JP5941921B2 - 定置構造物の完全性監視システムおよび完全性監視方法 - Google Patents
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Description
本発明の別の利点および本発明の実施形態の別の利点は、従属請求項ならびに以下の説明、例および図から明らかになるであろう。
本発明の完全性監視システムの重要な特徴は、完全性監視システムが、少なくとも2つの異なる情報源からデータを取得し、取得したデータを組み合わせ、および/または比較するように構成され、またはこれらを行うことが可能であることである。それによって、完全性監視は非常に単純な様式で非常に信頼性が高いものとなり、さらに、完全性監視システムは、定置構造物の少なくとも一部を監視するための経済的かつ魅力な方法で提供され動作するものとなることができる。
定置構造物の少なくとも一部の完全性を監視するための本発明の完全性監視システムは、少なくとも、
−振動センサと、
−コンピュータと、
−振動データを振動センサからコンピュータに送信するための送信手段と、
−時間データに応じた位置を取得して送信するための手段を備える。
さらに、コンピュータは完全性監視システムの任意の他の要素と一体化されてもよい。たとえば、コンピュータまたはコンピュータの一部は振動センサと一体化されてもよい。コンピュータは、任意の種類のコンピューティング装置またはコンピューティング装置の部分であってもよい。本明細書のコンピュータは、データを計算可能な装置として規定される。言い換えれば、コンピュータはデータを受信することができ、受信したデータを用いて計算を実行することができる。コンピュータは、入力データを受信し、データを操作し、有用な形式で出力を提供することができるプログラム可能マシンであってもよい。メモリは、一般的にコンピュータの一体化された部分であり、またはコンピュータとデータ通信をする状態にある。コンピュータは、好ましくは1または複数のデジタルオペレーションシステムを用いて動作し、好ましくは、集積回路技術を用い、およびマイクロプロセッサを備える。多くの場合、コンピュータはPCまたはその一部であるか、またはPCまたはその一部を備えることが好ましく、1または複数の計算素子は、たとえば、1または複数の他の素子に埋め込まれることによって、システムの1または複数の別の素子に組み込まれてもよい。
一実施形態において、定置構造物は略固定された構造物であり、その構造物は固定した様式で、海底に敷設された海中構造物、または埋設および/または溝を掘って埋められた海中構造物であり、または埋設された非海中構造物である。
本明細書の「非海中構造物」とは、完全性の監視対象となる海中構造物の少なくとも一部が海面上にあるような、上記で規定した海中構造物ではない構造物または構造物の一部を意味する。
ケーブルの束は、2つ以上の異なる種類のケーブル、パイプおよび/またはファイバからなる。ケーブル、パイプおよび/またはファイバは、程度の差はあるが、お互いに対して一体化され、たとえば、少なくとも2ヶ所以上の位置において長さに沿ってお互いに対して結束されてもよく、または、たとえば、導管、索または同様の外部被覆層において完全に一体化されてもよい。
一実施形態において、定置構造物は海中構造物であり、海中構造物は略垂直方向に設置されるライザである。
一実施形態において、定置構造物は転送を行う定置構造物であり、たとえば、電力および/または電磁波を転送可能な定置構造物であり、および/または流動可能媒体、たとえば、炭化水素液および/または水などの液体を輸送可能な定置構造物である。
一実施形態において、完全性監視システムは、振動センサの動作を調整するための調整機能を備える。
(たとえば、電池残量を)節電するために、調整機能は、一実施形態において、活動に関連して自動的に調整されてもよい。ただし、多くの場合には、すべての動作中の部品が陸上にあり、または電池を使用するシステムが関与しない場合には、節電モードはあまり意味がない。一般的に、必要な電力量は節電モードがない場合であっても、相対的に低い。
一実施形態において、冗長センサまたはセンサは、置換および/または試験するように構成される1または複数の振動センサから距離を置いて配置される。たとえば、振動センサは一体型振動センサである場合は、冗長振動センサは非一体型振動センサであってもよい。
ファイバセンサなどの分散型センサは、たとえば1km以上、たとえば5−100kmまたは10−50kmなどの数百キロメートルまでにさえなる長い範囲も1つのセンサで監視することができるという有利点を提供する。したがって、監視対象の定置構造物が相対的に長い状況において、分散型振動センサを完全性監視システムで用いることは非常に有利である。ただし、分散型振動センサによって取得したデータの処理には、コンピュータの複雑なプログラミングが必要となることもある。しかし、このようなデータ処理用ソフトウェアは入手可能であり、不当な負担なしに当業者が選択することができる。任意の分散型振動センサに対して必要なソフトウェアは、分散型振動センサと一緒に販売されることが多い。
前述したすべての種類の振動センサは本技術分野において周知である。
