[发明专利]海洋石油平台浮冰速度原位监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海面原位可视化监测装置，特别涉及一种基于图像传感技术的海洋石油平台浮冰速度原位监测装置。 

背景技术

海冰是冬季高纬度海域中的主要产物之一，覆盖在海面的大量海冰随着潮流和海风漂移，对海上钻井平台和船舶产生冲击，造成海洋钻井平台倒塌、航运中断等海冰灾害。我国北部海域纬度偏高，每年冬季都会产生大量的海冰，因此如何准确的对冰情变化进行监测，以便及时发布预警信息和作业应急措施，已成为高纬度海洋钻井平台安全生产中亟待解决的重大问题。 

目前用于海洋石油平台上对海面浮冰流动速度自动监测系统多数采用光学摄像机和照明光源对海面进行以固定的间隔时间连续的拍摄成像，通过对两帧不同间隔时间图像中的海冰移动位置进行检测确定单位时间内海面浮冰移动的距离，从而获取浮冰运动速度，为评估浮冰对海洋石油平台结构所产生的影响提供现场数据资料，提高冬季海洋石油平台的安全保障系数。 

为保证海冰位移比较的准确性，在浮冰位移分析中需要对所获得的图像资料在同一成像距离和同一成像范围内的相同时间间隔的图像序列进行冰块目标的匹配比较。但是实际应用中由于潮汐水位每天都发生变化，导致成像距离发生变动，这给基于图像传感技术的原位海冰监测系统带来了位移匹配误差。 

近几年来，随着卫星遥感和航空遥感技术的迅速发展，以遥感图像反演冰型、冰密集度、冰厚等海冰要素，已经成为海冰要素测量的重要技术手段。然而，由于目前卫星和航空遥感所获取的图像空间分辨率较低，只能获取大范围冰区边缘变化信息，无法获取海面浮冰运动的准确速度资料，特别是表面积小于1平方米的浮冰冰块运动速度；此外，卫星遥感获航拍的监测方法受其受其绕行或飞行时间周期的限制，难以获取连续完整的海面浮冰运动资料。虽然可以在海洋石油平台上可以安置视频监测系统来观测浮冰的流速，但是这些装置都是采用一次性固定在石油平台结构上，海洋潮汐水位的变化引起其成像距离发生改变，导致其成像视场范围发生变化，在图像序列分析过程中带来较大的误差，譬如，对于视场角为60的相机，所设定的视场半径为1米，当潮汐落差为0.5米时，其视场范围将增大或减少0.29米，这对于基于不同图像序列进行浮冰位移计算带来其位移测量偏差，导致长时序、连续的浮冰运动速度资料分析产生教大的误差。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种随着潮汐水位自动调节的控制装置，以减少潮汐水位变化所带来的误差影响，提高浮冰位移测量的准确性。针对当前海洋石油平台对长时序、连续的浮冰运动速度测量中的图像序列采集稳定性需求，本发明通过在海冰监测平台上安置两个圆形导杆、利用排线控制器控制排线器的转动圈数，由排线器上的缆绳带动海冰监测平台沿着两个圆形导杆上下移动，所移动的距离是排线控制器根据安置在海冰监测平台上的声学水位计所测量的潮汐水位高度变化信息进行控制排线器进行排线和收线。海冰监测平台上集成声学水位计、照明光源和数字相机，照明光源和数字相机的光轴与海面垂直，由于排线器的移动距离始终根据现场检测的水位变化而一致，从而保持海冰成像监测平台始终与海平面的距离为同一距离，保证所获取图像的视场范围和成像距离不受潮汐变化影响，为提高基于图像序列的浮冰运动速度分析的准确性提供了保证，从而提高了基于图像分析方法的浮冰流速计算的准确性。 

本发明提供了一种海洋石油平台浮冰速度原位监测装置，包括照明系统和成像系统，其特征在于，所述原位监测装置安置在海洋石油平台上，进一步包括基于声学无接触测距原理的声学水位计、排线控制器、排线器和导杆组成的成像距自动成像距离调节系统，以及海冰监测平台和缆绳； 

所述排线控制器可以与所述排线器相连，用于控制排线器的转动圈数； 

所述导杆可以为两根，分别被相对垂直的固定化设置在所述海洋石油平台上； 

所述海冰监测平台上可以设置有两个分别与所述导杆横截面形状相同、 面积相同的滑动孔；并且，所述海冰监测平台通过所述滑动孔穿过所述两根导杆，并使之能够相对于所述导杆上、下垂直滑动。 

所述导杆可以为圆形或椭圆形。 

所述排线控制器与声学水位计相连，接收来自声学水位计测量的由潮汐而引起的水位变化的平台与海面的距离变化信息； 

所述排线器可以与缆绳相连，用于带动海冰监测平台沿着两个导杆上下移动；海冰监测平台所移动的距离由排线控制器根据声学水位计测量的水位高度变化来实现成像平台垂直距离的自动控制，用于保证成像距离的恒定性，使所获取图像的视场范围和成像距离不受潮汐变化影响。