一种海上风电施工导航定位系统的制作方法

1.本实用新型涉及海上风电工程技术领域，具体涉及一种海上风电施工导航定位系统。


背景技术：

2.在海上风电场建设过程中一个重要环节是基础单桩施工，需要将基础单桩沉放至预定位置没，这就要求在施工过程中对各种施工船舶、设备以及平台等进行精准导航定位。一些相关技术中实现多设备导航定位往往需要无线通信网络提供通信支撑。然而随着海上风电技术发展，风电场建设施工也越来越远离大陆，施工区域水深也越来越深，在原地陆地缺少无线通信网络支持情况下一些现有的导航定位方式无法适用，给施工导航定位带来难题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本说明书实施例提供了一种海上风电施工导航定位系统，能够在深水区域实现高效、精准导航定位。
4.本说明书实施例提供了一种海上风电施工导航定位系统，所述系统包括基准平台、主吊装船舶、抱桩架平台与辅助船舶；
5.所述基准平台固定架设在目标施工区域中的特定位置，包括平台本体以及设置在所述平台本体上的基准定位模块与基准通信模块；
6.所述主吊装船舶包括主定位模块与第一通信子模块，所述抱桩架平台包括抱桩定位模块与第二通信子模块，所述辅助船舶包括辅助定位模块与第三通信子模块；
7.所述基准通信模块、所述第一通信子模块、所述第二通信子模块以及所述第三通信子模块用于构建局域无线通信网络；
8.所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块以及所述辅助定位模块基于所述局域无线通信网络构成导航定位系统，所述导航定位系统用于为所述主吊装船舶、所述抱桩架平台与所述辅助船舶进行实时动态导航定位。
9.可选的，所述导航定位系统利用gnss-rtk技术进行实时动态导航定位。
10.可选的，所述基准定位模块包括gnss分体机，用于为所述导航定位系统提供基准定位信息。
11.可选的，所述主定位模块包括gnss分体机与至少一台内部差分分体机。
12.可选的，所述抱桩定位模块包括gnss分体机与至少两台内部差分分体机。
13.可选的，所述辅助定位模块包括gnss分体机。
14.可选的，所述导航定位系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块设置在所述主吊装船舶；
15.所述数据处理模块通过所述局域无线通信网络与所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块以及所述辅助定位模块通信连接，用于接收所述基准定位模块、所
述主定位模块、所述抱桩定位模块与所述辅助定位模块的定位数据信息，并根据预设的导航定位算法对所述定位数据信息进行处理。
16.可选的，所述基准通信模块包括主发射基站与天线；
17.所述第一通信子模块、所述第二通信子模块与所述第三通信子模块均包括接收基站与天线。
18.可选的，所述局域无线通信网络的网络拓扑结构为网状结构。
19.可选的，所述系统包括多个所述辅助船舶。
20.从上面可以看出，本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统，具有如下有益技术效果：
21.所述海上风电施工导航定位系统中，分别在所述基准平台、所述主吊装船舶、所述抱桩架平台以及所述辅助船舶上设置通信模块，多个通信模块构成无线网络通信系统，共同构建局域无线通信网络。基于所述局域无线通信网络，分别在所述基准平台、所述主吊装船舶、所述抱桩架平台以及所述辅助船舶上的所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块以及所述辅助定位模块构成导航定位系统，系统中各定位模块之间可以实现高效数据共享互联，并且基于所述基准平台上所述基准定位模块所获取的基准定位信息，可以针对所述主吊装船舶、所述抱桩架平台以及所述辅助船舶实现高效精准导航定位。
附图说明
22.通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
23.图1示出了本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统结构示意图。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在海上风电场建设过程中一个重要环节是基础单桩施工，需要将基础单桩沉放至预定位置没，这就要求在施工过程中对各种施工船舶、设备以及平台等进行精准导航定位。一些相关技术中实现多设备导航定位往往需要无线通信网络提供通信支撑。然而随着海上风电技术发展，风电场建设施工也越来越远离大陆，施工区域水深也越来越深，在原地陆地缺少无线通信网络支持情况下一些现有的导航定位方式无法适用，给施工导航定位带来难题。
26.针对上述问题，本说明书实施例的目的在于提出一种导航定位系统，通在各项施工设备上设置定位模块并为定位模块创建局域无线通信网络，保证各定位模块的有效数据通信，从而实现对各种施工设备的精确导航定位。
27.基于上述目的，本说明书实施例提供了一种海上风电施工导航定位系统。
28.如图1所示，本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统，包括：基准平台1、主吊装船舶2、抱桩架平台3与辅助船舶4。
29.所述基准平台1固定架设在目标施工区域中的特定位置，包括平台本体100以及设置在所述平台本体上的基准定位模块102与基准通信模块104。
30.固定架设在所述目标施工区域中特定位置的所述基准平台1用于为所述海上风电施工导航定位系统提供定位基准。设置在所述基准平台1上的所述基准定位模块2与所述基准通信系统104之间通信连接，所述基准定位模块2可以提供基准定位信息，并通过所述基准通信模块104将所述基准定位信息发送至所述主吊装船舶2、所述抱桩架平台3与所述辅助船舶4。其中，所述基准定位模块2可以选用高精度的gps/gnss定位设备。