一実施形態において、振動データを振動センサからコンピュータに送信するための送信手段は、無線送信および/または光ファイバによる送信および/または電力線通信(PLC)を備え、無線送信は、たとえば、長距離送信および短距離送信(ブルートゥース)の両方を備える無線またはマイクロ波周波数送信を備える。
一実施形態において、送信器を備える可動物体の時間データに応じた位置を取得して送信するための手段は、時間データに応じた位置を可動物体の送信器から(たとえばVHF送信器を用いて)直接受信可能であり、インターネット送信を介して、衛星を介して、および/またはおよび/または外部アンテナを介して受信可能である。受信器は、任意にはコンピュータと一体化された部分であり、またはコンピュータと無線通信、または光ファイバ通信をする。
一実施形態において、完全性監視システムは、送信される時間データに応じた位置を記録するための記録媒体を備える。この記録を校正用の統計および/または後で事故を検査するために用いてもよい。
振動センサおよび任意には振動センサのソフトウェアは、好ましくは、完全性監視システムが振動センサに対する振動の方向および/または定置構造物に対する振動の方向を測定するように選択される。
一実施形態において、完全性監視システムは、ビーム形成機能を実施するように構成されることが望ましい。つまり、振動(音)の方向を計算することができ、それによって受信した音波の方向を推測することができる。
本明細書で用いる「船舶」という用語は、海洋、運河、および/または河川を横切り、および/または航海可能な、任意の種類の海洋船、小舟または潜水艦を意味する。一実施形態において、船舶は、少なくとも300tを超えるすべての船舶を含む。一実施形態において、船舶は、たとえば25−100mの長さのトロール漁船を含む漁船などの少なくとも40tを超えるすべての船舶を含む。
一実施形態において、海中構造物は、少なくとも海中構造物の部分において、略垂直方向に延伸するライザである。「略垂直方向」とは静水時に海面に対して見た方向であり、一般的に、ライザは海底には敷設されず、溝を掘って埋められず、および/または埋設されないことを意味し、ライザは基本的に、海面に垂直には敷設されないことを意味する。一実施形態において、ライザは海底から海面ステーションまで、たとえば船舶またはプラットホームまで延伸する。
本発明の海洋完全性監視システムにおいて、時間データに応じた位置を取得してコンピュータに送信するための手段は、好ましくは、データを自動識別システム(AIS)から取得することを含み、取得したデータは、船舶の送信器から直接取得されるか、または、インターネット送信を介して、船舶交通管理システム(VTS)を介して、および/または外部アンテナを介して取得され、船舶の送信器はトランスポンダである。
一実施形態において、監視サイトは、監視対象の海中構造物の一部が占める位置と略同一であるように選択される。
一実施形態において、海中構造物および監視サイト周囲の検知範囲は少なくとも約1kmであり、たとえば少なくとも約2km、好ましくは約10kmまでであることが望ましい。
本明細書で用いる「接触する」とは、物理的に接触することを意味し、たとえば、取り付けること、または単に接触して配置することを意味する。
一実施形態において、コンピュータはデータベースメモリを備え、またはデータベースメモリとデータ通信状態にある。本明細書のデータベースメモリは、データベースを備えるメモリ、またはデータベースを備えるように構成されるメモリとして解釈されるべきである。データベースは、1または複数のユーザが使用することができる系統化したデータの集まりであると解釈される。データベースメモリは、好ましくはコンピュータによって取得した時間データに応じた振動および/または時間データに応じた位置の少なくとも一部を格納する。
一定の天候条件が振動センサの感度を増減することもある。天候条件または天候条件の予報は、したがって、一実施形態では、警告を起動する設定点を調整するために、言い換えれば、天候に応じて警告の起動設定点を調整するために適用することができる。
方向転換の有無にかかわらず、異常に低速な船舶の検知。
異常に高い振動レベル。
AISデータが入手できない振動/騒音。
海中構造物の一定の部分に対して、たとえば1ヶ月/6ヶ月/1年の期間にわたって、一定して増加する振動レベル。
陸上完全性監視システムでは、可動物体は、陸上を移動可能な任意の種類の可動物体であってよく、送信器時間データに応じた位置を送信するための送信器を備える。可動物体は、たとえば、車両、航空機、および/または電動工具であってもよい。
陸上完全性監視システムの一実施形態において、監視サイトに対して選択した距離は、定置構造物から少なくとも約10m、好ましくは海中構造物から少なくとも約100m、好ましくは海中構造物から少なくとも約500mに相当する。
陸上完全性監視システムの一実施形態において、コンピュータは、ハードウェアと、ソフトウェアとを備え、コンピュータは、少なくとも時間データに応じた位置を、同じ時間に相関する振動データと比較するためのプロセッサを備え、それにより、コンピュータは、振動センサが所与の時間に感知した振動が、識別した船舶によって生じた振動であったか、または識別した船舶が備える振動であるかを少なくとも推測することができる。
