CN203337177U - 适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,设置在浮式生产储卸油装置及其水上软刚臂单点系泊系统上,有:波浪海流仪、风速风向仪和倾角传感器分别通过线缆连接设置在中控室内的服务器,光纤光栅应力传感器通过光纤连接光纤光栅解调器,光纤光栅解调器通过线缆连接设置在中控室内的服务器,基站GPS与移动站GPS无线连接,移动站GPS与惯性测量单元通过线缆连接,惯性测量单元通过线缆连接设置在中控室内的服务器,CCTV摄像头分别连接设置在中控室内的显示器和硬盘刻录机。本实用新型能够对海洋环境条件及系统中各装置的位置和姿态等参数进行监测、力学分析及对水上软刚臂系泊系统进行安全评估。

Description

适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统
技术领域
本实用新型涉及一种油田作业的现场监测预报系统。特别是涉及一种适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统。 
背景技术
FPSO(浮式生产储卸油装置)是海洋石油开发的主要模式之一,被广泛地用于世界各个海域的原油生产、储藏及外输。其中,系泊系统是关系到整个FPSO能否正常作业的一个重要环节,一旦FPSO系泊系统受到破坏,则整条FPSO的安全将受到极大威胁,轻则造成停产关井,带来严重的经济损失,重则有溢油危险,可能引发生态灾难。 
近年来由于海洋环境条件愈加恶劣,极端天气造成的系泊系统事故/故障频频发生,给油田生产和设施安全带来严峻挑战。对于在役的FPSO船队而言,如果能够对其系泊系统做到准确可靠的监测和评价,不仅可准确判断其系泊系统的安全性,对可能发生的破坏进行提前预警,又可为作业管理者提供及时准确的系泊安全性信息,供其有预案地进行安全管理,防范于未然,确保FPSO作业安全。 
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种对海洋环境条件及系统中各装置的位置和姿态等参数进行监测的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统。 
本实用新型所采用的技术方案是:一种适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,设置在浮式生产储卸油装置及其水上软刚臂单点系泊系统上,包括有波浪海流仪、风速风向仪、基站GPS、移动站GPS、惯性测量单元、光纤光栅应力传感器、倾角传感器和CCTV摄像头,其中,所述的波浪海流仪、风速风向仪和倾角传感器分别通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置中控室内的服务器,所述的光纤光栅应力传感器通过光纤连接光纤光栅解调器,所述的光纤光栅解调器通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的服务器,所述的基站GPS与所述的移动站GPS无线连接,所述的移动站GPS与所述的惯性测量单元通过线缆连接,所述的惯性测量单元通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的服务器,所述的CCTV摄像头分别连接设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的显示器和硬盘刻录机。 
用于获取流向、流速、波高、浪向、周期、波浪谱参数的波浪海流仪设置在单点导管架桩腿底部。 
用于获取风速、风向参数的风速风向仪设置在浮式生产储卸油装置的船体至高点,即船体的无遮挡处。 
所述的基站GPS和移动站GPS用于获取浮式生产储卸油装置与单点间距离,所述的基站GPS设置在单点顶部,所述的移动站GPS设置有2个并呈纵向的设置在浮式生产储卸油装置中的直升飞机甲板边部。 
用于测量FPSO六自由度运动的惯性测量单元设置在浮式生产储卸油装置的生活楼中控室内。 
用于测量软刚臂受力的光纤光栅应力传感器设置有3对,其中,在YOKE的两端各设置有一对,在LINK的顶端设置有一对,每一对都是左右对称的设置在水上软刚臂单点系泊系统中。 
用于测量软刚臂倾角的倾角传感器设置有3个,其中,一个倾角传感器设置在YOKE的位于单点的端部,另外2个左右对称的设置在水上软刚臂单点系泊系统中的LINK上。 
所述的CCTV摄像头设置有2个,是左右对称的设置在浮式生产储卸油装置的艏部支架上。 
本实用新型的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,采用现场实时监测的方法,对海洋环境条件及系统中各装置的位置和姿态等参数进行监测,包括对波浪、海流的监测,风速、风向的监测,FPSO的朝向及其与YOKE间距离的监测,FPSO六自由度运动的监测,软刚臂受力监测,YOKE及LINK倾角的监测,再结合相关理论进行力学分析,对水上软刚臂系泊系统进行安全评估,是一种高效科学的研究方法。 
附图说明
图1是本实用新型的整体构成示意图。 
1:波浪海流仪                   2:风速风向仪 
3:基站GPS                      4:移动站GPS 
5:惯性测量单元(IMU)            6:光纤光栅应力传感器 
7:倾角传感器                   8:视频摄像头 
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统做出详细说明。 
如图1所示,本实用新型的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,设置在浮式生产储卸油装置(FPSO)及其水上软刚臂单点系泊系统上,用于进行波浪、海流的监测,风速、风向的监测,FPSO的朝向及其与YOKE间距离的监测,FPSO六自由度运动的监测,软刚臂受力监测,YOKE及LINK倾角的监测以及相关数据处理及预报软件。具体包括有波浪海流仪1、风速风向仪2、基站GPS3、移动站GPS4、惯性测量单元5、光纤光栅应力传感器6、倾角传感器7和视频摄像头8,其中,所述的波浪海流仪1、风速风向仪2和倾角传感器7分别通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置中控室内的服务器,所述的光纤光栅应力传感器6通过光纤连接光纤光栅解调器,所述的光纤光栅解调器通过线缆连接设置在浮式生产储油装置的中控室内的服务器,所述的基站GPS3与所述的移动站GPS4无线连接,所述的移动站GPS4与所述的惯性测量单元5通过线缆连接,所述的惯性测量单元5通过线缆连接设置在浮式生产储油装置的中控室内的服务器,所述的视频摄像头8分别连接设置在浮式生产储油装置的中控室内的显示器和硬盘刻录机分别用于显示视频图像和保存视频 录像。 
