用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道的電子系統、方...的製作方法
2023-10-06 16:37:39 1
用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道的電子系統、方 ...的製作方法
【專利摘要】一種電子控制系統，用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道，所述電子控制系統被配置為：獲取數據，包括與鋪設斜坡(5)的配置相關的數據、與鋪設船(1)相關的數據以及與由鋪設斜坡(5)和鋪設船傳輸給管道(2)的力量相關的數據；生成多個步序列，以將鋪設斜坡(5)的配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據多個步序列以及所獲取的數據，選擇最佳步序列，以便在位於第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在管道(2)中誘導的應力。
【專利說明】用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道的電子系統、方法以及程序
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道的電子控制系統。
【背景技術】
[0002]管道鋪設船的鋪設斜坡通常具有可變配置的設計。即，鋪設斜坡通常包括彼此鉸接並且與鋪設船鉸接的多個部分以及多個管道支架。相對於鋪設船和/或其他部分，可調節每個部分的位置，並且每個支架可調節地安裝在一個部分，以最小化傳輸給管道的力量，並且定義被設計為最小化在管道中誘導的應力的管道配置。在 申請人:的專利申請號WO2011/086100A2中，描述了這種鋪設斜坡。在鋪設管道時，鋪設斜坡配置通常略微改變，以適應改變的外部條件或者適應鋪設船的操作參數。在鋪設工作由於惡劣的天氣而停止時，將管道遺棄在水體的河床上，並且鋪設斜坡被設為在水面以上的安全配置。
[0003]在要沿其鋪設管道的河床的地形大幅改變時，鋪設斜坡的配置在第一與第二工作配置之間變化很大。在該連接中，重要的是，記憶預先確定沿其鋪設管道的路徑，並且該路徑在鋪設走廊內部延伸，即，沿著水體的河床的理論地帶。為了避免過分拉緊管道，這通常在改變鋪設斜坡的配置之前遺棄。
【發明內容】
[0004]本發明的一個目標在於，提供一種電子控制系統，用於控制鋪設船的鋪設斜坡，該鋪設船用於在水體的河床上鋪設水下管道，其中，電子控制系統允許在第一和第二工作配置之間改變鋪設斜坡的配置，而不遺棄管道，同時，在管道中保持可接受的誘導的應力。
[0005]根據本發明，提供了一種電子控制系統，用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道；電子控制系統被配置為:處理與鋪設斜坡相關的數據、與鋪設船相關的數據以及與在管道中誘導的應力相關的數據；生成多個步序列，以將鋪設斜坡的配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據多個步序列以及所獲取的數據，選擇最佳步序列，以便在位於第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在管道中誘導的應力。
[0006]根據本發明的系統提供用於選擇最佳設計的步序列，以在管道中保持可接受的誘導應力。按步繼續同樣使得更容易監控由鋪設斜坡的配置的改變誘導的變化。
[0007]因此，電子控制系統優選地被配置為將命令傳輸給鋪設斜坡，以實施最佳步序列中的至少一步。通過這種方式進行操作，在執行最佳步序列中的步之後，可如下所述進行檢查。
[0008]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統被配置為:將與鋪設斜坡的中間配置相關的估計值分配給最佳步序列中的每步；在中間配置中獲取與鋪設斜坡的配置相關並且與估計值一致的數據；並且比較估計值和所獲取的數據。