陸上完全性監視システムの一実施形態において、コンピュータは、可動物体またはこのような可動物体に関連する機器が定置構造物を損傷する潜在的な危険を計算するためのソフトウェアを備える。この計算は、好ましくは、振動データおよび時間データに応じた位置、および任意にはデータベースメモリからの他のデータ、たとえば上記で説明または述べた種類のデータの少なくとも一部に基づいてもよい。
陸上完全性監視システムの一実施形態において、システムは、定置構造物を損傷する潜在的な危険または実際の危険によって起動されるように構成される警告を備え、コンピュータは、定置構造物を損傷する潜在的な危険または実際の危険を、好ましくは、振動データおよび時間データに応じた位置の少なくとも一部に基づいて計算するように構成される。好ましくは、誤認警告を減少するために、システムは規定のパターンおよび/または最大振動設定点を超える振動レベルを有する振動データを検知すると警告を起動するように調整される
上記で述べたように、複数の完全性監視システムを接続するかまたは組み合わせて、たとえば、完全性を監視される定置構造物の中央監視を行うことができる。複数の完全性監視システムを組み合わせて、それぞれの完全性監視システムのコンピュータを中央管理するために中央局に配置してもよい。一実施形態において、1または複数の部分をお互いに共有することによって、複数の完全性監視システムを組み合わせる。複数の完全性監視システムは、たとえば、共通の中央コンピュータを共有してもよい。
(i)時間に応じた振動を感知するための少なくとも1つの振動センサを提供することと、
(ii)コンピュータを提供することと、
(iii)振動センサからコンピュータまで振動データを送信するための送信手段を提供することと、
(iv)振動センサを少なくとも定置構造物の一部を備える監視サイト内の振動を感知するように構成することと、
(v)船舶が監視サイトに対して選択した距離内にあるときに、送信器を備える可動物体の時間データに応じた位置を取得することと、
(vi)コンピュータに、処理振動データおよび時間データに応じた位置を処理するために、比較する振動データを時間データに応じた位置と比較するためのソフトウェアを提供すること。
個別の要素およびその組み合わせは前述したものであってもよい。
本発明の方法の一実施形態において、完全性監視システムは海洋完全性監視システムである。本方法は、海中構造物の少なくとも一部の完全性を測定することを含む。
本発明の方法の一実施形態において、システムは海洋完全性監視システムである。本方法は、時間データに応じた位置を、同じ時間に相関する振動データと比較することを含み、それにより、システムは、振動センサが所与の時間に感知した振動が、識別した船舶によって生じた振動であったか、または識別した船舶が振動を備えていたかを少なくとも推測することができる。
本発明の方法の一実施形態において、システムは海洋システムであり、コンピュータとデータ通信するデータベースメモリを備える。データベースメモリは、1または複数の船舶または1または複数の種類の船舶の船舶距離に対する振動パターンの校正曲線を備える。本方法は、通過する船舶に対する距離を計算することを含み、および/または、たとえば、前述したように、海中構造物の被覆素材のレベルの変化を計算することを含む。
本発明の適用のさらなる範囲は、本明細書に記載する詳細な説明から明らかになるであろう。ただし、詳細な説明および具体例は本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示をするためにのみ示されていることを理解されたい。本発明の精神および範囲内における様々な変更および変形は、本詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。
海底37a、37bの斜線部分37bが示すように、一部のパイプ31bおよび振動センサ32a、32bおよび32cの部分は埋設されている。その一方、海底37a、37bの非斜線部分37aにおいては、パイプ31aおよび振動センサ32a、32bおよび32cは覆われていない。具体的に覆わない構成を選んだ場合は、覆われていない部分31aは、好ましくは、溝を掘って配置される。
図6は、斜視図で示す海洋完全性監視システムを示す。平面58は海面を示し、平面57は海底を示す。海洋完全性監視システムは、海中構造物51に内蔵される光学振動センサ52(破線で示す)を備える。海中構造物51は、海底57から上へ突出しないように溝を掘って埋められる。
図7に示す完全性監視システムは、海中構造物61の少なくとも長さ部分の完全性を監視するように構成される。完全性監視システムは、海中構造物61に直接隣接して配置されるファイバ振動センサ61を備える。ファイバ振動センサは、前述したものであってもよい。ファイバ振動センサは、当該センサに光を供給するとともに結果として生じる信号を受信して任意に分析する図示しないセンサシステムに接続される。完全性監視システムはまた、図示しないコンピュータおよび前述した様々な送信手段および取得手段を備える。
可動物体64aが、本図では破線66で示す、監視サイトに対して選択した距離SD内にあるとき、完全性監視システムは、図示しないコンピュータに対する図示しない送信器を備える可動物体64a、64bの時間データに応じた位置を取得して送信するように配置される。監視サイトは、本実施形態では、海中構造物61が占める位置である。
