[发明专利]一种安全距离监测的雷达系统

说明书

本发明公开一种安全距离监测的雷达系统，适用于海上油田单点系泊塔与浮式生产装置安全距离监测。该系统一是通过雷达测距技术，识别浮式生产装置船体艏部到与单点系泊塔的直线距离和2个方向角；二是根据单点系泊塔与浮式生产装置的几何关系，结合测量得到的数值，计算得到两物体的投影距离；三是将两物体的投影距离值与预先计算的系泊系统运动幅度安全值进行对比，自动判断是否触发报警，从而组成一种适用于海上油田单点系泊塔与浮式生产装置安全距离监测的雷达系统。

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程技术领域，具体的说，是用于防范单点系泊塔倒塌或监控浮式生产装置非正常漂移的系统。

背景技术

浮式生产储油设施(FPSO)是海洋油气开发的一种主要装备，集生产、储存、卸油功能于一体。浮式生产储油设施自身不带动力，通过单点系泊塔固定在海上油田，单点系泊塔固定在海床上是静态的，针对浅水浮式生产装置，通过软刚臂连接到单点系泊塔，可以围绕单点系泊塔360°转动，此时软刚臂类似弹簧刚度系统，在浮式生产装置船体纵轴方向有一定自由度，可做前后运动，但运动幅度要严格限制，一旦运动幅度过大，向前会导致浮式生产装置碰撞单点系泊塔，向后会拉倒单点系泊塔，都是非常严重的灾难性后果。

在以往单点系泊塔倒塌的经验教训中，发现单点系泊塔不是突然倒塌的，而是最初由于结构变化、零件损坏，出现一定非正常漂移，使得浮式生产装置与单点系泊塔的距离发生缓慢变化，而没有及时发现，随着结构变形、零件(轴承)磨损的持续加重，经由一次较大的风浪环境，最终导致系泊塔倒塌。

在上述事故出现之后，出现了两类监测方法，一类是采用全球定位系统监测的方法，另一类是采用倾角仪监测的方法。但全球定位监测方法对应的定位仪器对气候要求、卫星搜索要求都比较高，特别是在恶劣天气下使用容易出现跳帧、丢失信号的情况；而倾角仪的方法是在单点刚臂上安装多个倾角仪，用角度和刚臂长度间接推算安全距离，该方法的局限是必须多个倾角仪同时有效工作才能推算安全距离，系统冗余度低，一个设备不工作将导致整个系统不工作，且多测量值的叠加会导致测量值误差的增大。因此，在早期发现浮式生产装置与单点系泊塔的距离的异常运动，并持续观察记录，是预防出现类似危险状况的有效手段。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种适用于海上油田单点系泊塔与浮式生产装置安全距离监测的雷达系统，在浮式生产装置生产工作期间对安全距离这一参数进行持续监测，提早发现异常情况，并做出预警，防止重大风险的发生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种安全距离监测的雷达系统，用于海上油田单点系泊塔与浮式生产装置之间距离的监测，包括测距雷达装置、电源通讯电缆、服务器和监控软件；

所述测距雷达装置具备符合海洋石油露天使用标准的安全防护外壳，安装布置在浮式生产装置船体艏部系泊支撑架上，面对单点系泊塔的开阔无遮挡处，利用雷达测波反射原理，捕捉单点系泊塔的强反射点，通过调试后锁定最强反射点即为单点系泊塔上设立的靶标，测得靶标到测距雷达装置的直线距离和2个空间偏移角；

所述监控软件，将测距雷达装置识别得到的直线距离和2个空间偏移角共三个参数，带入单点系泊塔与浮式生产装置的几何关系中，与单点系泊塔安装补偿值共同参与计算，得到靶标到测距雷达装置的投影距离；

所述监控软件内加载有预警判别核心算法，具体是预先将单点系泊塔与浮式生产装置的水动力模型进行水体动力学计算，得到浮式生产装置运动幅值的极值，根据不同程度划分为三个状态，每个状态又包括高值和低值两个报警参数，浮式生产装置的三个状态分别是正常工作状态、预警状态和报警状态；将上述投影距离与预先输入的每个状态包含的报警参数进行对比，判断反馈是否发生报警；

所述服务器安装布置在浮式生产装置控制室内，包括主机、显示器、鼠标键盘，用于安装监控软件；