CN102762795A - 安装在水中的测量平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安装在水中的测量平台，其十分轻且易于运输，该平台包括构成平台底部的改进吸力锚类型的基部。通过外部和内部的压力差将该平台打入海床中，并且通过倒转压力梯度其可以被拆除以再利用。该测量平台还包括：一系列伸缩连接的管、位于所述管顶上并容纳设备的壳体、用于给组件提供动力的竖直轴风力涡轮机、用于向陆基站点发送数据（WiMAX或等同方式）的设备、多普勒激光风速计、安全摄像头和多普勒流速仪的端子。设备所记录的所有数据以及来自安全摄像头的图像将连续地发送至陆基站点。通过这种方式，增加设施的安全性并防止可能的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及测量塔，具体地，涉及安装在水中的测量塔。本发明涉及一种其中安装有测量设备的平台，测量设备用于测量来自海洋和内陆水域中的可再生资源、以及测量在海洋上进行生产设备安装项目所需的海洋动态参数。
背景技术
当前，已知需要利用海洋来为人类提供食物、能源和水，这是由于陆地没有足够容量满足人类对这些的需求。
出于此目的，已经开发出了能够生产这些资源的在海上安装的各种设备。
所有的这些设施或设备取决于必须要位于海洋中既适于工作（这些设施的安装目的）又适于期望施行的基部的位置。因此，需要具有期望将设施安装在其中的这些位置的气象条件的测量数据历史。
到目前为止，位于海洋中的所有设施利用下述二种方法之一实现了此目的。第一种方法是将大直径桩（单桩）打到海床中，用于保持风速计的塔位于该桩上，第二种方法是在陆地上建造由三个大混凝土支架而形成的三脚架，其中支架的重量足够应对海洋深度和气候，一般大于50吨，每个支架嵌入到用于支撑风速计的格状塔中。
两种方法都是需要用于运输和安装的特定设备，其中，仅有少数单元还在世界上运行，由此除了其运行成本之外，必须增加从原始港口到安装位置的调动和遣散成本，这还需要合适的天气条件，还涉及复杂的行政程序，需要在使用之后将该位置恢复到安装之前的情况。这涉及利用非常专业的潜水员操作的热枪在与底部相同的水平面切割单桩（这是由于不可能将其从底部抽取出来），这进一步增加了该方法的成本。三脚架的移除与使用需要相同的装置，并且一般而言不可再利用。
因此，这些是非常昂贵的方法，其在安装之前需要扩展的、复杂的并且因此而昂贵的在先理论研究，以决定安装位置，所提供的数据利用原位实际测量来确定，这暗示了获得项目资金筹措的基本要求。
因此，在需要的两年测量时间之后，安装、运行和移除的总成本一般超过四百万欧元并成为进一步研究和基于替代方法的分析的位置选择的限制因素。
由此安装的额外的风速计和设备可以轻易地被破坏并由此需要持续的警惕。
另一个问题是安装用于获得海洋气候数据的设备的困难度以及其由于通过自有基部引入的自然干扰而产生的不可靠性。
因此，本发明旨在描述一种以经济可行的方式解决下述技术问题的测量平台：
·船坞制造的必要性，如果方案是三脚架并在前述两种情况下利用专门且昂贵的装置以用于安装。
·至最终位置的复杂转移。
·用于固定到底部的不安全且十分昂贵的系统。
·设备被破坏的问题。
·安装用于生产和存储运行设备和浮标所需的能源的系统的困难度。
·安装用于将获得的数据实时发送到陆地的系统的限制和困难度。
·使得基部和结构可被再次利用。
·降低成本，从而有可能通过分析现有的替代方式来选择最佳位置。
·不影响自然环境，从而使得获得的海洋气候数据可靠。
·允许安装用于获得进行环境影响评估所需的数据的设备。
发明内容
