一種新型智能化監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型智能化監(jiān)控裝置，其包括依次通過數(shù)據(jù)線相連接的數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大器、信號處理器、存儲器、信號轉(zhuǎn)換器和輸出設(shè)備，其中數(shù)據(jù)采集模塊包括安裝在海上鉆井平臺的樁靴下的壓力傳感器和位移傳感器；壓力傳感器和位移傳感器感應(yīng)到的壓力信號和位移信號依次經(jīng)過信號放大器、信號處理器、存儲器、信號轉(zhuǎn)換器的處理后由輸出設(shè)備對經(jīng)過處理的壓力和位移信號進(jìn)行輸出。這種新型智能化監(jiān)控裝置采用傳感器進(jìn)行直接測量和傳輸，避免了水平儀反應(yīng)延遲的缺點(diǎn)，可以快速、準(zhǔn)確的監(jiān)控、顯示海洋平臺、地基的實(shí)際承受的壓力和位移情況。
【專利說明】一種新型智能化監(jiān)控裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鉆井平臺安全監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種新型智能化海上鉆井平臺地基監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著對海洋石油資源的不斷探索和開采，自升式海洋鉆井平臺被廣泛的應(yīng)用于近海石油的開采。此類海洋工程結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是依靠樁腿和樁靴支持在海底基礎(chǔ)上，其入泥的深度元小于樁靴的尺度。經(jīng)常會發(fā)生地基不穩(wěn)、樁腿降不均、平臺傾斜、沖刷與掏空現(xiàn)象，影響到海洋平臺的結(jié)構(gòu)安全。2010年9月，中石化“勝利作業(yè)三號”自升式平臺，在渤海灣淺海作業(yè)時(shí)，艏樁滑樁導(dǎo)致船體嚴(yán)重傾斜，而且由于地基的原因完全傾覆，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2億元。
[0003]目前常用水平儀來監(jiān)測鉆井平臺的水平度，以此來判斷鉆井平臺是否保持安全，但是水平儀存在顯示滯后、結(jié)果不準(zhǔn)確、預(yù)報(bào)延遲的缺點(diǎn)，經(jīng)常是等到發(fā)出警報(bào)時(shí)，已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的事故。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供一種可以實(shí)時(shí)檢測海底地基的孔隙壓力，顯示樁腿、平臺主船體的實(shí)時(shí)位移，為平臺的安全進(jìn)行可靠性預(yù)警的新型智能化監(jiān)控裝置。
[0005]本實(shí)用新型的上述發(fā)明目的是通過如下的技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)的，一種新型智能化監(jiān)控裝置，其包括數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大器、信號處理器、存儲器、信號轉(zhuǎn)換器和輸出設(shè)備，其中數(shù)據(jù)采集模塊包括安裝在海上鉆井平臺的樁靴下的壓力傳感器和位移傳感器；壓力傳感器和位移傳感器通過數(shù)據(jù)線與信號放大器相連接，將感應(yīng)到的壓力信號和位移信號傳送給信號放大器；信號放大器與信號處理器通過數(shù)據(jù)線相連接，信號放大器將收到的壓力信號和位移信號放大后傳送給信號處理器；信號處理器與存儲器通過數(shù)據(jù)線相連接，信號處理器將經(jīng)過處理的信號傳送到存儲器進(jìn)行存儲；存儲器與信號轉(zhuǎn)換器相連接，信號轉(zhuǎn)換器將存儲器送出的信號轉(zhuǎn)換成適合輸出的格式；信號轉(zhuǎn)換器通過無線通信設(shè)備和/或數(shù)據(jù)線與輸出設(shè)備相連接，由輸出設(shè)備對經(jīng)過上述一系列處理的壓力和位移信號進(jìn)行輸出。
[0006]數(shù)據(jù)采集單元中的壓力傳感器可以采用電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器、霍耳式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器中的一種或者多種組合。
[0007]數(shù)據(jù)采集單元中的位移傳感器可以采用電位器式位移傳感器、電阻應(yīng)變式位移傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器、磁敏式位移傳感器、光電式位移傳感器、超聲波位移傳感器的其中一種或者多種組合。
