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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逐漸趨于老齡化，針對海洋平臺的安全評估被越來越多的石油企業(yè)企業(yè)和海洋工程設(shè)計部門所重視，其中海洋導管架平臺的結(jié)構(gòu)監(jiān)測分析是安全評估的重要組成部分。

導管架平臺是海洋石油平臺的一種，一般作為淺海地區(qū)生產(chǎn)、采油平臺，對于淺海地區(qū)確定具有較大儲量的地區(qū)也可作為鉆井平臺。由上部結(jié)構(gòu)（即平臺甲板）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)）包括導管架和樁，樁支承全部荷載并固定平臺位置。導管架平臺承受包括風、波浪、潮汐、海流、地震等復雜的環(huán)境的日常沖擊。
 

導管架平臺

南?，F(xiàn)有大量處于后服役期以及超期服役的導管架平臺，為了保障這些平臺的安全，需要對導管架實施應力/振動監(jiān)測，采集在操作條件和極端環(huán)境條件時的應變和振動數(shù)據(jù)，再借助于實測數(shù)據(jù)和理論計算，對現(xiàn)役平臺結(jié)構(gòu)評估，為導管架平臺全生命周期結(jié)構(gòu)完整性管理提供技術(shù)依據(jù)。

BDI STS4監(jiān)測系統(tǒng)主要有傳感器、節(jié)點模塊、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)點模塊有線連接，借助于基站，節(jié)點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GPRS，或衛(wèi)星電話等通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程終端。
 

有線方式中，傳感器，節(jié)點，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個單軸加速度計傳感器有2個布置在上層平臺的2個方向上，用于拾取水平方向的振動數(shù)據(jù)，另外一個布置在平臺模型的立面的結(jié)構(gòu)節(jié)點附近。
 

節(jié)點模塊

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

實驗室這套采用了TE4系列的四通道節(jié)點模塊2個。該模塊有四個模擬通道和一個數(shù)字通道。模擬通道用于連接單端或差分式傳感器，如應變傳感器等；而數(shù)字通道可以連接數(shù)字相機，風速計，水位計等數(shù)字式傳感器。為了演示方便，現(xiàn)場直接將其固定在導管架平臺模型上。
 

采集儀

BDI STS4監(jiān)測系統(tǒng)采集儀通過連接一個無線路由器，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，當數(shù)據(jù)存儲滿后，新來的數(shù)據(jù)會自動刷新舊數(shù)據(jù)，循環(huán)存儲。采集儀也留有USB接口，可以連接外置硬盤擴展存儲空間，由此提供一個可選方案，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)點模塊電源，在緊急情況下斷電，以便保護節(jié)點模塊和傳感器。
 

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)和瀏覽實測數(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

導管架平臺監(jiān)測主要是采集平臺在惡劣條件下的應力和振動動態(tài)數(shù)據(jù)。因此，我們設(shè)置采集方法為“事件觸發(fā)”，即以水平方向的兩個加速度計測得的振幅絕對值超出設(shè)定的閾值為觸發(fā)條件。兩個加速度計中任何一個達到觸發(fā)條件，啟動數(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。