[0009]分配給每步的估計值是與鋪設斜坡配置相關的並且在鋪設斜坡被設為該特定的配置之前計算的值，然而，所獲取的數據是與鋪設斜坡配置相關的並且在鋪設斜坡實際上處於該特定的配置中時獲取的數據。
[0010]估計值和所獲取的值是齊次的，因此是可比較的。為了進行比較，估計值和所獲取的值通常與鋪設斜坡的幾何配置相關和/或與在鋪設斜坡與管道之間交換的力量相關。
[0011]根據比較結果，電子控制系統決定是否繼續實施最佳步序列。更具體而言，電子控制系統被配置為在與鋪設斜坡的中間配置相關的估計值和所獲取的數據之間的差值滿足給定的接受標準時，傳輸命令，以實施最佳的步序列中的至少另一步。
[0012]電子控制系統還被配置為在與鋪設斜坡的中間配置相關的估計值和所獲取的數據之間的差值不滿足給定的接受標準時，禁止最佳步序列中的進一步的步的實施。
[0013]在這種情況下，必須定義一種新策略，以將鋪設斜坡的配置從中間配置變成第二工作配置。因此，電子控制系統被配置為:生成另一些多個步序列，以將鋪設斜坡的配置從中間配置變成第二工作配置；以及根據多個步序列以及所獲取的數據，選擇另一個最佳步序列，以便在初始中間配置和第二工作配置之間的每個中間配置最小化在管道中誘導的應力。
[0014]換言之，提出了另一個最佳步序列，使用與先前的最佳步序列相同的標準，選擇該最佳步序列。
[0015]用於確定最佳步序列以及任何其他最佳步序列的優化方法優選地基於遺傳算法。
[0016]S卩，多個步序列與一群個體對應，並且每個步序列與一個個體對應。選擇通常基於所謂的適應度函數，在這種情況下，該適應度函數優選地與在管道中誘導的應力相關。在應用於每個個體/步序列時，適應度函數將得分分配給這群個體，並且消除具有較低得分的個體。
[0017]使用交叉技術，組合剩餘的個體/步序列，在這種情況下，該交叉技術通過組合先前第一代序列的兩個部分來生成新一代步序列。替換技術也可用在這種情況下以生成新個體。
[0018]一般而言，實時監控在管道中誘導的應力。管道大體上受到由鋪設船和鋪設斜坡傳輸的外部力量，並且主要受到由在鋪設船與水體的河床之間的管道的配置產生的彎曲的應力。
[0019]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統被配置為獲取由鋪設船和鋪設斜坡傳輸給管道的力量。
[0020]使用位於沿著鋪設斜坡的支架上的以及在用於以受控的方式從鋪設船釋放管道的拉緊裝置上的傳感器，可容易地檢測這些力量。
[0021]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統被配置為計算由鋪設船與水體的河床之間的管道的配置在管道中誘導的應力。
[0022]更具體而言，電子控制系統被配置為計算在鋪設船與水體的河床之間的管道的配置；定義管道的有限元模型；以及計算在管道中誘導的應力。
[0023]管道的實時控制被設計為指示應力接近臨界水平，並且通知人員應採取適當的步來防止該應力超過臨界水平。監控在管道中誘導的應力也提供了參考參數，通過這些參考參數定義適應度函數。
[0024]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統包括:中央監控系統，其被配置為獲取、監控以及記憶與鋪設斜坡和鋪設船相關的可檢測的數據；以及鋪設引導系統，其連接至中央監控系統還被配置為實時監控在管道中誘導的應力。
[0025]換言之，電子控制系統架構優選地包括兩個系統，這兩個系統具有不同的功能並且交互以交換信息。
[0026]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統包括:包括計算機計劃器的鋪設斜坡管理系統，所述計劃器被配置為實施優化程序，以確定最佳步序列；以及計算機調度器，用於實施和檢查這些步。
[0027]計算機計劃器連接至鋪設引導系統以獲取應力數據，該數據用於定義適應度函數。
[0028]計算機調度器連接至中央監控系統，以獲取與估計值的齊次特徵相關的數據。
