[发明专利]一种基于振动监测的海洋平台作业状态可视化方法

说明书

本发明涉及一种基于振动监测的海洋平台作业状态可视化方法，对海洋平台进行传感器布控，随后进行信号特征提取并进行聚类分析；根据聚类分析结果，结合对信号本身特点形成对平稳性、幅值特征描述的数字标签；随后建立实时的监测特征网格化图谱，由数字标签的分级制定取色准则以及图谱特征与作业状态的对应准则从而完成可视化处理。

技术领域

本发明涉及海洋平台作业状态可视化方法。

背景技术

社会、科技和经济的迅猛发展离不开石油、天然气等资源。随着陆上油气资源的储备降低，人类转向海洋寻求更多资源。自上世纪以来海洋石油工业呈现飞跃式的发展态势，它的一个重要的支撑载体—海洋平台，扮演着重要角色。然而在恶劣的海洋环境中，海洋平台将长期遭受海风、海浪和海流的周期载荷作用，同时还有船舶停靠、台风、地震等带来的非常规载荷作用。在这一过程中，平台将可能遭受不同程度的损伤，一旦检测不及时或者决策失当，将极有可能造成重大经济损失以及重大环境污染等后果。

基于振动信号的结构安全健康评估方法是工程上主要采用的技术手段。然而，这一类评估方法往往缺失了对海洋平台模式的监测评估，使得监测数据直接进入安全健康评估系统，引起误判和系统异常。这是因为平台作业过程中，常因为作业状态的改变使得数据产生非常规的突变现象，这对于结构安全评估系统来说是很棘手的。因此，结构的安全评估必须首先形成对平台作业状态的宏观预判，为后续的安全评估提供方向。对于平台这样的复杂综合性系统，其力学传递和平衡都是由关键组成构件实现的。因此合理评判平台模式的演变，就必须对结构的关键部位建立监控点，建立对作业模式监控的系统，为后续的安全健康分析提供方向性和可靠性。

目前，基于振动信号的平台安全健康监测往往缺少针对作业模式的监测系统。本方法正是针对这一缺失建立一种针对海洋平台结构特点的作业模式监控系统。首先建立针对平台结构特点的传感器分级布控准则，对平台多个位置布控传感设备以监测振动信号。随后通过分析平台的结构特征布控监测数据，提取数据波动特征，建立辨识算法和聚类算法形成监测点波动特征的数字化标签。最后通过图谱对应准则对作业模式实现可视化呈现。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，结合目前基于振动信号的平台健康检测技术的缺陷，提出一种基于振动监测的海洋平台作业状态可视化方法。该方法可以快速提取平台振动信号特征，并使其时间演变行为通过图像方式直观的展示。本发明适用于海洋平台的振动信号的处理分析。本发明的技术方案如下：

一种基于振动监测的海洋平台作业状态可视化方法，对海洋平台进行传感器布控，随后进行信号特征提取并进行聚类分析；根据聚类分析结果，结合对信号本身特点形成对平稳性、幅值特征描述的数字标签；随后建立实时的监测特征网格化图谱，由数字标签的分级制定取色准则以及图谱特征与作业状态的对应准则从而完成可视化处理，包括如下几个方面：

(1)根据平台特征布控传感器，形成分层感知传感网络系统

传感器的布控以捕捉环境载荷的结构振动响应和监控作业引起的振动响应为目的，根据海洋平台的结构特点，环境载荷下的结构振动响应反馈在导管架结构主立桩管节点处，平台的作业状态的振动反馈集中在导管架上部模块各层甲板位置，按照下列要求布控传感器：

1)传感器布控位置应布置于导管架结构主立桩与上部模块甲板交点位置；

2)传感器按结构对称形和甲板层级进行分级划分；

3)布控不得损害平台自身结构强度，或对安装位置附近构件或作业构成安全性问题；

4)保证各个传感器不影响平台设备运行，同时满足空间要求；

(2)根据布控的数据反馈信号进行数字标签处理分析