31.所述主吊装船舶2包括主定位模块200与第一通信子模块202。
32.所述主吊装船舶2用于与所述抱桩架平台3相配合进行基础单桩的沉放施工。在所述主吊装船舶2上设置有所述主定位模块200与所述第一通信子模块202，所述主定位模块200用于为所述主吊装船舶2提供导航定位信息，并且可以通过所述第一通信子模块202与所述基准平台1、所述抱桩架平台3以及所述辅助船舶4进行信息交互。
33.所述抱桩架平台3包括抱桩定位模块300与第二通信子模块302。
34.所述抱桩架平台3与所述主吊装船舶2相配合，在基础单桩沉放施工过程中，用于限制和调整基础单桩的沉放姿态。在所述抱桩架平台3上设置有所述抱桩定位模块300与所述第二通信子模块302，所述抱桩定位模块300用于为所述抱桩架平台3提供导航定位信息，并且可以通过所述第二通信子模块302与所述基准平台1、所述主吊装船舶2及所述辅助船舶4进行信息交互。
35.所述辅助船舶4包括辅助定位模块400与第三通信子模块402。
36.所述辅助船舶4用以辅助所述主吊装船舶1进行施工与导航定位。在所述辅助船舶4上设置有所述辅助定位模块400与所述第三通信子模块402，所述辅助定位模块400用于为所述辅助船舶4提供导航定位信息，并且可以通过所述第三通信子模块402与所述基准平台1、所述主吊装船舶2及所述抱桩架平台3进行信息交互。一些可选实施例中，所述辅助定位模块200可以包括gnss分体机，又所述gnss分体提供导航定位信息。
37.一些可选实施例中所述海上风电施工导航定位系统中可以设置多个所述辅助船舶4，所述辅助船舶4可以选用锚艇，锚艇船身较短而功率较大，能够灵活配合所述主吊装船舶1进行施工。
38.所述基准通信模块102、所述第一通信子模块202、所述第二通信子模块302以及所述第三通信子模块402用于构建局域无线通信网络。
39.所述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300以及所述辅助定位模块400基于所述局域无线通信网络构成导航定位系统，所述导航定位系统用于为所述主吊装船舶2、所述抱桩架平台3与所述辅助船舶4进行实时动态导航定位。
40.所述海上风电施工导航定位系统中，分别在所述基准平台1、所述主吊装船舶2、所述抱桩架平台3以及所述辅助船舶4上设置通信模块，多个通信模块构成无线网络通信系统，共同构建局域无线通信网络。基于所述局域无线通信网络，分别在所述基准平台1、所述主吊装船舶2、所述抱桩架平台3以及所述辅助船舶4上的所述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300以及所述辅助定位模块400构成导航定位系统，系统中各
定位模块之间可以实现高效数据共享互联，并且基于所述基准平台1上所述基准定位模块102所获取的基准定位信息，可以针对所述主吊装船舶2、所述抱桩架平台3以及所述辅助船舶4实现高效精准导航定位。
41.在本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统中，所述导航定位系统利用基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)的实时动态(real-time kinematic，rtk)载波相位差分技术实时动态导航定位。所述导航定位系统中的所述述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300以及所述辅助定位模块400可以选用gnss分体机实现实时导航定位。
42.在施工过程中需要对所述主吊装船舶2进行精装定位与定向。考虑到这点，在本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统中，所述主定位模块200包括gnss分体机与至少一台内部差分分体机。所述gnss分体机可以实现对所述主吊装船舶2的精准定位，所述gnss分体机与至少一台所述内部差分分体机相配合，则可以实现对所述主吊装船舶2的精准定向。
43.关于所述抱桩架平台3，在施工过程中出了需要定位与定向外，还需要确定其施工姿态。考虑到这点，在本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统中，所述抱桩定位模块300包括gnss分体机与至少两台内部差分分体机。所述gnss分体机与至少两台所述内部差分分体机相配合，可以实现对所述抱桩架平台3的精准定位、定向与定姿态。
44.在本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统中，所述导航定位系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块设置在所述主吊装船舶2。
45.所述数据处理模块通过所述局域无线通信网络与所述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300以及所述辅助定位模块400通信连接，用于接收所述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300与所述辅助定位模块400的定位数据信息，并根据预设的导航定位算法对所述定位数据信息进行处理。
46.通过调试所述局域无线通信网络，可以未所述基准通信模块104、所述第一通信子模块202、所述第二通信子模块302与所述第三通信子模块402分配不同的ip地址，所述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300与所述辅助定位模块400分别通过所述基准通信模块104、所述第一通信子模块202、所述第二通信子模块302与所述第三通信子模块402将各自的导航定位信息汇总发送至所述数据处理模块，所述数据处理模块对汇总到的导航定位信息进行处理，实现实时动态差分定位。