本发明的测量平台十分轻。其尺寸和重量允许其利用常规拖车进行公路运输，并且利用任何港口起重机或常规车载起重机将其设置成漂浮状态。
利用拖车进行该平台向水上的最终位置的转移。
该平台包括构成平台底部的改进的吸力锚类型的基部。通过外部和内部的压力差将该平台打入海床中，并且通过倒转压力梯度其可以被拆除以再利用。在本发明的详细说明书中，这将得到更详细地描述。
该测量平台还具有一系列伸缩连接的管、位于这些管上并容纳设备的壳体、用于给组件提供动力的竖直轴风力涡轮机、用于向陆基站点实时发送（wi-max或等同方式）数据的设备、多普勒激光风速计和安全摄像头。
多普勒激光风速计用于避免破坏活动，这是由于海上维修更加困难和昂贵。因此，该风速计是数字的并且不具有容易被恶意破坏的壳体，这是由于其使用被分割且发送至风速计的激光，并且其反馈通过检测器中的空气分子的量而降低，其中，比较风速计中的激光的相对辐射和辐射反馈之间的差异以确定空气分子的速度，从而能够在没有破坏风险的情况下以更高精度测量风速。
在这些设备之间还将安装多普勒流速仪，其是一种能够测量水流速度的仪器。其还记录其方向、深度、与竖直方向的角度、水温、水压和传导率。
这些设备所记录的所有数据以及来自安全摄像头的图像将连续地发送至陆基站点。因此，增加了设施的安全性，并预报了可能的破坏。
已经开发出来且寻求保护的技术方案解决了上述问题，并且与现有技术相比具有如下优势：
·陆地上和大规模产品制造。
·易于通过卡车运输到港口。
·重量轻、易于下水。
·可再利用。
·由于其伸缩结构和重量轻，可通过拖曳将其轻易且安全地运输到最终位置。
·用于固定到底部的十分成熟且高度可靠的系统。
·实时且可靠地传输测量数据。
·陆基站点中具有实时图像的安全摄像头。
附图说明
为了使描述完整以及为了更好地理解本发明的特征，随附了一组附图，其中，以示例性而非限制性的方式示出了以下图示：
图1示出了测量平台组件。
图2示出了测量平台到设备壳体的截面图。
图3示出了基部细节的截面。
图4示出了具有收缩和伸展管的平台。
附图中所使用的附图标记：
1 竖直轴风力涡轮机
2 多普勒激光风速计（激光雷达）
4 设备壳体
5 伸缩管
6 钟罩
7 钟
8 壳体底部
9 管之间的连接件
10 O形密封件
11 基部
12 引导压载阀
13 压载阀
14 引导平衡阀
15 平衡阀
16 支撑连接
17 用于水管的孔
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下文将基于附图描述测量平台的结构以及其固定到底部的方法。
如图1所示，该测量平台从顶部到基部依次包括：用于给组件提供动力的竖直轴风力涡轮机1、用于向陆基站点发送数据（wi-max或等同方式）的设备、多普勒激光风速计2和安全摄像头。
所有的这些设备抵靠在设备壳体4上，壳体4内容纳进行测量所需的所有设备，包括多普勒流速仪的端子。
设备壳体的基部或底部8支撑在伸缩管柱5上，从而其可以轻易地向上或向下移动。
这些管5的下部抵靠在位于外部筒内的基部板或靴11上，该外部筒通常由钢制成并具有锐利的基部，该外部筒被称为钟7。在其顶部，钟具有罩6，罩6具有四个用于安装水管的孔17。
基部是改进的吸力锚类型的。吸力锚机制包括通过在其中形成真空而将筒或钟7打入到地面中，由于压力差而将其引入到土壤中。这仅在土壤不可渗透时才工作良好，并避免了水进入筒内。
为了能够将其安装在不可渗透的土壤、粘土以及可渗透土壤（砾石、沙、等）中，基于通过压力差驱动的相同原理而改进了设计。
一般而言，该系统包括在钟内放置能够在钟7内以与注射器柱塞相同方式移动的“塞”。
因此，该“塞”具有构成基部板11的超重的混凝土靴。由于几何形状可变的O形密封件10允许在防漏情况下的移动，该基部板11可在钟7内滑动。