[0029]估計值優選地包括與鋪設斜坡配置和/或在鋪設斜坡與管道之間交換的力量相關的估計值。
[0030]估計值還可包括在管道中誘導的應力。
[0031]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統被配置為利用第一給定步生成第一多個步序列並且利用第二給定步生成第二多個步序列，以將鋪設斜坡的配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據所獲取的數據以及分別根據第一和第二多個步序列，至少選擇第一和第二最佳步序列，以便在第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在管道中誘導的應力；所述第一給定步大於所述第二給定步。
[0032]大於第二給定步，第一給定步顯然更快速地改變鋪設斜坡配置，但是第一最佳步序列可能在管道中產生更大的應力，或者，無論如何，都比第二最佳步序列更有風險。在這種情況下，由操作人員決定在這種情況下實施哪個最佳步序列。
[0033]在本發明的一個優選的實施方式中，電子控制系統與鋪設斜坡相關聯，該鋪設斜坡包括多個互連的傾斜可調的區段以及安裝在這些區段的多個可調支架。在步序列中的每步與支架的區段的運動對應。
[0034]因此，步序列是區段和支架的運動的序列。
[0035]本發明的另一個目標在於提供用於控制鋪設船的可變配置的鋪設斜坡的控制方法，以在水體的河床上鋪設管道，並且其允許鋪設斜坡的配置的大致改變，而不遺棄管道，並且在管道中不誘導過度應力。
[0036]根據本發明，提供了一種控制方法，用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道；所述控制方法包括以下階段:獲取與鋪設斜坡的配置相關的數據、與鋪設船相關的數據以及與在管道中誘導的應力相關的數據；生成多個步序列，以將鋪設斜坡的配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據多個步序列以及所獲取的數據，選擇至少一個最佳步序列，以便在位於第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在管道中誘導的應力。
[0037]本發明還包括:一種電腦程式，其可直接載入計算機的存儲器內，以便以該方法執行這些階段；以及一種程序產品，其包括在其上記憶該程序的可讀介質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]參照附圖，通過實例描述本發明的一個非限制性實施方式，其中:
[0039]圖1顯示了具有鋪設斜坡的鋪設船的側視圖，為清晰起見去除了部分，該鋪設船在第一工作配置中，以在水體的河床上鋪設管道；
[0040]圖2顯示了圖1的具有鋪設斜坡的鋪設船的側視圖，為清晰起見去除了部分，該鋪設船在第二工作配置中，以鋪設水下管道；
[0041]圖3顯示了在第一工作配置中的鋪設斜坡的更大比例的側視圖，為清晰起見去除了部分；
[0042]圖4顯示了在第二工作配置中的圖1的鋪設斜坡的側視圖，為清晰起見去除了部分；
[0043]圖5顯示了用於控制鋪設斜坡的電子控制系統的示意性方框圖，為清晰起見去除了部分。
【具體實施方式】
[0044]在圖1和圖2中的數字I整體表示用於在水體4的河床3上鋪設管道2的鋪設船。水體4的河床3的水深測量沿著海岸線從最小變成最大(通常遠離岸邊)。規劃在河床3上的管道2的鋪設包括基於項目參數選擇最佳路徑，以限定在鋪設管道2時鋪設船I所遵循的最佳路線。鋪設船I配備有鋪設斜坡5，用於在鋪設時引導管道2。圖1和圖2顯示了分別在較淺和較深的水中的鋪設船I。在圖1中，鋪設斜坡5被設為以漸進曲線為特徵的第一工作配置；在圖2中鋪設斜坡5被設為以急彎曲線為特徵的第二工作配置。
[0045]在圖1中，管道2配置大致為S形，在鋪設船I與河床3之間逐漸傾斜，並且以從鋪設斜坡5的管道2的相對小的出射角(相對於水平線)為特徵。在圖2中，管道2配置大致具有陡傾斜的『S』形式，以從鋪設斜坡5的管道2的相對寬的出射角為特徵。管道2在所謂的接地點(TDP)6處與河床3接觸，該接地點是重要參數，用於確保實際上沿著最佳設置路徑鋪設管道2並且確定在河床3與鋪設船I之間的管道2的配置。
