CN105004316A - 一种海上平台桩基沉降在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上平台桩基沉降在线监测系统，包括置于海上平台桩基上的在线式沉降仪、数据采集模块、数据传输模块、数据服务器、终端设备。本发明公开了一种海上平台桩基沉降在线监测方法，采用海上平台桩基沉降在线监测系统，包括沉降信号感应、采集、传输、处理、显示等步骤。本发明提供的海上平台桩基沉降在线监测系统及方法，具有测量精度高、可长期在线稳定运行、安装简单、传感器内液体增加或减少对输出无影响、智能化基准校正、基本实现免维护的特点。

Description

一种海上平台桩基沉降在线监测系统及方法

  

技术领域

本发明涉及海上平台桩基沉降监测领域，具体为一种海上平台桩基沉降在线监测系统及方法。 

背景技术

随着工业与民用建筑业的发展，各种复杂而大型的工程建筑物日益增多，工程建筑物的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑物的地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建（构）筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建（构）筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定，高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。 

海上石油钻井平台大多采用桩基基础，直接坐落在海底岩层或相应的基础层上，海上地质条件较陆地更加复杂，勘探难度更大，具有更多的不确定性，平台重量巨大，其结构大多为钢构，平台整体支撑全部作用在平台的桩基之上，桩基基础必然承受巨大压力，这种情况下，桩基的沉降尤其是不均匀沉降几乎不可避免，一旦沉降超过一定的数值，就会使得平台支撑工作面发生偏移，平台上一些敏感设备就可能无法正常工作，如透平、大型电机、压缩机等高速旋转设备轴振动轴位移就会加大，高耸设备就会产生垂直度偏差而失稳，对平台的安全稳定运行产生不可预估的损失，甚至会产生灾难性的后果。因此，为了预防事故的发生，海上平台桩基沉降状态实时监测势在必行。目前， 多数海上石油平台为桩基式结构，如NB35-2WHPB平台，为保障平台安全可靠运行，一般平台上都采用水管式沉降测量装置，该装置是有大连仪表厂为解决平台桩基沉降问题定做的专用产品，它是利用液体在连通管两端口保持同一水平面原理（即连通器原理 ）制成。各桩腿同一高度安装有测量筒，测量筒内的液体由互相连在一起的引压管连接，从而形成连通器，当桩腿发生不均匀沉降时，未发生沉降的桩腿上的测量筒内液体就会流向发生沉降的桩腿测量筒，从而导致每个测量筒的液面高度有不同的变化，通过检测这个微小的液面变化，即可通过运算得出桩基的沉降。该装置检测液面变化采用的是电位器、滑轮、重锤和浮子组成的测量液面与电信号的转换。测量过程：当某桩基出现沉降，会导致安装于其上的测量筒产生先下的微小位移，从而导致连通器内液面有微小的下降，液面上的浮子就会随着液面的变化而下移，从而带动与之相连的拉绳，转动电位器，从而使电位器电阻值发生改变，检测电阻值的变化，就能反映出桩基沉降的变化。该装置测量不准，变化阶跃性跳动，无法正确反映实际的沉降量。 

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种海上平台桩基沉降在线监测系统及方法，实时准确监测桩基沉降变化。 

本发明提供一种海上平台桩基沉降在线监测系统，包括置于海上平台桩基上的在线式沉降仪、数据采集模块、数据传输模块、数据服务器、终端设备，其中，在线式沉降仪用于实时监测各桩基相对于基准桩基沉降变化，并计算出各桩基沉降数据；数据采集模块用于根据采样间隔收集在线式沉降仪监测数据；数据传输模块用于传输数据采集模块的数据；数据服务器用于存储采集实时各桩基沉降数据，同时对数据进行处理，并通过Internet网络分发给终端设备；终端设备用于显示实时曲线。 

本发明优选的数据采集模块由NDA1303数据采集模块和DAU数据采集单元组成，其中，NDA1303数据采集模块用于采集在线式沉降仪的输出信息；DAU数据采集单元用于处理NDA1303数据采集模块采集的数据。 

本发明优选的数据传输模块通过无线数据传输GPRS-MODEM或485电缆传输数据。 

本发明优选的终端设备为台式计算机、便携式电脑或专用显示设备。 

本发明的在线式沉降仪由测量传感器、储液罐、基准罐、连通管、浮子探针组成，基准罐置于一个稳定的水平基点，储液罐置于各桩基上，各个储液罐之间由连通管连通，储液罐中盛有测量用液体，浮子探针位于液体表面，当储液罐相对于基准罐发生升降时，引起储液罐内液面的变化，带动浮子探针上下移动，探针的移动被测量传感器所感知。 

本发明优选的测量传感器为磁致伸缩式位移传感器。 

本发明提供一种海上平台桩基沉降在线监测的方法，步骤为： 

（1）将在线式沉降仪的测量传感器安装在海上平台桩基上，桩基上均安装所述测量传感器，所有测量传感器底部通过不锈钢导压管互相连通；

（2）测量传感器电测桩基沉降信号，经运算得出一个绝对位移值，通过数据传输模块传输至数据服务器，经过运算，得出各桩基沉降数据；

（3）将所得各桩基沉降数据汇总至数据服务器，由数据服务器通讯端口连接至终端设备；

（4）终端设备实时显示各桩基的沉降量。

本发明优选的海上平台为石油钻井平台或采油平台。 

本发明优选的数据服务器通讯端口为485通讯端口。 

本发明提供的海上平台桩基沉降在线监测系统及方法，具有测量精度高、可长期在线稳定运行、安装简单、传感器内液体增加或减少对输出无影响、智能化基准校正、基本实现免维护的特点。 

