[实用新型]一种隔水管疲劳参数测量传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋水声通信技术领域，具体为一种隔水管疲劳参数测量传输装置。

背景技术

作为连接海底井口与海面作业平台的纽带，隔水管在隔离海水、引导钻具、循环钻井液、补偿浮式钻井装置的升沉运动等方面发挥重要作用。无论深海油气开采采用何种浮式系统方案，隔水管都是海洋石油天然气开采必不可少的设备，同时也是薄弱易损的构件之一。处于深海(大于1500m)环境中的隔水管，在洋流、波浪和海面平台的振荡、漂移和起伏运动等多种载荷的共同作用下，将产生交变应力，诱发隔水管疲劳，降低隔水管使用寿命，甚至断裂，给深海石油开发造成重大损失。因而为掌控隔水管的疲劳寿命，保证隔水管工作在安全范围内，对隔水管进行全局性的高效率监测是亟需破解的瓶颈问题。

根据数据传输和供电方式不同，目前工程上使用的隔水管监测系统主要分为单机、实时监测系统和声学监测系统三类。

单机监测系统由数据记录仪和相应的传感器组成，其中数据记录仪一般包括中心处理单元、模.数转换器、数据存储器以及其他辅助元件，这些元件都封装在坚固的不锈钢外壳中。数据记录仪与所需的传感器集成使用，单机监测系统使用自带电池组供电进行测量，数据存储在存储器中，测量结束后从存储器中下载数据到计算机进行分析。单机监测系统采用绑带和卡箍将其安装到隔水管上，等隔水管回收后读取数据或者采用水下机器人(ROV)取数据并更换电池组。该方法的成本低，但由于隔水管上不同点的监测装置的时钟漂移，同步测量困难，从而难以确定不同点的相对位置，在ROV安装传感器时，由于绞车、ROV和隔水管三者的相对运动，给安装操作带来不少难度。

实时型监测系统，供电和数据传输都通过电缆实现，对隔水管响应进行连续监测，数据被实时传输到数据处理中心。线路布置会延长隔水管下入时间，并且可能损伤，不适用于深水隔水管监测。与单机监测系统相比，实时监测系统的结构、安装和接口都十分复杂，成本高，不适用于深水隔水管的监测。

而声学监测系统是利用水声通信技术，完成监测数据的传输，水下环境是一个复杂多变的环境，导致水声信道具有时--空--频变的特性，即水声信道是一个传输特性十分复杂的频率选择性衰落信道。多径扩展和多普勒扩展大、环境噪声高、可用带宽有限、载波频率低、传输速度慢等，大大地制约了水声通信的性能，为了在保证通信可靠性的同时，将功耗降到最低，在设计信息传输方法时，理应考虑水声通信信道的特点，在吞吐量(带宽效率)、可靠性、端到端时延及能耗之间寻求一种好的折衷。由于水下条件十分恶劣，水声所使用的通信设备主要由电池组供电，是一个能源受限系统，与用电源线供电有显著差异，因此电源效率是设计监测方案考虑的关键因素。吞吐量(带宽效率)、可靠性、端到端时延等却是次要的，因而，如何节约和均衡监测设备的能耗是深水隔水管疲劳监测所研究的关键。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种隔水管疲劳参数测量传输装置，以实现低耗能测量传输隔水管疲劳参数的目的。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种隔水管疲劳参数测量传输装置，其特征在于：包括一个水声信号接收装置、若干个中继器和一个隔水管疲劳监测装置；所述隔水管疲劳监测装置处于隔水管待检测部位，隔水管疲劳监测装置包括疲劳信号传感器、信源编码器、信道编码器、信号调制器、功率放大器、控制器、水声发射换能器和电源，由疲劳信号传感器测量得到的疲劳参数信号依次在信源编码器和信道编码器中完成信源编码和信道编码，经过编码的信号，进入信号调制器，调制后的信号经过功率放大器放大后，由水声发射换能器转换为声信号并发射，控制器控制隔水管疲劳监测装置的工作过程；水声信号接收装置处于海面以下，与海面平台相连，水声信号接收装置包括水声接收换能器、滤波器和功率放大器，水声接收换能器将水声信道传来的声信号转换为电信号，电信号经过滤波和功率放大后传递给外部监控分析系统；中继器处于水声信号接收装置和隔水管疲劳监测装置之间，并沿隔水管等距离分布，距隔水管疲劳监测装置最近的中继器首先接受来自隔水管疲劳监测装置的声信号，并对接受信号进行解码纠错后编码转发给下一个相邻的中继器，所有余下的中继器依次对上一个中继器发出的声信号进行解码纠错后编码转发给下一个相邻的中继器，距水声信号接收装置最近的中继器对上一个中继器发出的声信号进行解码纠错后编码转发给水声信号接收装置。

所述的一种隔水管疲劳参数测量传输装置，其特征在于：相邻中继器之间距离采用最优中继距离。

有益效果