[0046]鋪設船
[0047]參照圖1，鋪設船I包括浮動結構7以及裝配線8，用於將單位長度管道節段(未顯示)組裝到管道2內。裝配線8包括工具(未顯示)，用於製備和焊接管道節段的端並且用於塗覆焊接的端。參照圖3，鋪設船I包括拉緊裝置9 (在圖3中僅僅顯示了一個)，用於以受控的方式從鋪設船I中握緊和釋放管道2。拉緊裝置9使管道2受到主要拉伸應力，該拉伸應力由鋪設船I和位於拉緊裝置9的下遊的管道2的部分在管道2上施加的通常相反的力量產生。雖然圖3僅僅顯示了一個拉緊裝置9，但是鋪設船I通常包括沿著管道2串聯設置的多個拉緊裝置9。
[0048]鋪設船I通常按步沿著由驅動模塊10 (圖1和圖2)設置的路線移動，該驅動模塊控制其行駛速度和路線。
[0049]鋪設斜坡
[0050]參照圖3和圖4，鋪設斜坡5鉸接至鋪設船1，並且包括多個鉸接式的區段11、12、13 ;以及多個管道支架14，安裝在區段11、12、13。更具體而言，每個區段11、12、13裝有至少一個支架14。
[0051]鋪設斜坡5包括致動總成15、16、17，用於移動區段11、12、13 ;以及致動總成18，用於移動各個支架14。更具體而言，致動總成15、16、17分別連接至各個區段11、12、13，並且被設計為分別調整這些區段的位置。更具體而言，致動總成15連接區段11和鋪設船I。區段11與鋪設船I直接鉸接，致動總成15用於調整區段11相對於鋪設船I的角度位置。致動總成16連接區段12至鋪設船I。區段12與鋪設船I直接鉸接，致動總成16用於調整在區段12與11之間的角度。
[0052]致動總成17連接至區段12和13。區段12和13彼此鉸接，致動總成17用於調整在區段12與13之間的角度。
[0053]每個支架14包括致動總成18，用於調整支架相對於支架所安裝的區段11、12、13的位置。
[0054]區段11、12、13和支架14的位置限定管道2沿著鋪設斜坡5的路徑以及在鋪設斜坡5與河床3之間的管道2的配置。支架14必須優選地同時均與管道2接觸。
[0055]鋪設斜坡電子控制系統
[0056]鋪設船I包括電子控制系統19，用於控制鋪設斜坡5。雖然以下描述尤其涉及在附圖中顯示的鋪設斜坡5，但是電子控制系統的一般操作原理還適用於其他設計的鋪設斜坡。電子控制系統19優選地包括:中央監控系統(CMS) 20，該系統被配置為獲取、儲存以及顯示與鋪設船I的設備相關的、與鋪設斜坡5相關的以及與管道2(圖1)相關的可檢測的數據；管道鋪設引導系統(PLG)21，其被配置為基於由中央監控系統20獲取的數據，實時計算管道2的配置以及在鋪設時在管道2中誘導的應力；斜坡管理系統(RMS) 22，其被配置為計算、編程和控制步序列，通過該步序列將鋪設斜坡5的配置從第一工作配置變成第二工作配置，同時最小化在管道2中誘導的應力；以及控制臺23，用於控制鋪設進程。
[0057]中央監控系統
[0058]中央監控系統20被配置為獲取和儲存數據，所述數據包括:
[0059]-幾何和機械的管道2數據；
[0060]-鋪設船I位置數據；
[0061 ]-在水體4的河床3上的管道2鋪設走廊；
[0062]-與鋪設斜坡5的區段11、12、13的配置相關的數據(圖3);
[0063]-與每個支架14相對於各區段11、12、13的位置相關的數據(圖3);
[0064]-與在管道2與鋪設船I之間(尤其在管道2與拉緊裝置9之間)交換的力量相關的數據(圖3);
[0065]-與在管道2與鋪設斜坡5之間(尤其在管道2與支架14之間)交換的力量相關的數據(圖3);
[0066]-與河床3的地形相關的數據(圖1和圖2)。
[0067]中央監控系統20還優選地被配置為獲取和儲存其他數據，所述其他數據包括:
[0068]-天氣和海洋狀況，例如，風、水流以及波浪運動；
[0069]-鋪設船I速度數據；