  

附图说明

图1是本发明的海上平台桩基沉降在线监测系统的示意图 

图2是在线式沉降仪信号处理示意图

具体实施方式

下面的具体实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。 

实施例1：海上平台桩基沉降在线监测系统

海上平台桩基沉降在线监测系统包括置于海上平台桩基上的在线式沉降仪、数据采集模块、数据传输模块、数据服务器、终端设备，其中，在线式沉降仪用于实时监测各桩基相对于基准桩基沉降变化，并计算出各桩基沉降数据；数据采集模块由NDA1303数据采集模块和DAU数据采集单元组成，NDA1303数据采集模块用于采集在线式沉降仪的输出信息；DAU数据采集单元用于处理NDA1303数据采集模块采集的数据；用于根据采样间隔收集在线式沉降仪监测数据；数据传输模块为无线数据传输GPRS-MODEM数据传输模块，用于传输数据采集模块的数据；数据服务器用于存储采集实时各桩基沉降数据，同时对数据进行处理，并通过Internet网络分发给终端设备；终端设备为台式计算机，用于显示实时曲线。

实施例2：在线式沉降仪

在线式沉降仪由磁致伸缩式位移传感器、储液罐、基准罐、连通管、浮子探针组成，基准罐置于一个稳定的水平基点，储液罐置于各桩基上，各个储液罐之间由连通管连通，储液罐中盛有测量用液体，浮子探针位于液体表面，当储液罐相对于基准罐发生升降时，引起储液罐内液面的变化，带动浮子探针上下移动，探针的移动被磁致伸缩式位移传感器所感知。

实施例3：海上平台桩基沉降在线监测方法

步骤如下：

（1）将在线式沉降仪的磁致伸缩式位移传感器安装在石油钻井海上平台桩基上，桩基上均安装该传感器，所有传感器底部通过不锈钢导压管互相连通；

（2）磁致伸缩式位移传感器电测桩基沉降信号，经运算得出一个绝对位移值，通过数据传输模块传输至数据服务器，经过运算，得出各桩基沉降数据；

（3）将所得各桩基沉降数据汇总至数据服务器，由数据服务器485通讯端口连接至终端设备；

（4）终端设备实时显示各桩基的沉降量。 

Claims (9)

1.一种海上平台桩基沉降在线监测系统，包括置于海上平台桩基上的在线式沉降仪、数据采集模块、数据传输模块、数据服务器、终端设备，其中，

在线式沉降仪用于实时监测各桩基相对于基准桩基沉降变化，并计算出各桩基沉降数据；

数据采集模块用于根据采样间隔收集在线式沉降仪监测数据；

数据传输模块用于传输数据采集模块的数据；

数据服务器用于存储采集实时各桩基沉降数据，同时对数据进行处理，并通过Internet网络分发给终端设备；

终端设备用于显示实时曲线。

2.根据权利要求1所述的海上平台桩基沉降在线监测系统，其特征在于，所述数据采集模块由NDA1303数据采集模块和DAU数据采集单元组成，其中，

NDA1303数据采集模块用于采集在线式沉降仪的输出信息；

DAU数据采集单元用于处理NDA1303数据采集模块采集的数据。

3.根据权利要求1所述的海上平台桩基沉降在线监测系统，其特征在于，所述数据传输模块通过无线数据传输GPRS-MODEM或485电缆传输数据。

4.根据权利要求1所述的海上平台桩基沉降在线监测系统，其特征在于，所述终端设备为台式计算机、便携式电脑或专用显示设备。

5.根据权利要求1所述的海上平台桩基沉降在线监测系统，其特征在于，所述在线式沉降仪由测量传感器、储液罐、基准罐、连通管、浮子探针组成，所述基准罐置于一个稳定的水平基点，储液罐置于各桩基上，各个储液罐之间由连通管连通，储液罐中盛有测量用液体，浮子探针位于液体表面，当储液罐相对于基准罐发生升降时，引起储液罐内液面的变化，带动浮子探针上下移动，探针的移动被测量传感器所感应。

6.根据权利要求5所述的海上平台桩基沉降在线监测系统，其特征在于，所述测量传感器为磁致伸缩式位移传感器。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的海上平台桩基沉降在线监测系统进行海上平台桩基沉降在线监测的方法，步骤为：

（1）将所述在线式沉降仪的测量传感器安装在海上平台桩基上，所述桩基上均安装所述测量传感器，所有测量传感器底部通过不锈钢导压管互相连通；

（2）所述测量传感器电测桩基沉降信号，经运算得出一个绝对位移值，通过数据传输模块传输至数据服务器，经过运算，得出各桩基沉降数据；

（3）将所得各桩基沉降数据汇总至数据服务器，由数据服务器通讯端口连接至终端设备；

（4）终端设备实时显示各桩基的沉降量。

8.根据权利要求7所述的海上平台桩基沉降在线监测方法，其特征在于，所述海上平台为石油钻井平台或采油平台。

9.根据权利要求7所述的海上平台桩基沉降在线监测方法，其特征是：所述数据服务器通讯端口为485通讯端口。