开发用于深海钻井船的立管管理系统

 　"CompactRIO 实时操作系统(OS)与硬件的坚固可靠特性使其成为海洋环境下的一种理想选择。使用 NI 软硬件套件，所有模块之间的集成与通信都非常简单，因此可以在减少开发时间的同时确保功能与性能。"

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The Challenge:

分析各种运行模式下海底钻探立管所受的压力，从而提供最优的舰船方位来增强立管运行的安全性。

The Solution:

使用NI CompactRIO创建一个独立运行的单元，从钻井立管收集，处理，并传送数据，然后使用NI LabVIEW来评估压力，推荐方位，并为操作员设定修正方案。

随着当今深海油井接近3,000米深，以及墨西哥湾的深水地平线(Deepwater Horizon)号钻井平台原油泄露灾难所引发的重大关注，对检测立管性能的可靠系统的需求变得至关重要。立管是钻井运行中必不可少的，因为钻柱以及其它工具都要通过它们来进入油井。

我们开发了一种随船携带的立管管理系统(RMS)，它能为执行正常强度的钻井或结束提供实时指导，并能在舰船现场检查立管运行状态。系统具有两个主要部分：数据采集系统与主控制台显示系统。数据采集系统包含NI cRIO-9012实时控制器以及三个NI 9871 C系列模块。主控制台是使用LabVIEW自主开发的，在Windows PC上运行的软件。

我们使用LabVIEW 中的 LabVIEW MathScript RT模块来编写RMS软件，该软件在放置于舰船舰桥上的专用控制台上运行。数据采集硬件通过采集各种数据流，并将其转换成可由以太网接收的单数据串，从而减少了对特殊接口硬件的需求。

我们使用LabVIEW为立管建模，并应用了各种环境状况，例如三维的流体速度以及海浪的周期与高度。我们也涵盖了顶部与底部的立管角度，用于标示与井口防喷器组之间的离去角，以及与钻井船挠性连接的接近角。然后，我们分析数据并以此来计算立管的压力。这种方法连同采集及导出的数据一道，构成了RMS的基础。

使用LabVIEW MathScript与公式节点(formula nodes)，我们包含了软件中预先存在的基于文本式语言的IP核，它们是为更有效的代码复用而开发的。我们使用内置的LabVIEW 数学与线性代数 VIs来进行矩阵运算以及要求执行有限元建模的计算。此外，我们根据LabVIEW固有的并行性来充分利用主机计算机的多核处理能力。