一体化海洋监测系统调试技术研究与应用

宋健辉，朱万林，高 勋，田 伟，张 磊

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

0 引言

一体化海洋监测系统（Integrated Marine Monitoring System，IMMS）主要用于监测、记录和显示海洋环境参数如气隙、海流剖面、风速风向、波高波向和空气温度湿度压力等信息，以及平台的位置、6自由度运动等，同时，该系统还将与立管监测系统、锚链监测系统和压载控制系统进行数据交互。

1 系统构成

1.1 子系统

一体化海洋监测系统子系统如下：

1）环境监测系统。

2）装载管理程序。

3）系泊监控系统界面。

4）SCR监控系统界面。

5）压载控制系统界面。

6）辅助靠泊系统界面。

1.2 硬件采集系统及盘柜

硬件采集系统以西门子S7-400H系列可编程逻辑控制器（PLC）为核心，分别采集具有开关量/模拟量IO的就地仪表、具备总线通信功能的智能仪表和具有独立控制器的独立系统3部分数据，并通过PROFINET上传至上位机电脑，可供多台电脑同时读取[1]。系统主要结构见图1。

图1 系统构成

2 IMMS 系统调试

2.1 环境监测系统调试

1）确定风速风向仪、温湿度传感器、大气压力传感器、能见度传感器、水温和盐度传感器、波浪雷达、气隙传感器、声学多普勒海流计、差分全球定位系统（GPS）、运动参考单元等传感器和设备安装完成。

2）传感器通信测试，测试前对PLC采集系统和外部传感器进行正常供电，安装IMMS工作站、启动IMMS系统软件，检查软件中各传感器采集数据是否正常显示，见图2[2]。

图2 IMMS 系统各传感器测试数据

图2 IMMS 系统各传感器测试数据（续）

2.2 装载管理系统调试

装载管理程序包括2台专用的装载计算机，可以实现以下功能：

1）质量控制。根据当前压载舱探测液位高度，甲板载荷以及系泊，立管载荷等报告实际装载状况。能够通过手动输入压载舱液位高度，甲板载荷等手动模拟压载状态。输出基本静力学特性，并将实际垂向重心VCG（包括自由表面校正）与允许的VCG进行比较[4]。

2）稳性计算。完整稳性或者破舱稳性进行计算，完整稳性状态下计算VCG并与允的许VCG比较。破舱稳性状态下，可以选择破损舱室计算稳性曲线并与规范校核。

3）压载建议。根据平台舱室装载、甲板荷载、系泊和立管荷载及作业限制条件，提供实时的压载建议。

4）输出水动力特性以及4个立柱的吃水，包括排水量、可变荷载、吃水、纵倾/横倾、VCG/静稳性力臂GM和自由表面修正、初稳性高度Gz曲线等。

5）能够跟踪和记录平台质量变化以及平台修改情况[3]。

装载管理软件界面见图3。

图3 装载管理软件界面

2.3 其他系统交互数据调试

系统读取压载控制系统的舱室和液位、立管监测系统的张力和角度、锚链监测系统的张力和角度等数据进行总质量、重心、可变质量、船体稳性、横倾/纵倾等负载管理计算，见图4[5]。

图4 其他系统交互数据调试

图4 其他系统交互数据调试（续）

3 结论

IMMS系统所有传感器经过测试，与控制系统之间的通信正常，各项数值可靠，实现了监测、记录和显示海洋环境参数的任务目标。另外，平台的位置、6自由度运动等数值显示正常，为后续周边开发提供可靠的海洋环境数据，并能够对所有船体压载舱室的液位实时监测，应用装载计算机计算压排载数据，成功实现了指导压载系统操作，与其他各系统的数据交互也测试成功，整体IMMS系统调试成功完成，并顺利交付。