其中, 
所述的视频摄像头8设置有2个,是左右对称的设置在FPSO的艏部支架上。单点导管架应用安装在FPSO艏部支架上的视频摄像头8进行实时监控。 
用于获取流向、流速、波高、浪向、周期、波浪谱参数的波浪海流仪1设置在单点导管架桩腿底部。 
用于获取风速、风向参数的风速风向仪2设置在浮式生产储卸油装置的船体至高点,即船体的无遮挡处,可获取一分钟平均风速、一小时平均风速、最大三秒钟阵风风速等参数。 
FPSO的朝向应用两个沿FPSO纵向布置的两套独立GPS系统进行测量。是分别采用基站GPS3和移动站GPS4用于获取浮式生产储卸油装置(FPSO)与单点间距离,所述的基站GPS3设置在单点顶部,所述的移动站GPS4设置有2个并呈纵向的设置在浮式生产储卸油装置中的直升飞机甲板边部。FPSO与单点间距离应用安装在单点顶部的GPS基站与安装在FPSO上的GPS移动站的定位信息做差分处理进行测量。 
用于测量FPSO六自由度运动的惯性测量单元5(IMU)设置在浮式生产储油装置的生活楼内。即,FPSO六自由度运动应用安装在生活楼内的惯性测量单元(IMU)来测量,其中FPSO三个方向的平动通过惯性测量单元内的加速度计来测量,三个方向的转动通过惯性测量单元内的三个陀螺仪来进行测量。 
用于测量软刚臂受力的光纤光栅应力传感器6设置有3对,其中,在YOKE的两端各设置有一对,在LINK的顶端设置有一对,每一对都是左右对称的设置在水上软刚臂单点系泊系统中。软刚臂的受力由光纤光栅应力传感器将监测信号通过光纤传至光纤光栅解调器进行处理解算。 
用于测量软刚臂倾角的倾角传感器7设置有3个,其中,一个倾角传感器7设置在YOKE的位于单点的端部,另外2个左右对称的设置在水上软刚臂单点系泊系统中的LINK上。 
本实用新型的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,将所获得的各种监测数据送入设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的服务器内,服务器内设有监测数据处理及预报软件,该监测数据处理及预报软件可对收到的监测数据进行处理及实时显示,在达到预定的危险状态进行报警,并具有可在已获知预报海况下,预测船体运动姿态,系泊系统受力、船体与海底间隙及船艏与YOKE间隙等的功能。 
在本实施例中,波浪海流仪1、风速风向仪2、基站GPS3、移动站GPS4、惯性测量单元5、光纤光栅应力传感器6、倾角传感器7和视频摄像头8都是采用现有的产品。其中的基站GPS、移动站GPS和惯性测量单元共同构成了一个GPS/惯导系统,该系统是由北京七维航测科技股份有限公司生产的;波浪海流仪为市场出售的型号为浪龙的声学波浪剖面流速仪(AWAC);风速风向仪为市场出售的型号为WindObserver的风速风向仪;光纤光栅应力传感器为市场出售的型号为os5200的光纤光栅应力传感器;倾角传感器为市场出售的型号为SDI526T的倾角传感器。 
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人 员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以作出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,设置在浮式生产储卸油装置及其水上软刚臂单点系泊系统上,其特征在于,包括有波浪海流仪(1)、风速风向仪(2)、基站GPS(3)、移动站GPS(4)、惯性测量单元(5)、光纤光栅应力传感器(6)、倾角传感器(7)和视频摄像头(8),其中,所述的波浪海流仪(1)、风速风向仪(2)和倾角传感器(7)分别通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置中控室内的服务器,所述的光纤光栅应力传感器(6)通过光纤连接光纤光栅解调器,所述的光纤光栅解调器通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的服务器,所述的基站GPS(3)与所述的移动站GPS(4)无线连接,所述的移动站GPS(4)与所述的惯性测量单元(5)通过线缆连接,所述的惯性测量单元(5)通过线缆连接设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的服务器,所述的视频摄像头(8)分别连接设置在浮式生产储卸油装置的中控室内的显示器和硬盘刻录机。 
2.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,用于获取流向、流速、波高、浪向、周期、波浪谱参数的波浪海流仪(1)设置在单点导管架桩腿底部。 
3.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,用于获取风速、风向参数的风速风向仪(2)设置在浮式生产储卸油装置的船体至高点,即船体的无遮挡处。 
4.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,所述的基站GPS(3)和移动站GPS(4)用于获取浮式生产储卸油装置与单点间距离,所述的基站GPS(3)设置在单点顶部,所述的移动站GPS(4)设置有2个并呈纵向的设置在浮式生产储卸油装置中的直升飞机甲板边部。 
5.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,用于测量浮式生产储卸油装置六自由度运动的惯性测量单元(5)设置在浮式生产储卸油装置的生活楼中控室内。 
6.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,用于测量软刚臂受力的光纤光栅应力传感器(6)设置有3对,其中,在刚臂的两端各设置有一对,在系泊腿的顶端设置有一对,每一对都是左右对称的设置在水上软刚臂单点系泊系统中。 
7.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,用于测量软刚臂倾角的倾角传感器(7)设置有3个,其中,一个倾角传感器(7)设置在刚臂的位于单点的端部,另外2个左右对称的设置在水上软刚臂单点系泊系统中的系泊腿上。 
8.根据权利要求1所述的适用于渤海湾水上软刚臂系泊系统的现场监测预报系统,其特征在于,所述的视频摄像头(8)设置有2个,是左右对称的设置在浮式生产储卸油装置的艏部支架上。 
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