基部板11具有四个圆柱形孔，一些用于压载阀13的引导件12插入到这些孔中。在基部板11的中心具有直径大于前述孔的圆柱形孔，伸缩管5以及用于平衡阀15的引导件14插入到该孔中。
至于将钟固定到海床上的方法，其将如下所述的那样运作：基部11位于钟7的底部的平台插入到水中，并且浸没到水下，通过压载阀13注满必要部分，直到其抵靠在地面上。由于钟罩6上是用于到达表面且浮出海平面的水管的孔17，钟7的内部将总是处于大气压力，并且如果想要进一步降低压力以增加外部和内部之间的梯度，可以连接泵并将空气从钟7和压载水的内部抽出。当靴抵靠在海床上时，平衡阀打开以允许伸缩管5的内部之间渗透水，直到达到补偿负压的高度。
由于钟罩6（其承受大气压力加上通过其上的水柱施加到之上的压力）和其中的真空之间的压力差，钟7被打入地面中。
设备壳体4被设计成防水的，因此其在钟7的浸没过程中保持漂浮。随着钟7的浸没和打入地下，在管5的移动过程中，超过其重力的移动将导致其伸展。出于此目的，在最后一个管至设备壳体的基部8的连接处上具有阀，以允许内部空气的排出，并避免外部水的进入。由于平衡阀15和负压，引入管5的水有助于且促进了管5的伸展过程。最终，水必须在压力下被引入到管5的内部，以完成和固定伸缩提升过程，从而将壳体4及容纳在其中的设备升起到运行高度，即始终高于预计的最大波浪高度。
在想要拆除测量塔的情况下，以下操作将足以实现目标：倒转压力梯度、移除钟7并收缩管5以用于再利用。
当管5不伸展时，管5的重力压缩了支撑连接处（16）并使其防水。
该系统专门设计用作测量塔，该测量塔用于来自海上和内陆水域的可再生资源，并用于获知其各自的进行强制性环境影响评估所需的气候和参数，但并不排除其在需要类似特点的其他工业领域中的扩展应用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种安装在水中的测量平台，其适于安装在不可渗透和可渗透的土壤床中，该测量平台具有一系列安装的设备以在位置上收集数据并将其发送到陆基站点，其特征在于，通过利用吸力锚类型的基部而将该测量平台固定在地面上，该基部在其底部具有配备有几何形状可变的O形密封件（10）的基部板或靴（11），基部板或靴（11）可在筒或钟（7）内滑动，筒或钟（7）在其中心具有一系列伸缩管（5），设备壳体（4）位于管（5）上，壳体（4）连接到该系列伸缩管的最内部的管上，能够轻易地向上和向下移动，在正常运行期间将其保持在高于预计最大波浪的高度，其中，测量平台的基部板（11）具有四个圆柱形孔，用于压载阀（13）的引导件（12）插入到这些孔中，并且在基部板（11）的中心具有直径大于前述孔的圆柱形孔，伸缩管（5）以及用于平行阀（15）的引导件（14）插入到该孔中。
2.如权利要求1所述的安装在水中的测量平台，其特征在于，设备壳体（4）被设计成防水的并因此在钟（7）的浸没过程中保持漂浮。
3.如权利要求2所述的安装在水中的测量平台，其特征在于，用于给组件提供动力的竖直轴风力涡轮机（1）、用于向陆基站点实时发送数据（wi-max或等同方式）的设备、多普勒激光风速计（2）和安全摄像头位于设备壳体（4）上，并且多普勒流速仪的端子以及进行测量所需的所有其他设备位于该壳体内。
4.如前述任一项权利要求所述的测量平台的水下安装方法，其特征在于，为了将钟（7）固定到海床上，基部（11）位于钟（7）的底部的平台被引入水中，并被浸没，用压载阀（13）注满必要部分，直到其抵靠在地面上；
随后连接泵，并将空气从钟（7）和压载水的内部抽出；
