制器判斷得出相應的故障標志，通過網絡將其發送到操縱臺。
[0042]4.操縱臺故障檢測模塊
[0043]操縱臺軟件菜單中設有距離偏差、艏向偏差、航跡偏差、速度偏差、回轉率偏差、縱傾、橫搖的報警限值以及冗余傳感器數據的相對偏差(包括縱傾、橫搖和艏向)報警限值(其中此處的冗余傳感器指羅經、電羅經，若電羅經I與電羅經2測得艏向值基本一致，而電羅經3的艏向值與其他兩個電羅經的艏向值之差超過報警限值，則羅經3可能出現故障，需要報警)。操縱臺接收到控制器、FS發送的各種數據信息，根據設置的報警限值，進行故障判斷，形成索引條件，可在報警信息數據庫中索引相應的報警信息。
[0044]5.報警信息顯示模塊
[0045]報警信息顯示模塊根據操縱臺接收到控制器、FS傳來的故障標志和操縱臺故障判斷得出的故障標志，從報警信息數據庫的原始報警信息表中索引出相應報警信息，將報警信息插入相應的動態報警表和歷史報警表中，并將其顯示到報警信息列表的動態報警標簽頁或歷史報警標簽頁中。若計算機硬盤足夠大，數據庫中最多可以存儲2T(這是由所用數據庫決定)的歷史報警。由于歷史報警列表中報警內容多，在歷史報警列表中設有報警信息的時間范圍查詢。當設定一定時間范圍后，歷史報警列表中顯示的報警信息為該時間范圍內的報警信息。
[0046]附圖3是本發明中故障報警總體關系流程圖，該圖中上層出現故障報警，影響下層故障報警的判斷及顯示。最上層故障報警是DP3控制器至操縱臺實船網絡通訊中斷，該報警是操縱臺檢測網絡數據判斷出網絡A、B都中斷，則在其以下各層故障信息及各種數據都不能由控制器發送到操縱臺，因此操縱臺報警信息列表不會顯示出下面各層故障報警信息。DP3級動力定位故障報警按設備分為以下幾大類:電羅經報警、風傳感器報警、運動參考單元(Motion Reference Unit，MRU)報警、位置參考系統報警、不間斷電源(Uninterruptible Power Supply, UPS)報警和 FS 報警等。
[0047]附圖4是本發明中的電羅經故障報警關系結構圖，該圖是附圖2中“電羅經報警”的詳細關系圖。其他各類傳感器、UPS報警與此相似，下面僅以電羅經報警為例介紹故障報警的檢測、顯示方法。
[0048]DP3級動力定位系統中，電羅經的功能是測量船舶的艏向值，每臺電羅經故障報警內容相同，以電羅經I為例說明電羅經的故障報警。電羅經I的故障報警有:“電羅經I數據凍結報警”、“電羅經I故障報警”、“電羅經I數據中斷報警”、“電羅經I超出量程報警”。其中，“電羅經I數據中斷報警”可由以下四種情況引起:①電羅經I數據中斷；(Ddpc[a]接收電羅經I數據中斷；?DPC[B]接收電羅經I數據中斷；?DPC[C]接收電羅經I數據中斷。各故障報警的具體檢測方法:(I)主控制器接收電羅經I數據，數據在一段時間內為某一恒定值，則判斷出電羅經I數據凍結；(2)主控制器檢測到電羅經I數據凍結超過一定時間則判斷得出“電羅經I故障”;⑶單個控制器一定時間內接收不到電羅經I數據，則判斷出“控制器[#]接收電羅經I數據中斷”(#為A/B/C) ； (4)三個控制器一定時間內都接收不到電羅經I數據，則判斷得出“電羅經I數據中斷”;(5)主控制器接收到的電羅經I數據超過其量程，則判斷出“電羅經I超出量程”。其中檢測出“電羅經I故障”后，“電羅經I數據凍結”就在動態報警列表中消除；檢測出“電羅經I數據中斷”后，“控制器[#]接收電羅經I數據中斷” (#為A/B/C)同樣在動態報警列表中消除；這種處理方式的目的是減少報警信息的冗余，使DP操作人員對故障的定位更準確方便。
【權利要求】
1.一種DP3級動力定位故障報警信息系統，其特征是:由FS故障檢測模塊、控制器故障檢測模塊、故障檢測模塊、報警信息顯示模塊組成，FS故障檢測模塊與控制器故障檢測模塊平行連接，故障檢測模塊與FS故障檢測模塊順序連接，故障檢測模塊與控制器故障檢測模塊順序連接，報警信息顯示模塊與故障檢測模塊順序連接。
2.根據權利要求1所述的DP3級動力定位故障報警信息系統，其特征是:FS故障檢測模塊，包括各FS計算機與其相應推進器或舵以及FS計算機軟件，用于對推進器或舵進行故障檢測；控制器故障檢測模塊，包括各控制器計算機、全部傳感器、UPS以及控制器軟件，控制器軟件用于對各傳感器、UPS進行故障檢測；故障檢測模塊，用于對FS和控制器檢測到的故障進行處理；報警信息顯示模塊，是操縱臺軟件中的一個模塊，該模塊利用故障標志，從報警信息數據庫中索引出相應報警信息，并將其顯示到報警信息列表中。
3.根據權利要求1所述的DP3級動力定位故障報警信息系統，其特征是:操縱臺在故障檢測、報警顯示過程中，對FS就地工作站、控制器的故障標志進行整合處理。
4.根據權利要求1所述的DP3級動力定位故障報警信息系統，其特征是: (1)報警信息顯示模塊分動態報警顯示和歷史報警顯示； (2)操縱臺故障檢測模塊、報警信息顯示模塊都對報警信息數據庫進行插入或查詢操作；報警信息數據庫記錄所有報警信息，如果計算機空間允許，則所有報警信息將永久記錄; (3)報警信息數據庫內具有三個功能不同的數據表:原始報警信息表、動態報警表和歷史報警表。
【文檔編號】G05B23/02GK103631253SQ201310625087
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】王元慧, 董勝偉, 邊信黔, 丁福光, 付明玉, 劉建旭, 趙大威, 王成龍 申請人:哈爾濱工程大學