[0008]上述電位器式傳感器是線繞電位器式傳感器和/或非線繞電位器式傳感器。其中線繞電位器式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單和使用方便的優(yōu)點(diǎn)，在對精度要求不高的部位采用此類傳感器可以有效降低成本；而非線繞電位器式傳感器的分辨率高、耐磨損、壽命長和易校準(zhǔn)，適用于需要高分辨率的部位。[0009]電阻應(yīng)變式位移傳感器是以彈簧和懸臂梁串聯(lián)做為彈性元件，在矩形界面懸臂梁根部正反兩面貼四片應(yīng)變片并組成全橋電路，拉伸彈簧一端與測量端相連接，測量端安裝在海上鉆井平臺的靴樁上，當(dāng)靴樁發(fā)生位移時(shí)帶動測量端發(fā)生位移，帶動彈簧與懸臂梁根部產(chǎn)生彎曲，彎曲所產(chǎn)生的應(yīng)變與測量端的位移成線性關(guān)系。將彎曲應(yīng)變的值經(jīng)過計(jì)算即可得到位移的數(shù)值。
[0010]電感式位移傳感器是自感式位移傳感器和/或電渦流式位移傳感器。將兩個(gè)相通的電感線圈按差動方式聯(lián)結(jié)起來，利用線圈的互感作用將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的變化。其靈敏度和測量精度都比較高。在本實(shí)用新型中最好應(yīng)用這種位移傳感器。
[0011]磁敏式位移傳感器是磁致伸縮扭轉(zhuǎn)波位移傳感器、霍爾式位移傳感器和磁柵式位移傳感器中的一種或多種組合。其中磁致伸縮扭轉(zhuǎn)波位移傳感器安裝很簡單、方便，能承受高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境。在惡劣環(huán)境下作業(yè)時(shí)可以采用這種位移傳感器。
[0012]所述光電式位移傳感器是激光位移傳感器、光柵式位移傳感器和光纖式位移傳感器中的一種或多種組合。光纖傳感器屬于非接觸式測量，消除了機(jī)械接觸對測量造成的影響，具有壽命長、可靠性高、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，但是成本較高。
[0013]光纖位移傳感器可以為元件型和/或反射型光纖位移傳感器。
[0014]輸出設(shè)備為顯示器。在本發(fā)明中建議使用的顯示器為液晶顯示器設(shè)備，因?yàn)橐壕э@示器體積較小，顯示豐富，可以實(shí)現(xiàn)較高精度的彩色顯示，配置合適的顯示卡，還可以將傳感信號進(jìn)行圖形化顯示。
[0015]本實(shí)用新型的有益之處在于:由于將壓力和位移做為檢測的對象，并且采用傳感器進(jìn)行直接測量和傳輸，因此可以快速、準(zhǔn)確的監(jiān)控、顯示海洋平臺、地基的實(shí)際承受的壓力和位移情況，并且在壓力和位移值超出閥值的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警提示，保證平臺的安全穩(wěn)定和出現(xiàn)故障時(shí)快速反應(yīng)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其包括數(shù)據(jù)采集模塊1、信號放大器2、信號處理器3、存儲器4、信號轉(zhuǎn)換器5和彩色液晶顯示器6，其中數(shù)據(jù)采集模塊I包括安裝在海上鉆井平臺的樁靴下的壓力傳感器11和位移傳感器12。壓力傳感器11和位移傳感器12通過數(shù)據(jù)線與信號放大器2相連接，信號放大器2與信號處理器3通過數(shù)據(jù)線相連接，信號處理器3與存儲器4通過數(shù)據(jù)線相連接，存儲器4與信號轉(zhuǎn)換器5相連接，信號轉(zhuǎn)換器5數(shù)據(jù)線與彩色液晶顯示器6相連接，由彩色液晶顯示器6對經(jīng)過上述一系列處理的壓力和位移信號顯示在屏幕上。
[0018]工作時(shí)，壓力傳感器11和位移傳感器12將感應(yīng)到的壓力信號和位移信號傳送給信號放大器2 ;信號放大器2將收到的壓力信號和位移信號放大后傳送給信號處理器3，信號處理器3將經(jīng)過處理的信號傳送到存儲器進(jìn)行存儲，信號轉(zhuǎn)換器5將存儲器4送出的信號轉(zhuǎn)換成適合輸出的格式。
[0019]在本具體實(shí)施例中壓力傳感器11采用電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器和霍耳式壓力傳感器的組合設(shè)置，位移傳感器12采用磁致伸縮扭轉(zhuǎn)波位移傳感器。