当靴（11）位于海床上时，平衡阀（15）打开以允许水进入伸缩管（5）的内部，直到达到补偿负压的高度，并且由于钟罩（6）和其中的真空之间有压力差，钟7被打入地面中，其中，钟罩（6）承受大气压力加上通过其上的水柱施加到之上的压力，在这个过程中，随着钟（7）被浸没和打入地下，管（5）伸展，出于此目的，在最后一个管至设备壳体（4）的基部（8）的连接处上具有阀，以允许内部空气的排出，并避免外部水的进入；
最后，在压力下将水引入到管（5）的内部，以完成和固定伸缩提升过程，直到壳体（4）及容纳在其中的设备升起到运行高度，即始终高于预计的最大波浪高度。
5.如权利要求4所述的测量平台的水下安装方法，其特征在于，当管（5）收缩时，管（5）的重力压缩了支撑连接处（16）并使其防水。
6.如权利要求4所述的测量平台的水下安装方法，其特征在于，在想要拆除测量塔时，倒转压力梯度、移除钟（7）并收缩管（5）以用于再利用。
Claims (7)
1.一种安装在水中的测量平台，其适于安装在不可渗透和可渗透的土壤床中，该测量平台具有一系列安装的设备以在位置上收集数据并将其发送到陆基站点，其特征在于，通过利用吸力锚类型的基部而将该测量平台固定在地面上，该基部在其底部具有配备有几何形状可变的O形密封件（10）的基部板或靴（11），基部板或靴（11）可在筒或钟（7）内滑动，筒或钟（7）在其中心具有一系列伸缩管（5），设备壳体（4）位于管（5）上，壳体（4）连接到该系列伸缩管的最内部的管上，能够轻易地向上和向下移动，在正常运行期间将其保持在高于预计最大波浪的高度。
2.如权利要求1所述的安装在水中的测量平台，其特征在于，设备壳体（4）被设计成防水的并因此在钟（7）的浸没过程中保持漂浮。
3.如权利要求2所述的安装在水中的测量平台，其特征在于，用于给组件提供动力的竖直轴风力涡轮机（1）、用于向陆基站点实时发送数据（wi-max或等同方式）的设备、多普勒激光风速计（2）和安全摄像头位于设备壳体（4）上，并且多普勒流速仪的端子以及进行测量所需的所有其他设备位于该壳体内。
4.如权利要求1所述的安装在水中的测量平台，其特征在于，基部板（11）具有四个圆柱形孔，用于压载阀（13）的引导件（12）插入到这些孔中，并且在基部板（11）的中心具有直径大于前述孔的圆柱形孔，伸缩管（5）以及用于平行阀（15）的引导件（14）插入到该孔中。
5.如前述任一项权利要求所述的测量平台的水下安装方法，其特征在于，为了将钟（7）固定到海床上，基部（11）位于钟（7）的底部的平台被引入水中，并被浸没，用压载阀（13）注满必要部分，直到其抵靠在地面上；
随后连接泵，并将空气从钟（7）和压载水的内部抽出；
当靴（11）位于海床上时，平衡阀（15）打开以允许水进入伸缩管（5）的内部，直到达到补偿负压的高度，并且由于钟罩（6）和其中的真空之间有压力差，钟7被打入地面中，其中，钟罩（6）承受大气压力加上通过其上的水柱施加到之上的压力，在这个过程中，随着钟（7）被浸没和打入地下，管（5）伸展，出于此目的，在最后一个管至设备壳体（4）的基部（8）的连接处上具有阀，以允许内部空气的排出，并避免外部水的进入；
最后，在压力下将水引入到管（5）的内部，以完成和固定伸缩提升过程，直到壳体（4）及容纳在其中的设备升起到运行高度，即始终高于预计的最大波浪高度。
6.如权利要求5所述的测量平台的水下安装方法，其特征在于，当管（5）收缩时，管（5）的重力压缩了支撑连接处（16）并使其防水。
7.如权利要求5所述的测量平台的水下安装方法，其特征在于，在想要拆除测量塔时，倒转压力梯度、移除钟（7）并收缩管（5）以用于再利用。
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