[0070]-在較淺的水中由聲納或者由遙控潛水器(R0V，在圖中未顯示)可檢測時，與管道2的接地點6相關的數據(圖1和圖2);
[0071]-管道2組裝數據；
[0072]-與管道從鋪設斜坡5的出射角相關的數據(圖3和圖4);以及
[0073]-與在水體4中的鋪設船I的運動(尤其是具有六個自由度的運動)相關的數據。
[0074]中央監控系統20是監控系統，用於通過適當的傳感器24獲取以上數據並且用於監控和儲存數據。中央監控系統20包括圖形界面24，顯示了整個裝配線8和鋪設斜坡5 (圖1和圖2)。在所顯示的實例中，中央監控系統20與在裝配線8上的工具(圖1)、鋪設引導系統21以及斜坡管理系統22交互，並且在結構上可被配置為擴展以上交互並且適配為鋪設不同設計的斜坡。
[0075]鋪設引導系統
[0076]鋪設引導系統21的主要目的在於實時監控在管道2中誘導的應力，以防止過分拉緊管道2。
[0077]鋪設引導系統21被配置為根據在中央監控系統20中儲存的數據，計算在管道2中誘導的應力。鋪設引導系統21包括:數據驗證區塊26 ;計算機27，配備有存儲器還被配置為計算在鋪設斜坡5與水體4的河床3之間的管道2的配置(圖1和圖2)以及在管道2中誘導的應力；以及操作員界面區塊28，用於協助操作員引導鋪設船I (圖1和圖2)。計算機27基於有限元模型理論施用程序，用於計算管道2的配置以及在該管道中誘導的應力。換言之，鋪設引導系統21驗證由中央監控系統20獲取的數據；確定在鋪設斜坡5與接地點6之間的管道2的配置；構造管道2的有限元模型；以及根據應用於管道2的模型以及從儲存在中央監控系統20中的數據計算應力。
[0078]斜坡管理系統
[0079]斜坡管理系統22包括計算機計劃器29和計算機調度器30。計算機計劃器29從鋪設引導系統21中接收信息，還被配置為處理程序，用於生成多個步序列並且根據多個步序列選擇一個最佳步序列。每個步序列能夠將鋪設斜坡5的配置從第一工作配置變成第二工作配置。在步序列中的每步與區段11、12、13以及支架14之一的運動相關聯(圖3和圖4)。優化基於最小化過多拉緊管道2的風險。
[0080]使用組合的優化算法,尤其使用遺傳算法,優選地選擇最佳步序列。在由Springer出版的 S.N.Sivanandam 和 S.N.Deepa 的 『Introduction to Genetic Algorithms，的第一版(2007年12月12日)中，可以找出遺傳算法的幾種一般原理和應用。
[0081]基本地，每個步序列與個體對應，並且多個步序列與一群個體對應。選擇機制由適應度函數確定，在當前情況下，主要基於由鋪設引導系統21計算的應力值來確定該適應度函數，因此，該函數在第一工作配置中考慮在管道2中誘導的應力。更具體而言，適應度函數被定義為將更好的適應度值分配給具有更好的估計應力值的個體，而非分配給具有更差的估計應力值的個體。適應度函數優選地還考慮從第一工作配置變成第二工作配置所採用的總時間。
[0082]計算機計劃器29使用可以是隨機的生成方法生成一群個體，即，隨機或半隨機地生成步和相對步序列，即，利用幾個預定參數以及幾個隨機參數、或者在預定的步值範圍內隨機生成個體。換言之，在預定的步值範圍內隨機生成序列中的步。
[0083]計算機計劃器29將適應度函數應用於這群個體中；基於適應度函數，將適應度值分配給在這個群體中的每個個體；並且定義評級，其中，根據其各適應度值，對個體進行評級，並且其中，最佳適應度值和與最適合於改變鋪設斜坡5的配置的步序列對應的個體相關聯。
[0084]計算機計劃器29選擇由適應度函數分配最佳得分的個體。計算機計劃器29使用生成技術從所選擇的個體中生成一群新的個體。例如，生成技術包括:第一所謂的交叉技術，通過該技術，組合至少兩個選擇的個體的某些部分，以生成兩個新個體；以及第二所謂的替換或突變技術，通過該技術，對多個個體的一部分做出隨機改變。
[0085]計算機計劃器29通過將適應度函數應用於這群新個體，定義新個體的新評級；並且重新選擇具有最佳適合度值的個體。計算機計劃器29基於先前生成的群體，繼續生成一群新的個體，直到滿足多個停止條件中的一個。例如，停止條件可包括對可生成的新群體的數量或者在給定的範圍內獲得具有適合度值的個體的限制。