[0020]為了取得更好的顯示效果，可以給液晶顯示器配置主機(jī)，在主機(jī)中安裝Labview軟件，對經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器5處理后的信號進(jìn)行建模和圖形化處理，將結(jié)果以立體圖形的形式顯示在液晶顯示器6上，也可以同時(shí)在主機(jī)上安裝警報(bào)器，當(dāng)測得的數(shù)值超出閥值時(shí)拉響警報(bào)。這都是更進(jìn)一步的優(yōu)化處理，非本實(shí)用新型的必要技術(shù)特征。本實(shí)用新型的發(fā)明目的通過上述硬件的連接可以直接實(shí)現(xiàn)，配置軟件只是給用戶提供更優(yōu)化的使用感受和更直觀的顯示效果。
[0021]當(dāng)然本發(fā)明并不僅限于采用上述四種傳感器，根據(jù)需要可以采用多種傳感器類型或者多種傳感器的組合，傳感器的類別在發(fā)明說明部分已經(jīng)有敘述，不再重復(fù)列舉。采用上述傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0022]以上實(shí)施例是供理解本實(shí)用新型之用，并非是對本實(shí)用新型的限制，有關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在權(quán)利要求所述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以作出多種變化或變型，例如各組成部分之間也可以采用無線信號傳輸或者無線與有線結(jié)合的傳輸方式；所述的液晶顯示器也可以用CRT顯示器，或者投影儀來代替，存儲器可以采用固態(tài)存儲器，也可以采用SRAM動態(tài)存儲器、或者FLASH存儲器等，這些變化或變型應(yīng)當(dāng)理解為仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:包括數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大器、信號處理器、存儲器、信號轉(zhuǎn)換器和輸出設(shè)備，其中數(shù)據(jù)采集模塊包括安裝在海上鉆井平臺的樁靴下的壓力傳感器和位移傳感器；壓力傳感器和位移傳感器通過數(shù)據(jù)線與信號放大器相連接，將感應(yīng)到的壓力信號和位移信號傳送給信號放大器；信號放大器與信號處理器通過數(shù)據(jù)線相連接，信號放大器將收到的壓力信號和位移信號放大后傳送給信號處理器；信號處理器與存儲器通過數(shù)據(jù)線相連接，信號處理器將經(jīng)過處理的信號傳送到存儲器進(jìn)行存儲；存儲器與信號轉(zhuǎn)換器相連接，信號轉(zhuǎn)換器將存儲器送出的信號轉(zhuǎn)換成適合輸出的格式；信號轉(zhuǎn)換器通過無線通信設(shè)備和/或數(shù)據(jù)線與輸出設(shè)備相連接，由輸出設(shè)備對經(jīng)過處理的壓力和位移信號進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述壓力傳感器為電容式壓力傳感器、變磁阻式壓力傳感器、霍耳式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器中的一種或者多種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述位移傳感器為電位器式位移傳感器、電阻應(yīng)變式位移傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器、磁敏式位移傳感器、光電式位移傳感器、超聲波位移傳感器的其中一種或者多種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述電位器式傳感器是線繞電位器式傳感器和/或非線繞電位器式傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述的電感式位移傳感器是自感式位移傳感器和/或電渦流式位移傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述磁敏式位移傳感器是磁致伸縮扭轉(zhuǎn)波位移傳感器、霍爾式位移傳感器和磁柵式位移傳感器中的一種或多種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述光電式位移傳感器是激光位移傳感器、光柵式位移傳感器和光纖式位移傳感器中的一種或多種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述光纖位移傳感器為元件型和/或反射型光纖位移傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種新型智能化監(jiān)控裝置，其特征在于:所述輸出設(shè)備為顯示器。
【文檔編號】G08B19/00GK203799240SQ201420123803
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】李德堂, 張心, 王玉紅, 姚銳, 張媛, 徐鵬 申請人:浙江海洋學(xué)院