[发明专利]一种水下三桩式吸力桩监控系统

说明书

本发明公开了一种水下三桩式吸力桩监控系统，水下测控中心与水下声学通信机、供电模块、高度计、方向角检测模块、倾角检测模块、内压力检测模块、外压力检测模块和水下显示模块分别连接，对方向角检测模块和倾角检测模块采集到的pitch角、roll角、heading角、高度计采集到的吸力桩距离海底的高度、内压力检测模块和外压力检测模块采集到的吸力桩内外压力进行处理，并通过水下声学通信机将处理后的信息发送给声学通信机。本发明实时反馈的吸力桩倾斜角度、方向角、离底高度以及内外压力差等数据，对吸力桩进行调节，从而达到防止吸力桩角度偏移和沉贯入泥速度过快影响稳定性。

技术领域

本发明属于海洋监控领域，涉及一种水下三桩式吸力桩监控系统。

背景技术

近年来，随着国家对海洋领域的不断探索与开发，水下吸力桩平台是被应用于海洋工程有较好的发展前景的基础形式，它可以作为海洋平台等建筑物的基础结构，因为其施工简便，使用过程中安全可靠。

实际工程应用中吸力桩采用一种上端封闭、下端开口的钢制桶形结构，桩筒顶盖留有抽水孔连接抽水管线。吸力桩工作时，首先在自重作用下春如海底一定深度，然后借助泵系统向外抽吸桩筒内的水，在封闭的筒体内形成负压，从而产生向下的推理，并将桩体压入土中预定的深度。吸力桩回收时泵系统反向工作，向桩筒内注水，使筒内部压力大于外部压力，利用内外的正压力差将桩体顶出泥面。

水下三桩式吸力桩即是将三个吸力桩组合使用，使其更加稳固，调节精度更高。水下三桩式吸力桩监控系统工作步骤分为6步：

(1)将三桩式吸力桩平台下放入水，通过实时监控系统实现实时监控该平台角度。

(2)调整方位，使三桩式吸力桩平台处于监控系统地点正上方，再缓缓下放，使其自重沉贯入泥。

(3)三桩式吸力桩入泥结束后，通过ROV泵开始沉贯作业，三个吸力桩筒在桩顶内外压差的作用下贯入海底土壤。

(4)分别细微调整三个桩筒的入泥深度，使三桩式吸力桩平台实现整体调平。

但由于海况的高度复杂性和不可预测性，水下三桩式吸力桩平台在监控系统过程中将处于一种非稳定环境，水下三桩式吸力桩平台的角度发生偏移将导致该平台安全性降低。传统的机械式姿态测量仪因体积大、响应速度慢、成本高等缺点,不利于水下三桩式吸力桩平台中各吸力桩角度测量的实时性和精确性要求。同时，在沉贯入泥过程中，水下三桩式吸力桩平台中三个吸力桩的入泥速度过快或者过慢和三个吸力桩的离底入泥深度相差较大会严重影响整个平台平稳度，吸力桩内外压差过大会也会导致整个吸力桩平台安全性降低。所以实时监控水下三桩式吸力桩平台的角度、内外压力以及沉贯过程中离底高度等信息很重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种水下三桩式吸力桩监控系统，包括水下部和甲板部，其中，

所述水下部包括水下测控中心、水下声学通信机、供电模块、高度计、方向角检测模块、倾角检测模块、内压力检测模块、外压力检测模块和水下显示模块；所述甲板部包括工控机、甲板通信机、接口模块和声学通信机；

所述水下测控中心与水下声学通信机、供电模块、高度计、方向角检测模块、倾角检测模块、内压力检测模块、外压力检测模块和水下显示模块分别连接，对方向角检测模块和倾角检测模块采集到的pitch角、roll角、heading角、高度计采集到的吸力桩距离还低的高度、内压力检测模块和外压力检测模块采集到的吸力桩内外压力进行处理，并通过水下声学通信机将处理后的信息发送给声学通信机，水下显示模块对采集后经处理的信息进行显示；所述声学通信机、接口模块、甲板通信机和工控机依次连接。

优选地，所述倾角检测模块包括倾角传感器。

优选地，所述方向角检测模块包括电子罗盘。