埋土高度预警系统及方法技术方案

本公开是关于一种埋土高度预警系统及方法，涉及航海技术领域。所述预警系统包括：深度检测装置，包括分布在风电塔基础结构的多个方向的多个双自由度机械扫描测深仪，将检测到的各个像素点的埋土高度上传至数据分析处理装置；数据分析处理装置根据各个像素点的埋土高度确定风电塔底部图像的不同像素点的高度图，根据高度图判断埋土高度是否超过门限值，并在埋土高度超过门限值时向控制基站发出警报；海生物清除装置位于双自由度机械扫描测深仪的预设范围内，用于防止海生物附着在双自由度机械扫描测深仪的表面。本公开可实时测量风电塔基础结构的埋土高度，以便全面有效的实现对风电塔基础结构的埋土高度的监测预警。

Early warning system and method of buried soil height

【技术实现步骤摘要】
埋土高度预警系统及方法
本公开涉及航海
，尤其涉及一种埋土高度预警系统及方法。
技术介绍
我国的海上风能资源丰富，其中近海风能可供开发的资源达到5亿千瓦。海上风场距离负荷中心较近，消纳能力强，风电发展正在逐渐向海上转移。为承受海上强风载荷、海水腐蚀和海浪冲击等，海上风电机组基础结构远比陆上风电机组基础结构复杂。桩基作为海上风电的重要组成部分，其主要作用是固定风电机组，根据不同的海床条件、水深、风机和环境情况，风电场的基础结构(即桩基)主要有四种基本形式：陆地基础、单桩基础、基脚架基础和浮式基础。其中，陆地基础主要用于陆上，单桩基础用于水深小于30m海域，基脚架基础用于水深在30m～60m海域，浮式基础用于水深大于60m海域。目前，海上风电项目开发所用的基础主要为单桩基础和基脚架基础，但它们对水深有着严格的要求。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供了一种埋土高度预警系统及方法。所述技术方案如下：根据本公开实施例的第一方面，提供一种埋土高度预警系统，应用于海上风电塔基础结构的埋土高度预警；所述预警系统包括深度检测装置、数据分析处理装置、控制基站、以及海生物清除装置；所述深度检测装置包括分布在风电塔基础结构的多个方向的多个双自由度机械扫描测深仪，每个所述双自由度机械扫描测深仪均以预设频率对风电塔基础结构的埋土高度进行测量，所述深度检测装置将检测到的各个像素点的埋土高度上传至所述数据分析处理装置；所述数据分析处理装置根据所述各个像素点的埋土高度确定风电塔底部图像的不同像素点的高度图，根据所述高度图判断所述埋土高度是否超过门限值，并在所述埋土高度超过所述门限值时向所述控制基站发出警报；所述海生物清除装置位于所述双自由度机械扫描测深仪的预设范围内，被配置为防止海生物附着在所述双自由度机械扫描测深仪的表面。在一个实施例中，所述海生物清除装置包括：电击器件，位于所述双自由度机械扫描测深仪的周围，以预设间隔时长呈脉冲式放电，被配置为驱除所述双自由度机械扫描测深仪附近的海生物。在一个实施例中，所述海生物清除装置包括：防附着涂层，位于所述双自由度机械扫描测深仪的表面，被配置为防止海生物附着在所述双自由度机械扫描测深仪的表面。在一个实施例中，所述双自由度机械扫描测深仪包括测深仪本体和温度传感器；所述温度传感器，设于所述测深仪本体的内部，且与所述测深仪本体相连接，被配置为实时测量当前水温；所述测深仪本体，被配置为根据校准声速来测量所述风电塔基础结构的埋土高度，所述校准声速为基于所述当前水温而确定的声速。在一个实施例中，所述双自由度机械扫描测深仪的数量为三个，每个所述双自由度机械扫描测深仪的测量角度大于或等于120°，相邻所述双自由度机械扫描测深仪的安装方位间隔120°。在一个实施例中，所述双自由度机械扫描测深仪的安装高度为距离海底大于或等于10m且小于或等于50m。