[发明专利]通过对海洋结构物的实时测量监视的控制方法

说明书

本发明涉及监视海洋结构物的物理变化的系统及方法，更具体而言，提供一种监视海洋结构物物理变化的系统，包括复合光计量仪器，所述复合光计量仪器以利用光纤布拉格光栅的至少一个以上光学传感器感知所述海洋结构物的行迹及结构性变化。根据本发明，涉及引进光学传感器方式的测量方法，能够实时准确监视海洋结构物的物理变化，对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置进行实时测量监视及控制，更详细而言，涉及综合地测量因气体或流体力学环境内外力而施加于海洋漂浮物的前后左右倾斜度、吃水、吃水差、腐蚀、侵蚀、龟裂、压力、应力、振动、频率等变化，以此为基准预测控制所述海洋结构物，实现燃料节省、安全运用及维护信息提供的方法，提供一种通过对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置实时测量监视及预测控制的燃料节省、安全运用及维护信息提供方法。

技术领域

本发明涉及用于引进光学传感器方式的测量方法并借助复合光计量仪器而实时监视海洋结构物物理变化的系统及方法。更详细而言，本发明涉及用于引进光学传感器方式测量方法并借助复合光计量仪器而实时监视海洋结构物物理变化的系统及方法。

另外，涉及对海洋结构物的气体或流体力学环境内外力、船体应力、六自由度运动及位置实时测量监视及预测控制，更详细而言，涉及综合测量因气体或流体力学环境内外力而施加于海洋漂浮物的前后左右倾斜度、吃水、吃水差、腐蚀、侵蚀、龟裂、压力、应力、振动、频率等的变化，以此为基础控制所述海洋结构物，实现燃料节省、安全运用及维护信息提供方法。

本发明涉及通过环境外力综合监视的对象结构物(例，海洋/陆地、造船、航空/航天、水中潜水系留、固定式或风力/潮汐力/波力等相关的)控制方法。

背景技术

海洋油井生产的原油利用作为海洋结构物之一的管道，移送到海上结构物。在所述海上结构物中，有FPSO(Floating Production Storage and Offloading,漂浮式原油生产存储卸载设备)、TLP(Tension-Leg Platform，张力腿平台)、SPAR、半潜式钻油台、固定式平台(fixed Platform)等。

此时，管道以20年以上运营期间为目的，安装于少则数千米、多则数百千米的深海。在此这种情况下，安装于深海的管道因大则100度以上的温度偏差而发生收缩或膨胀现象，随着管道内部的压力变化而发生包括长度变化在内的物理变化。

因此，海洋中安装的管道在特定或不特定多数地点集中发生应力，发生挫屈(buckling)及变形。另外，在海底安装的管道与海上运输装置的立管(riser)连接部的着陆区(touch down zone)，因海流、波浪、潮流、风、温度等多种环境外力而诱发管道的摇动。

根据原有监视方式，海洋结构物因温度、压力而发生的变形率远远大于因挫屈及漫步现象而发生的变形率，因而在准确的现象分析方面存在困难。而且，现在电气式倾斜计由于安装于海洋中，因高水压造成漏水而导致遗失，而且，安装时的电源供应装置及连接方式复杂，对容易使用的新型测量方式的需求正在增加。另外，原有监视方式中使用的传感器由于疲劳测量耐用年限短，需要一种方式能使用更长时间的传感器。

在海洋结构物的运用时，气体及流体的流动必然对海洋结构物施加内外力，特别是在海洋特定地点长时间系统留的海洋固定结构物，必要进行控制，使得这种气体及流体的流动导致的内外力影响实现最小化。

另外，迫切要求一种解决对策，解决在海洋结构物运用中，气体或流体力学环境内外力及船体应力导致船舶等颠覆或运输物落水的问题。

另一方面，开发和建造燃料消耗少的海洋结构物，是未来造船海洋产业的核心。假定一天消费100吨燃料、排出320吨二氧化碳的海洋结构物，那么，燃料效率改善1％，每年会节省24万美元以上的费用，25 年将减少约6百万美元，在旧船市场中，燃料效率也是最重要因素之一。