[发明专利]一种浮力调控及数据交互管缆系统

说明书

本发明公开了一种浮力调控及数据交互管缆系统，包括牵引缆绳、滑动轨道、浮筒、脐带缆和地面控制中心；牵引缆绳的一端穿过滑动导轨并固定于海底，滑动轨道通过脐带缆与浮筒相连，地面控制中心用于根据监测海域情况调整脐带缆的位置；浮筒包括传输模块、水上推行器、浮标、控制分析单元、海面海况监测模块、太阳能板和蓄电池；传输模块将数据发送至浮标，再由浮标发送到地面控制中心；控制分析单元用于分析接收到的数据并反馈至脐带缆内的动力装置。本发明能有效控制浮式结构物的稳定状态，增强抗风浪能力，减少疲劳损伤，提高数据传输效率，数据传输真实有效，优化算法设计能以最快速度下达指令，控制牵引系统移动实现牵引缆绳位置的智能控制。

技术领域

本发明属于海洋柔性管缆防护领域，具体为一种浮力调控及数据交互管缆系统。

背景技术

能源是国民经济及社会发展的重要物质基础，随着全球经济的不断发展，石油产业的消费总额不断增加，对石油资源的开采也提出了更高需求，目前海洋油气资源开采相对较少，大量的海洋石油与天然气资源尚未得到开发利用，因此采用脐带缆开采的方法变得越来越重要，管缆的维护也越来越重要。

在柔性管道的在位运行期间，会受到风、浪、流等环境荷载、顶端浮体运动的共同作用，这些作用所产生的荷载会导致柔性管道的损坏，因此改变柔性管道位置以及脐带缆的设立方式可有效解决以上问题，其次，在优化管缆的疲劳受力的同时，改装动力设备，减少计算工况数量，提高计算分析效率是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

目前大部分情况下，仍然采用将水上推行器与浮式结构物直接相连的方式，例如申请号为202011319648.7的中国专利公开了一种浮式结构物接口装置及浮式结构物船及浮式结构物船与推进器的连接方法，申请号为202110520889.6的中国专利公开了一种适用于浮式结构物船单点系泊转动输电的传动系统，均存在结构损耗快、动力装置耗电快等弊端，缆绳位置无法智能控制。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种数据传输效率高、抗风浪能力强的浮力调控及数据交互管缆系统。

技术方案：本发明所述的一种浮力调控及数据交互管缆系统，包括牵引缆绳、滑动轨道、浮筒、脐带缆和地面控制中心；牵引缆绳的一端穿过滑动导轨并固定于海底，滑动轨道通过脐带缆与浮筒相连，地面控制中心用于根据监测海域情况调整脐带缆的位置；

浮筒包括传输模块、水上推行器、浮标、控制分析单元、海面海况监测模块、太阳能板和蓄电池；传输模块将数据发送至浮标，再由浮标发送到地面控制中心；控制分析单元用于分析接收到的数据并将反馈至脐带缆内的动力装置；太阳能板将太阳能转化成电能并存储在蓄电池中，用于给传输模块、水上推行器、浮标、控制分析单元、海面海况监测模块供电；

脐带缆内部设置不锈钢管、双光纤缆、电缆、动力装置、电源转换模块、水下光纤通信模块和传感系统；双光纤缆与水下光纤通信模块相连，电源转换模块将电缆传输的电能转换成各装置所需电能，电源转换模块、水下光纤通信模块均与传感系统相连，传感系统设置于脐带缆内的不同高度位置。

进一步地，传感系统包括感知系统、传输系统和采集控制系统，感知系统包括温盐深仪、水流速传感器、张紧力传感器、摄像机，采集控制模块包括信息采集、信息处理模块，负责将采集到的数据进行预处理操作，传输模块用于将预处理过的数据传输到浮筒内的控制分析单元。

进一步地，地面控制中心信息收集的步骤包括：

(a)感知系统通过将不同位置的传感系统的数据进行采集，采集控制模块对数据进行预处理；

(b)经过预处理的数据通过水下光纤通信模块以及双光线缆传输至浮筒内；

(c)浮筒内的控制分析单元对接收到的数据以及海面海况监测模块接收到的数据进行分析，并将分析结果通过WIFI信号转发至浮标、地面控制中心，浮标将收集到的信息通过GPS北斗卫星转发至地面控制中心。