塔架基础结构监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种塔架基础结构监测系统。
【背景技术】
[0002]海上风电塔架是风力发电的基础，它的安全非常重要，一旦平台的导管、基础发生沉降、结构损伤、倾斜，就会造成很大的经济损失。因此有必要对风机塔架基础进行结构健康监测。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种塔架基础结构监测系统，包括:监控中心、通信光缆、现场工作站、光纤传感系统和电子式传感系统，其中监控中心包括光纤光栅解调仪、主机、服务器，电源、显示器和鼠标、键盘，光纤传感系统包括光纤光栅信号处理器、传输光缆、接续盒和多种现场光纤光栅传感器，电子式传感系统包括采集设备、应变计和加速度计；
[0004]进一步地，所述多种现场光纤光栅传感器包括阳阶梯腐蚀传感器；
[0005]进一步地，所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构的应力应变的光纤光栅应变传感器；
[0006]进一步地，所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构温度的光纤光栅温度传感器；
[0007]进一步地，所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构沉降的光纤光栅静力水准仪；
[0008]进一步地，所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构倾角的角度传感器；
[0009]进一步地，所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构振动的光纤光栅式加速度传感器；
[0010]进一步地，所述电子式传感系统的应变计采用电阻式，安装在塔筒和斜柱连接处、平台和斜柱连接处，斜柱和导管架连接处，用于测量焊接工艺导致的损伤；
[0011]进一步地，所述加速度计为三轴加速度计，布置在导管架的水面以上的其中一个腿上；
[0012]进一步地，所述阳阶梯腐蚀传感器单独连接一采集设备，该采集设备连接所述现场工作站，通过通信光缆连接至所述监控中心。
[0013]有益效果
[0014]本实用新型的塔架结构监测系统由于数据户外海上监测，系统具备自动化监测特点，所有监测数据能够实时传输到陆地监控中心。陆地监控中心可以对平台的结构安全情况掌握，一旦发生结构损伤，系统能够实现预警。
[0015]该系统具备以下特点与优势:紧贴需求:自动化在线监测沉降、应变、倾斜、振动，为指导升压站安全运行提供预警信号，防止因过大沉降、倾斜、腐蚀等情况影响平台正常运行；技术先进:以光纤监测技术为主，监测传感器完全不受电磁场干扰，耐腐蚀，寿命长；扩展性:系统将来也可以扩展其他结构参数监测。所有监测传感器均为可以接入同一系统；成熟性:为先进的监测技术，已经在众多领域得到应用，已经成为结构健康监测标准规范的推荐技术。
[0016]根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
【附图说明】
[0017]包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。
[0018]图1为塔架基础结构监测系统示意图；
[0019]图2为单个安装截面时各传感器连接示意图；
[0020]图3为截面-截面间传感器的连接示意图。
【具体实施方式】
[0021]海上风机支撑结构所承受的荷载主要有:风、波浪、海流、船舶靠泊等常规荷载以及漂浮物撞击、地震、台风、海嘯等极端荷载。
[0022]风机支撑结构的破坏形式主要有:关键杆件达到强度极限导致结构局部或整体失稳；关键节点产生疲劳裂纹；冲刷或粧周土弱(强)化导致支撑结构的刚度发生变化，其一阶频率超出规定范围；支撑结构变形过大而失效；结构构件发生腐蚀。
[0023]针对上述破坏形式，风机支撑结构的监测内容主要有:监测关键杆件的应变；监测关键节点的疲劳；监测支撑结构的振动；支撑结构的位移，包括沉降、水平位移、转动位移和扭转位移等；水下区、水位变动区以及大气区等的腐蚀。
[0024]参照附图1-3所示，本实用新型的塔架基础结构监测系统，包括:监控中心、通信光缆、现场工作站、光纤传感系统和电子式传感系统，其中监控中心包括光纤光栅解调仪、主机、服务器，电源、显不器和鼠标、键盘，光纤传感系统包括光纤光栅信号处理器、传输光缆、接续盒和多种现场光纤光栅传感器，电子式传感系统包括采集设备、应变计和加速度计，光纤传感系统和电子式传感系统采集的数据通过通信光缆传输到监控中心的光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪设置为多通道模式，如16通道，将接收的传感器测量的波长信号解算出来，传送给监控中心的主机，主机将各种波长信号转化为待测物理量的特征信号，即可对塔架基础结构进行实时的监测，其中多种光纤光栅传感器数据为塔架的应力应变、温度、振动、底部沉降、倾角和腐蚀度，主机通过显示器来显示上述特征信号，并将其与服务器中存储的特征信号设定值进行比较，监控中心的操作人员根据比较结果进行相关的操作，如报警进行塔架结构维修或向其上级主管汇报塔架结构状态，也可以利用键盘和鼠标等输入相关参数。
