[发明专利]基于DP3钻井船助益快速以太网系统冗余支持方法

说明书

技术领域

本发明涉及G05B一般的控制或调节系统技术，尤其是基于DP3钻井船助益快速以太网系统冗余支持方法。

背景技术

动态定位技术DP即Dynamic Positioning，已普遍被海洋工程船舶上采用。海洋工程船舶一般是远离岸的作业船，因故障而停产或返厂维修成本是非常高的。为了减少这种可能，就出现了DP2，DP3系统；DP3更进一步，单点故障的承受力更强，与DP2不同的是1）DP3需要A60分割；2）DP3必须有DP备用控制室3）DP3最大的单点故障是一个动力舱室，例如一个机舱或者是中压配电板间；任何一点或者是一条线的故障，甚至是动力舱或控制舱室发生火灾或者浸水，能够保持船位，还能正常在海上作业。IMO国际海事组织以及ABS美国船级社对于DP动力定位的附加标志对比可以看出，ABS中DPS3规定要求任何一舱失火或浸水情况下，仍能自动保持船位和艏向,相应规格下IMO中规定标记为3级设备时要求任一舱失火或浸水情况下，不会造成位置丢失。在动力定位DPS3的船舶中，还有一个非常重要的概念就是DP系统的冗余，钻井船DP的控制器是3套主的加上一套备用的，三套传感器分别接入三套主控制器，第三套传感器同时接入备用控制器。包括DP系统的UPS电源也应满足冗余以及A60分割的要求。IMO DP3符号要求UPS是2+1,其中之一位于隔离舱室；而ABS DPS3符号要求1+1，其中之一是位于隔离舱室。也就是说主DP与备用DP系统的UPS是需要分开的，而对于主DP的两套系统则是可以放在一起的。

由于海洋环境复杂多变，因而对于许多海上作业船来说，动力定位系统已成为必不可少的支持系统。钻井船在海上进行钻井工作，因此它对于动力定位的要求非常高，任何在海上的风浪、潮涌，都将使船舶失去原有的位置，最终导致作业失败，因此其通过GPS卫星信号、海底声呐系统以及电罗经实施对船舶位置以及艏向的一个反馈，以及风速传感器测量数据对整个船舶的受风面积计算、船舶附近一定范围内的浪和涌的测量，而后通过控制器对推进器操控，自动计算出横向以及纵向所需要的力矩，从而实施船舶的一个位置修复，以保证作业的正常实施。船舶位置以及艏向的失去对于工程船来说影响是非常大的：对于钻井船来说，如果是作业中的情况，整个钻杆将被扭断，其危害是相当大的。可见一个高效、稳定的控制系统对于钻井船的重要性。

船舶控制网络系统由网络开关盒NSB(Net Switch Box)以及FS工作站(Field Station)构成。所有的FS都是由一路应急配电板以及另一路UPS供电，而NSB由一路UPS供电。钻井船网络设计满足了从黑电状态到恢复动力的时间30秒的要求，以及由漂浮状态到停止漂浮反应的时间3分钟的要求。快速以太网对于实现前述目标十分重要，与原来在100Mbps带宽下工作的FDDI相比它具有许多的优点，最主要体现在快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资，它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接，能有效的利用现有的设施。快速以太网的不足其实也是以太网技术的不足，那就是快速以太网仍是基于CSMA/CD技术，当网络负载较重时，会造成效率的降低，当然这可以使用交换技术来弥补。

随着网络的发展，传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。在1993年10月以前，对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用，只有光纤分布式数据接口FDDI可供选择，但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mbps光缆的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器Fastch10/100和网络接口卡FastNIC100，快速以太网技术正式得以应用。随后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时，IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准，如100BASE－TX、100BASE－T4、MⅡ、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u100BASE－T快速以太网标准（Fast Ethernet），就这样开始了快速以太网的时代。

然而，现有技术中的基于以太网通常用控制器却存在关键缺陷，即无备份冗余，系统可靠性低，现有平台能量管理系统往往采用单一控制器控制，一旦控制器故障，系统将无法实现自动控制功能，在某些情况下，可能会造成严重后果，系统可靠性低。因此，有必要在实施DPS3钻井船快速以太网时提出一类适应的系统冗余支持方法。