ビーム形成は、たとえば、定置構造物と可動物体または可動物体による騒音発生イベント、たとえば、錨投下との間の距離を推測する方法において用いてもよい。完全性監視システムは、たとえば、図3に示す完全性監視システムであってもよい。船舶24bが錨29bを投下すると、船舶24bおよび錨29bまでの距離をファイバセンサ22bの出力信号のビーム形成を推測/計算することができる。出力信号はセンサ22bの長さ部分に関連して、N−2、N−l、N、N+l、N+2とラベル付けされる。部分Nの典型的な長さは1−10mである。部分間の距離は固定され、典型的な値は1−3mである。
同時に、第1のデータ取得要素90aは、時間データに応じた位置および任意には他のデータをAISから取得する。時間データは第1のデータ取得要素90によって、たとえば、時間設定ユニット80またはセンサシステム82bに内蔵された図示しない時計から取得される。時間データに応じた位置は、取得した時間データに相関し、振動データおよび位置データが調和された時間データに確実に相関されるようにする。
本発明のさらなる適用範囲は、以下に記載する詳細な説明から明らかになるであろう。ただし、詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、本発明の精神および範囲内での様々な変更および変形は、この詳細な説明から当業者には明らかとなるため、実例としてのみ記載したことを理解されたい。
Claims (18)
- 定置構造物の少なくとも一部の完全性を監視するための完全性監視システムであって、時間に応じた振動を感知するための少なくとも1つの振動センサと、コンピュータと、振動データを前記振動センサから前記コンピュータに送信するための送信手段と、送信器を備える可動物体が監視サイトに対して選択した距離内にあるときに当該可動物体の時間データに応じた位置を取得して前記コンピュータに送信するための手段と、
を備え、
前記監視サイトには前記定置構造物の前記一部が含まれ、前記振動センサは前記監視サイト内での振動を感知するように構成され、前記コンピュータは、前記振動データを前記時間データに応じた位置と比較するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、前記定置構造物は、好ましくは、海底上に敷設または埋設されることによって固定して設置されるか、溝を掘って埋められた海中構造物として固定して設置される、略固定された構造物である、完全性監視システム。 - 前記定置構造物はケーブル、パイプ、光ファイバのうちの少なくとも1つであるか、またはケーブル、パイプ、光ファイバのうちの少なくとも1つを備え、前記定置構造物は、任意にはケーブルの束であるかまたはケーブルの束を備える、請求項1に記載の完全性監視システム。
- 前記振動センサは、マイクロホン、水中聴音器、地震計および光ファイバ音響センサの少なくとも1つである音響センサである、請求項1または2に記載の完全性監視システム。
- 前記振動センサは分散型振動センサを備え、当該振動センサは、好ましくはブリルアン後方散乱、ラーメン後方散乱またはレイリー後方散乱などの後方散乱効果によって動作されるように構成される光ファイバセンサを備える、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記振動センサから前記コンピュータまで振動データを送信するための前記送信手段は、時間データに応じた振動を送信するように構成されるかまたは時間データを備えない振動データを送信するように構成され、それぞれの振動データに関連する前記時間は、前記完全性監視システムによって、好ましくは、前記コンピュータによって生成される、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 可動物体の時間データに応じた位置を取得して送信するための前記手段は、前記時間データに応じた位置を、前記可動物体の前記送信器から直接に、またはインターネット、衛星、及び外部アンテナの少なくとも1つを介して受信可能な受信器であって、任意には前記コンピュータと一体化された部分であるか、または前記コンピュータと無線通信または光ファイバ通信をする前記受信器を備える、請求項1〜5のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記コンピュータはハードウェアとソフトウェアとを備え、前記コンピュータは、少なくとも前記時間データに応じた位置を同じ時間に相関する前記振動データと比較して、前記振動センサが所与の時間に感知した振動が、船舶などの可動物体が発生する振動であったか、または前記船舶などの可動物体が備える振動であったかを少なくとも推測することができるプロセッサを備える、請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記振動センサに対する振動の方向および前記定置構造物に対する振動の方向の少なくとも1つを測定するように構成される、請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 