[0086]無論是哪種情況，計算機計劃器29都能夠選擇具有最佳得分的個體，並且獲得由所選擇的個體定義的最佳步序列；以及計算與最佳步序列中的每步相關聯的估計值。
[0087]估計值優選地包括與鋪設斜坡5的配置相關的估計值。估計值優選地包括定義支架14和區段11、12、13 (圖3和圖4)的估計位置的幾何值和/或定義在鋪設斜坡5與管道2之間交換的估計力量的值。
[0088]估計值還可包括在管道中誘導的應力的預測值。
[0089]計算機計劃器29將最佳步序列傳輸給計算機調度器30，該調度器將最佳步序列中的單獨步通信至控制致動總成15、16、17、18(圖3和圖4)的中央監控系統20。
[0090]計算機調度器30實施用於執行最佳步序列中的每步的程序，並且檢查在每步以後的中間配置正如所預期的那樣。更具體而言，檢查包括確定在執行步之後由中央監控系統20獲取的以及與估計值齊次的數據是否與估計值對應，或者更確切地說，確定在估計值與所獲取的數據之間的差值是否滿足預定的接受標準。如果在所獲取的數據與估計值之間的差值確實滿足接受標準，那麼計算機調度器30允許執行最佳步序列中的至少一個進一步的步。相反，如果在所獲取的數據與估計值之間有很大的差值，即，與接受標準不一致，那麼中斷先前由計算機計劃器29選擇的最佳步序列的執行。
[0091]用於實時計算在管道2中誘導的應力的鋪設引導系統21將更新的應力數據輸給計算機計劃器29，該計算機計劃器相應地定義一個新的適應度函數。
[0092]基於由中央監控系統20獲取的數據，計算機計劃器29生成具有考慮已經執行的步的多個步的新的多個步序列，並且使用新的適應度函數，選擇一個新的最佳步序列。新的最佳步序列由計算機調度器30實施。
[0093]S卩，使用遺傳算法，計算機計劃器29提供如上所述由計算機調度器30實施的一個新的最佳步序列；並且執行以上的步，直到鋪設斜坡5被設為第二工作配置。
[0094]所描述的方法尤其表示用於移動鋪設斜坡5的步序列，並且其中，步包括區段11、
12、13之一的角度運動以及優選地包括支架14的線性運動。因此，無論是角度的還是線性的，每步的長度都是將鋪設斜坡從第一工作配置移動到第二工作配置的重要部件。實際上，每步的長度影響步序列中的步的數量、在管道2中誘導的應力以及放置鋪設斜坡5所需要的時間。步長度選擇大致基於可接受的基於測試的值，但是這些值在寬範圍內變化。第一步長度選擇技術包括在給定的範圍內選擇中間步長度值。第二技術包括選擇多個步長度值，同時執行多個優化工序，以便為操作員提供與各個步長度相關的多個最佳步序列。例如，為了簡單起見，可選擇兩個步長度，即，一個「長步」以及一個「短步」。最佳的「長步」序列將更快速地放置鋪設斜坡5，並且在管道2中產生給定的應力；然而，最佳的「短步」序列需要更長的時間來放置鋪設斜坡5，並且大概將產生比最佳的「長步」序列更少的應力。
[0095]因此，操作員可選擇最適合當時情況的最佳步序列。
[0096]本發明的優點在於確保高度安全，以重新放置鋪設斜坡，而不遺棄管道。
[0097]顯然，然而在不背離所附權利要求的保護範圍的情況下，可改變本發明的所描述的實施方式。更具體而言，雖然本發明的所描述的優選實施方式涉及多個計算機，每個計算機用於實施一個特定的電腦程式，但是本發明還包括實施方式，這些實施方式包括與所描述的計算機不同的多個計算機並且甚至僅僅一個計算機以及一個程序。
【權利要求】
1.一種電子控制系統，用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道；所述電子控制系統(19)被配置為:獲取與所述鋪設斜坡(5)的配置相關的數據、與所述鋪設船(I)相關的數據以及與在所述管道(2)中誘導的應力相關的數據；生成多個步序列，以將所述鋪設斜坡(5)的所述配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據所述多個步序列以及所獲取的數據，選擇至少一個最佳步序列，以便在所述第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在所述管道(2)中誘導的所述應力。
