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作為海上石油資源開發(fā)的大型基礎(chǔ)設(shè)施，海洋平臺(tái)是海上生產(chǎn)作業(yè)和生活的基地。近年來，我國有許多海洋平臺(tái)逐漸趨于老齡化，針對(duì)海洋平臺(tái)的安全評(píng)估被越來越多的石油企業(yè)企業(yè)和海洋工程設(shè)計(jì)部門所重視，其中海洋導(dǎo)管架平臺(tái)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)分析是安全評(píng)估的重要組成部分。

導(dǎo)管架平臺(tái)是海洋石油平臺(tái)的一種，一般作為淺海地區(qū)生產(chǎn)、采油平臺(tái)，對(duì)于淺海地區(qū)確定具有較大儲(chǔ)量的地區(qū)也可作為鉆井平臺(tái)。由上部結(jié)構(gòu)（即平臺(tái)甲板）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成。上部結(jié)構(gòu)一般由上下層平臺(tái)甲板和層間桁架或立柱構(gòu)成，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（即下部結(jié)構(gòu)）包括導(dǎo)管架和樁，樁支承全部荷載并固定平臺(tái)位置。導(dǎo)管架平臺(tái)承受包括風(fēng)、波浪、潮汐、海流、地震等復(fù)雜的環(huán)境的日常沖擊。
 

導(dǎo)管架平臺(tái)

南?，F(xiàn)有大量處于后服役期以及超期服役的導(dǎo)管架平臺(tái)，為了保障這些平臺(tái)的安全，需要對(duì)導(dǎo)管架實(shí)施應(yīng)力/振動(dòng)監(jiān)測(cè)，采集在操作條件和極端環(huán)境條件時(shí)的應(yīng)變和振動(dòng)數(shù)據(jù)，再借助于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算，對(duì)現(xiàn)役平臺(tái)結(jié)構(gòu)評(píng)估，為導(dǎo)管架平臺(tái)全生命周期結(jié)構(gòu)完整性管理提供技術(shù)依據(jù)。

BDI STS4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有傳感器、節(jié)點(diǎn)模塊、數(shù)據(jù)采集儀等硬件組成，配有數(shù)據(jù)采集軟件，遠(yuǎn)程設(shè)置監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)文件提取等軟件，為一整套“交鑰匙”監(jiān)測(cè)解決方案。數(shù)據(jù)傳輸方式分為無線方式和有線方式。

無線方式中，傳感器與節(jié)點(diǎn)模塊有線連接，借助于基站，節(jié)點(diǎn)模塊與采集儀通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議802.11b/g/n無線通訊，而采集儀可以通過互聯(lián)網(wǎng)，或手機(jī)GPRS，或衛(wèi)星電話等通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端。
 

有線方式中，傳感器，節(jié)點(diǎn)，和采集儀均采用有線方式連接，采集儀與終端數(shù)據(jù)傳輸與無線方式相同。

傳感器
 

3個(gè)單軸加速度計(jì)傳感器有2個(gè)布置在上層平臺(tái)的2個(gè)方向上，用于拾取水平方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)，另外一個(gè)布置在平臺(tái)模型的立面的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)附近。
 

節(jié)點(diǎn)模塊

BDI節(jié)點(diǎn)模塊采用模塊化設(shè)計(jì)，有4通道和16通道兩種，支持無線和有線兩種方式通訊，適合各應(yīng)用環(huán)境。
 

實(shí)驗(yàn)室這套采用了TE4系列的四通道節(jié)點(diǎn)模塊2個(gè)。該模塊有四個(gè)模擬通道和一個(gè)數(shù)字通道。模擬通道用于連接單端或差分式傳感器，如應(yīng)變傳感器等；而數(shù)字通道可以連接數(shù)字相機(jī)，風(fēng)速計(jì)，水位計(jì)等數(shù)字式傳感器。為了演示方便，現(xiàn)場(chǎng)直接將其固定在導(dǎo)管架平臺(tái)模型上。
 

采集儀

BDI STS4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集儀通過連接一個(gè)無線路由器，與辦公室內(nèi)部的終端電腦無線通訊。
 

STS4 采集儀內(nèi)置256 G固態(tài)硬盤，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿后，新來的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)刷新舊數(shù)據(jù)，循環(huán)存儲(chǔ)。采集儀也留有USB接口，可以連接外置硬盤擴(kuò)展存儲(chǔ)空間，由此提供一個(gè)可選方案，即采用人工定期更換硬盤，以節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸成本。采集儀通過繼電器控制節(jié)點(diǎn)模塊電源，在緊急情況下斷電，以便保護(hù)節(jié)點(diǎn)模塊和傳感器。
 

終端電腦

終端電腦經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置后，通過無線路由器訪問采集儀STS4。終端電腦安裝有兩套BDI軟件STS_NET 和STS_Sync。前者用來設(shè)置采集參數(shù)和瀏覽實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，后者用于提取數(shù)據(jù)文件到本地。

 

數(shù)據(jù)采集方法與數(shù)據(jù)文件回傳

導(dǎo)管架平臺(tái)監(jiān)測(cè)主要是采集平臺(tái)在惡劣條件下的應(yīng)力和振動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。因此，我們?cè)O(shè)置采集方法為“事件觸發(fā)”，即以水平方向的兩個(gè)加速度計(jì)測(cè)得的振幅絕對(duì)值超出設(shè)定的閾值為觸發(fā)條件。兩個(gè)加速度計(jì)中任何一個(gè)達(dá)到觸發(fā)條件，啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄。記錄的數(shù)據(jù)文件還可以設(shè)定觸發(fā)條件前若干秒和觸發(fā)后若干秒，形成一條完整的事件數(shù)據(jù)文件。