少なくとも1つの光ファイバ振動センサを備え、前記振動センサは分散型または準分散型センサであり、前記光ファイバ振動センサおよび前記コンピュータの少なくとも1つは、前記光ファイバ振動センサの複数の選択した長さ部分Nからの出力信号を取得して、任意には、処理するように構成され、前記システムは、センサアレイまたは分散型または準分散型センサからの前記振動データにビーム形成機能を実施するように構成される、請求項1〜8のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- ディスクリートセンサアレイの形の、または分散型または準分散型ファイバセンサの形のセンサアレイを備え、前記コンピュータは前記振動データを前記センサアレイから取得して処理するように構成され、前記コンピュータは、振動を発生する物体の方向、距離および速度の少なくとも1つを測定するためのソフトウェアを備え、前記振動を発生する物体は、任意には、前記可動物体である、請求項1〜9のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記完全性監視システムは海洋完全性監視システムであり、前記定置構造物は海中構造物であり、前記可動物体は船舶である、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 時間データに応じた位置を取得して前記コンピュータに送信するための前記手段は、トランスポンダである前記船舶の前記送信器から直接取得された、またはインターネット送信を介して取得された、または船舶交通管理システム(VTS)を介して取得された、または外部アンテナを介して取得されたデータを、自動識別システム(AIS)から取得することを備える、請求項11に記載の完全性監視システム。
- 前記監視サイトに対して選択した距離は、選択した水平区域を提供するものであり、前記コンピュータが、時間データに応じた位置を、前記選択した水平区域内にある、送信器を備えた船舶から取得するように構成される、請求項11または12に記載の完全性監視システム。
- 時間データに応じた位置を取得して、前記コンピュータに送信するための前記手段は、自動識別システム(AIS)からデータを取得することを含み、前記コンピュータは追加データを前記AISまたは別の情報源から取得するように構成され、前記追加データは、一意的な識別、航路、速度、移動方向、警告、天候条件および前記データの予測/予報のうち少なくとも1つを備え、好ましくは、前記追加データは少なくとも一意的な識別を備える、請求項11〜13のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記海中構造物を損傷する潜在的な危険または実際の危険によって起動されるように構成される警告をさらに備え、前記コンピュータは、前記海中構造物を損傷する前記潜在的な危険または実際の危険を、好ましくは、前記振動データおよび前記時間データに応じた位置の少なくとも一部に基づいて計算するように構成され、好ましくは、誤認警告を減少するために、前記完全性監視システムは規定のパターンおよび最大振動設定点を超える振動レベルの少なくとも1つを有する振動データを検知すると前記警告を起動するように調整される、請求項11〜14のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記海中構造物は埋設または溝を掘って埋められた海中構造物を備え、前記完全性監視システムは、前記コンピュータとのデータ通信におけるデータベースメモリを備え、前記データベースメモリは、1または複数の船舶または1または複数の種類の船舶の船舶距離に対する振動パターンの校正曲線を備え、前記コンピュータは、前記海中構造物の被覆素材のレベルの変化を計算するためのソフトウェアを備える、請求項11〜15のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 前記完全性監視システムは陸上完全性監視システムであり、前記定置構造物は好ましくはケーブルおよびパイプの少なくとも1つを備える非海中構造物であり、好ましくは前記可動物体は全地球測位システム(GPS)の位置および任意には移動の詳細などの位置決定システムと、好ましくは、前記可動物体の一意的な識別とともに、前記データを前記コンピュータに送信するように構成される送信器とを備える車両、航空機、電動工具である、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の完全性監視システム。
- 定置構造物の少なくとも一部の完全性監視方法であって、
(i)時間に応じた振動を感知するための少なくとも1つの振動センサを提供することと、
(ii)コンピュータを提供することと、
(iii)前記振動センサから前記コンピュータまで振動データを送信するための送信手段を提供することと、
(iv)前記振動センサを少なくとも前記定置構造物の前記一部を備える監視サイト内の振動を感知するように構成することと、
(v)前記船舶が前記監視サイトに対して選択した距離内にあるときに、送信器を備える可動物体の時間データに応じた位置を取得することと、
(vi)前記コンピュータに、前記振動データおよび前記時間データに応じた位置を処理するために、前記振動データを前記時間データに応じた位置と比較するためのソフトウェアを提供することと、
好ましくは請求項1〜17のうちいずれか一項に記載の完全性監視システムを用いることと、
を含む、完全性監視方法。
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