2.根據權利要求1所述的電子控制系統，還被配置為將命令傳輸至所述鋪設斜坡(5)，以實施所述最佳步序列中的至少一步。
3.根據權利要求2所述的電子控制系統，還被配置為:將與所述鋪設斜坡(5)的所述中間配置相關的估計值分配給所述最佳步序列中的每步；獲取與在所述中間配置中的所述鋪設斜坡(5)的所述配置相關以及與所述估計值一致的數據；並且比較所述估計值和所獲取的數據。
4.根據權利要求3所述的電子控制系統，還被配置為在所獲取的與所述鋪設斜坡的所述中間配置相關的數據和所述估計值之間的差值滿足給定的接受標準時，傳輸命令，以實施所述最佳步序列中的至少另一步。
5.根據權利要求3所述的電子控制系統，還被配置為在所獲取的與所述鋪設斜坡的所述中間配置相關的數據和所述估計值之間的差值不滿足給定的接受標準時，禁止所述最佳步序列中的進一步的步的實施。
6.根據權利要求5所述的電子控制系統，還被配置為:生成另一些多個步序列，以將所述鋪設斜坡(5)的所 述配置從中間配置變成所述第二工作配置；以及根據所述多個步序列以及所獲取的數據，選擇另一個最佳步序列，以便在初始中間配置和所述第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在所述管道(2)中誘導的所述應力。
7.根據前述權利要求中任一項所述的電子控制系統，還被配置為使用基於遺傳算法的方法來選擇所述最佳步序列，並且構造與在所述管道(2)中誘導的所述應力相關的適應度函數。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的電子控制系統，還被配置為獲取由所述鋪設船(I)和所述鋪設斜坡(5)傳輸給所述管道(2)的力。
9.根據權利要求1到8中任一項所述的電子控制系統，還被配置為計算在所述鋪設船(I)與所述水體(4)的所述河床(3)之間的所述管道(2)的所述配置。
10.根據權利要求8和9所述的電子控制系統，還被配置為計算在所述管道(2)中誘導的所述應力。
11.根據前述權利要求中任一項所述的電子控制系統，還包括:中央監控系統(20)，被配置為獲取、監控以及記憶與所述鋪設斜坡(5)和所述鋪設船(I)相關的可檢測的數據；以及管道鋪設引導系統(21)，連接至所述中央監控系統(20)還被配置為實時監控在所述管道(2)中誘導的所述應力。
12.根據權利要求11所述的電子控制系統，還包括:鋪設斜坡管理系統(22)，包括計算機計劃器(29)，所述計劃器被配置為實施優化程序以確定所述最佳步序列；以及計算機調度器(30)，用於實施和檢查這些步。
13.根據前述權利要求中任一項所述的電子控制系統，還被配置為利用第一給定步生成第一多個步序列並且利用第二給定步生成第二多個步序列，以將所述鋪設斜坡(5)的所述配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據所獲取的數據以及分別根據所述第一和第二多個步序列，至少選擇第一和第二最佳步序列，以在所述第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在所述管道(2)中誘導的應力；所述第一給定步大於所述第二給定步。
14.一種鋪設船，包括根據前述權利要求中任一項所述的控制系統。
15.一種鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，所述鋪設斜坡包括多個互連的傾斜可調的區段(11、12、13)以及安裝至所述區段(11、12、13)的多個可調支架(14);步序列中的每步與在所述區段(11、12、13)與所述支架(14)之間的部件的運動對應；並且所述鋪設斜坡(5)被可操作地連接至根據權利要求1到13中任一項所述的控制系統。
16.一種鋪設船，包括根據權利要求15所述的可變配置的鋪設斜坡。