47.在本说明书一个或多个可选实施例所提供的一种海上风电施工导航定位系统中，所述基准通信模块104包括主发射基站与天线；所述第一通信子模块202、所述第二通信子模块302与所述第三通信子模块402均包括接收基站与天线。所述基准通信模块104、所述第一通信子模块202、所述第二通信子模块302与所述第三通信子模块402采用网状连接方式构建局域无线通信网络，所述局域无线通信网络的网络拓扑结构为网状结构。这样的方式，在所述海上风电施工导航定位系统中，所述基准定位模块102、所述主定位模块200、所述抱桩定位模块300与所述辅助定位模块400可以实现数据双向共享，同时也可以实现导航窗口的共享，使各个船舶、平台都能同时查看自己与其他船舶、平台的相对关系，极大提高了船舶施工的安全性。
48.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
49.上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
50.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本技术时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
51.本领域内的技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
52.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
54.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
55.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
56.本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种海上风电施工导航定位系统，其特征在于，所述系统包括基准平台、主吊装船舶、抱桩架平台与辅助船舶；所述基准平台固定架设在目标施工区域中的特定位置，包括平台本体以及设置在所述平台本体上的基准定位模块与基准通信模块；所述主吊装船舶包括主定位模块与第一通信子模块，所述抱桩架平台包括抱桩定位模块与第二通信子模块，所述辅助船舶包括辅助定位模块与第三通信子模块；所述基准通信模块、所述第一通信子模块、所述第二通信子模块以及所述第三通信子模块用于构建局域无线通信网络；所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块以及所述辅助定位模块基于所述局域无线通信网络构成导航定位系统，所述导航定位系统用于为所述主吊装船舶、所述抱桩架平台与所述辅助船舶进行实时动态导航定位。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导航定位系统利用gnss-rtk技术进行实时动态导航定位。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基准定位模块包括gnss分体机，用于为所述导航定位系统提供基准定位信息。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主定位模块包括gnss分体机与至少一台内部差分分体机。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述抱桩定位模块包括gnss分体机与至少两台内部差分分体机。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述辅助定位模块包括gnss分体机。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导航定位系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块设置在所述主吊装船舶；所述数据处理模块通过所述局域无线通信网络与所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块以及所述辅助定位模块通信连接，用于接收所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块与所述辅助定位模块的定位数据信息，并根据预设的导航定位算法对所述定位数据信息进行处理。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基准通信模块包括主发射基站与天线；所述第一通信子模块、所述第二通信子模块与所述第三通信子模块均包括接收基站与天线。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述局域无线通信网络的网络拓扑结构为网状结构。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括多个所述辅助船舶。

技术总结
本说明书公开了一种海上风电施工导航定位系统，能够在深水区域实现高效精准导航定位。所述系统包括基准平台、主吊装船舶、抱桩架平台与辅助船舶；所述基准平台包括平台本体以及设置在所述平台本体上的基准定位模块与基准通信模块；所述主吊装船舶包括主定位模块与第一通信子模块，所述抱桩架平台包括抱桩定位模块与第二通信子模块，所述辅助船舶包括辅助定位模块与第三通信子模块；所述基准通信模块、所述第一通信子模块、所述第二通信子模块以及所述第三通信子模块用于构建局域无线通信网络；所述基准定位模块、所述主定位模块、所述抱桩定位模块以及所述辅助定位模块基于所述局域无线通信网络构成导航定位系统，用于进行实时动态导航定位。行实时动态导航定位。行实时动态导航定位。


技术研发人员：洪泽 马春龙 刘玉飞 罗玉涛 潘东 王丽刚 常勇
受保护的技术使用者：华电重工股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/9/3