[0025]光纤传感系统包括测量塔架结构的应力应变、温度、振动、底部沉降、腐蚀度和倾角等参数的现场光纤光栅传感器。采用光纤光栅应变传感器安装在应力比较大的塔架的横杆、玄杆处，对塔架结构的应变进行监测；采用光纤光栅温度传感器测量塔架结构的温度，温度对结构的影响非常大，所以其安装位置与光纤光栅应变传感器位置相适应，在每一个应变传感器附近将会敷设一个温度传感器，一方面作为环境温度监测使用，另一方面作为应变传感器温度补偿使用；采用光纤光栅式角度传感器，安装在塔架的中部平台上，监测平台倾斜，对不同层面的倾斜进行监测；采用光纤光栅静力水准仪，在塔架的中部平台的四角处各布置一个，可以监测同一个平台的各个点的沉降情况，识别出异常沉降，如沉降速率过快、局部沉降等；采用光纤光栅式加速度传感器，沿着塔筒的高度方向布置4个，以监测实时的振动，对不同层面的各个安装位置的振动频率进行监测；采用阳阶梯腐蚀传感器进行定期巡检测量塔架结构的腐蚀程度，在监控中心的服务器中事先存储设定的腐蚀速率值，当实际监测的速率超过该存储速率值时，系统报警。
[0026]电子式传感系统包括采集设备、应变计和加速度计，其中采集设备实时采集应变计和加速度计测量的数据，并通过现场工作站传输到监控中心，应变计采用电阻式，安装在塔筒和斜柱连接处、平台和斜柱连接处及斜柱和导管架连接处，用于测量焊接工艺导致的损伤；加速度计为三轴加速度计，布置在导管架的水面以上的其中一个腿上。
[0027]另外，该阳阶梯腐蚀传感器也可以单独连接一采集设备，采集设备连接现场工作站，通过通信光缆连接至监控中心，从而测量塔架结构的腐蚀程度。
[0028]对于单个安装截面，传感器采用串并结合的方式，光缆采用直径为6mm的单模铠装光缆，光缆穿在预埋在地面以下的管线中，对于截面-截面间传感器的传输采用多芯通信光缆，中间采用接续盒接续。
[0029]本监测系统中同一个水平面或者该水平面附近传感器作为在一个控制截面腐蚀传感器和应变传感器可以埋入，钢粧则表面安装，所有传感器走线均穿管保护同一截面或共线监测点连接形成位的梯度值可以供预警使用(预警值2%，报警值5%);该监测系统能够达到以下技术效果:
[0030]所有监测传感器接入一个监测平台；
[0031]数据采集时间最小可达Is ;
[0032]硬盘可以存储I个月的数据；
[0033]系统软件可以实现定位，在界面上可以查看所有传感器位置及监测数值；
[0034]可视化显示监测点位及数；
[0035]监测过程为实时在线监测；
[0036]现场传感器实现无电监测，传感、传输要抗电磁干扰，同时也不干扰其他系统。
[0037]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种塔架基础结构监测系统，包括:监控中心、通信光缆、现场工作站、光纤传感系统和电子式传感系统，其中监控中心包括光纤光栅解调仪、主机、服务器，电源、显示器和鼠标、键盘，光纤传感系统包括光纤光栅信号处理器、传输光缆、接续盒和多种现场光纤光栅传感器，电子式传感系统包括采集设备、应变计和加速度计。2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述多种现场光纤光栅传感器包括阳阶梯腐蚀传感器。3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构的应力应变的光纤光栅应变传感器。4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构温度的光纤光栅温度传感器。5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构沉降的光纤光栅静力水准仪。6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构倾角的角度传感器。7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述多种现场光纤光栅传感器包括测量塔架结构振动的光纤光栅式加速度传感器。8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于:所述电子式传感系统的应变计采用电阻式，安装在塔筒和斜柱连接处、平台和斜柱连接处及斜柱和导管架连接处，用于测量焊接工艺导致的损伤。9.根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于:所述加速度计为三轴加速度计，布置在导管架的水面以上的其中一个腿上。10.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于:所述阳阶梯腐蚀传感器单独连接一采集设备，该采集设备连接所述现场工作站，通过通信光缆连接至所述监控中心。
【专利摘要】本实用新型涉及一种塔架基础结构监测系统，包括：监控中心、通信光缆、现场工作站、光纤传感系统和电子式传感系统，其中监控中心包括光纤光栅解调仪、主机、服务器，电源、显示器和鼠标、键盘等，光纤传感系统包括光纤光栅信号处理器、传输光缆、接续盒和多种现场光纤光栅传感器，电子式传感系统包括采集设备、应变计和加速度计。系统具备以下特点与优势：紧贴需求：自动化在线监测沉降、应变、倾斜、振动，为指导升压站安全运行提供预警信号，防止因过大沉降、倾斜、腐蚀等情况影响平台正常运行；技术先进：以光纤监测技术为主，监测传感器完全不受电磁场干扰，耐腐蚀，寿命长；扩展性：系统将来也可以扩展其他结构参数监测。
【IPC分类】G08C23/06, G01D21/02
【公开号】CN205177152
【申请号】CN201520687487
【发明人】谭明, 陈厚合, 马煜, 刘岳超, 张波, 陈勤勤, 丁国栋, 李文斌
【申请人】江苏欧讯能源科技有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年9月7日