17.—種控制方法，用於控制管道鋪設船的可變配置的鋪設斜坡，以在水體的河床上鋪設管道；所述控制方法包括以下階段:獲取與所述鋪設斜坡(5)的配置相關的數據、與所述鋪設船(I)相關的數據以及與在所述管道(2)中誘導的應力相關的數據；生成多個步序列，以將所述鋪設斜坡(5)的所述配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據所述多個步序列以及所獲取的數據，選擇至少一個最佳步序列，以在所述第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在所述管道(2)中誘導的所述應力。
18.根據權利要求17所述的控制方法，還包括以下階段:將命令傳輸至所述鋪設斜坡 (5),以實施所述最佳步序列中的至少一步。
19.根據權利要求18所述的控制方法，還包括以下階段:將與所述鋪設斜坡(5)的所述中間配置相關的估計值分配給所述最佳步序列中的每步；獲取與在所述中間配置中的鋪設斜坡(5)的配置相關以及與所述估計值一致的數據；並且比較所述估計值和所獲取的數據。
20.根據權利要求19所述的控制方法，還包括以下階段:在所獲取的與所述鋪設斜坡的所述中間配置相關的數據和所述估計值之間的差值滿足給定的接受標準時，將命令傳輸至所述鋪設斜坡(5)，以實施所述最佳步序列中的至少另一步。
21.根據權利要求19所述的控制方法，還包括以下階段:在所獲取的與所述鋪設斜坡的所述中間配置相關的數據和所述估計值之間的差值不滿足給定的接受標準時，禁止所述最佳步序列中的進一步的步的實施。
22.根據權利要求21所述的控制方法，還包括以下階段:生成另一些多個步序列，以將所述鋪設斜坡(5)的所述配置從中間配置變成所述第二工作配置；以及根據所述多個步序列以及所獲取的數據，選擇另一個最佳步序列，以在初始中間配置和所述第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在所述管道(2)中誘導的所述應力。
23.根據權利要求17到22中任一項所述的控制方法，還包括以下階段:使用基於遺傳算法的優化方法來選擇所述最佳步序列，並且構造與在所述管道(2)中誘導的所述應力相關的適應度函數。
24.根據權利要求17到23中任一項所述的控制方法，還包括以下階段:檢測由所述鋪設船(I)和所述鋪設斜坡(5)傳輸至所述管道(2)的力。
25.根據權利要求17到24中任一項所述的控制方法，還包括以下階段:計算在所述鋪設船(I)與所述水體(4)的所述河床(3)之間的所述管道(2)的所述配置。
26.根據權利要求24和25所述的控制方法，還包括以下階段:計算在所述管道(2)中誘導的所述應力。
27.根據權利要求17到26中任一項所述的控制方法，並且其中，所述鋪設斜坡包括多個互連的傾斜可調的區段(11、12、13)以及安裝至所述區段(11、12、13)的多個可調支架(14);在步序列中的每步與在所述區段(11、12、13)與所述支架(14)之間的部件的運動對應。
28.根據權利要求17到27中任一項所述的控制方法，還包括以下階段:利用第一給定步生成第一多個步序列並且利用第二給定步生成第二多個步序列，以將所述鋪設斜坡(5)的所述配置從第一工作配置變成第二工作配置；以及根據所獲取的數據以及分別根據所述第一和第二多個步序列，至少選擇第一和第二最佳步序列，以在所述第一和第二工作配置之間的每個中間配置中，最小化在所述管道(2)中誘導的應力；所述第一給定步大於所述第二給定步。
29.一種電腦程式，可直接載入計算機(27、29、30)的存儲器內，並且在由所述計算機實施時，被設計為執行在根據權利要求17到28中任一項所述的方法中的所述階段。
30.一種程序產品，包括可讀介質，在所述可讀介質上記憶根據權利要求29所述的程序。
【文檔編號】F16L1/225GK104081099SQ201380006818
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月28日 優先權日:2012年1月27日
【發明者】斯特凡諾·拜恩切, 費代裡科·加焦蒂, 費代裡科·福爾門蒂尼, 斯特凡諾·索維拉, 羅伯託·布魯斯基, 迭戈·拉扎林 申請人:塞彭公司