在一个实施例中，所述测深仪本体包括收发合置换能器、发射模块、接收模块、处理模块、驱动控制模块、第一驱动装置和第二驱动装置；其中，所述处理模块与所述温度传感器、所述驱动控制模块、所述发射模块和所述接收模块相连接，所述驱动控制模块与所述第一驱动装置和所述第二驱动装置相连接，所述收发合置换能器与所述第一驱动装置和所述第二驱动装置相连接；所述处理模块被配置为产生发射信号并接收所述发射信号的回波信号，以及根据所述发射信号、所述回波信号、所述当前水温来计算当前像素点的深度值；所述发射模块被配置为接收所述处理模块产生的所述发射信号并将所述发射信号进行功率放大处理后驱动所述收发合置换能器；所述接收模块被配置为接收所述收发合置换能器接收到的所述回波信号并将所述回波信号进行放大滤波处理和模数转换后传递给所述处理模块；所述收发合置换能器被配置为向外发射所述发射信号以及接收所述回波信号；所述驱动控制模块被配置为根据所述处理模块的指令驱动所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置的运转；所述第一驱动装置和所述第二驱动装置被配置为牵引所述收发合置换能器移动位置。在一个实施例中，所述第一驱动装置包括水平旋转步进电机，所述第二驱动装置包括垂直旋转步进电机。在一个实施例中，所述收发合置换能器包括外壳体、压电陶瓷换能器、以及位于二者之间的水密透声膜，所述水密透声膜为硫化的聚氨酯薄膜；所述压电陶瓷换能器包括圆盘形的压电基体，分别位于所述压电基体的两侧表面的切割缝隙，填充在所述切割缝隙中的环氧树脂聚合物，以及覆盖在所述压电基体和所述环氧树脂聚合物的表面的电极；其中，所述压电陶瓷换能器的整体厚度为2.5mm，所述切割缝隙将所述压电基体划分为多个阵元，所述切割缝隙的宽度为0.2mm，所述阵元的长度和宽度均为0.75mm，所述阵元的厚度与长度的纵横比大于2，相邻所述阵元间的中心距为0.95mm。根据本公开实施例的第二方面，提供一种埋土高度预警方法，应用于第一方面任一实施例所述的埋土高度预警系统；所述预警方法包括：将所述风电塔基础结构所在的预设区域划分为多个像素点；获取深度检测装置上传的各个像素点的埋土高度，所述埋土高度是基于当前水温对应的校准声速而确定的埋土高度；根据所述各个像素点的埋土高度确定风电塔底部图像的不同像素点的高度图，根据所述高度图判断所述埋土高度是否超过门限值，并在所述埋土高度超过所述门限值时向控制基站发出警报；控制海生物清除装置驱除海生物以防止海生物附着在所述双自由度机械扫描测深仪的表面。本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开技术方案所提供的埋土高度预警系统，一方面可实时测量风电塔基础结构的埋土高度，从而实现对风电塔基础结构的埋土高度的监测预警，另一方面还可通过设置海生物清除装置防止海生物附着在双自由度机械扫描测深仪的表面，从而确保机械扫描测深仪的测量准确性。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。图1是根据示例性实施例示出的压电陶瓷换能器的结构示意图；图2是根据示例性实施例示出的埋土高度预警系统的工作原理图；图3是根据示例性实施例示出的机械扫描测深仪的连接关系示意图；图4是根据示例性实施例示出的机械扫描测深仪的安装结构示意图；图5是根据示例性实施例示出的收发合置换能器的结构示意图；图6是根据示例性实施例示出的压电陶瓷换能器的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种埋土高度预警系统，其特征在于，应用于海上风电塔基础结构的埋土高度预警；所述预警系统包括深度检测装置、数据分析处理装置、控制基站、以及海生物清除装置；/n所述深度检测装置包括分布在风电塔基础结构的多个方向的多个双自由度机械扫描测深仪，每个所述双自由度机械扫描测深仪均以预设频率对风电塔基础结构的埋土高度进行测量，所述深度检测装置将检测到的各个像素点的埋土高度上传至所述数据分析处理装置；/n所述数据分析处理装置根据所述各个像素点的埋土高度确定风电塔底部图像的不同像素点的高度图，根据所述高度图判断所述埋土高度是否超过门限值，并在所述埋土高度超过所述门限值时向所述控制基站发出警报；/n所述海生物清除装置位于所述双自由度机械扫描测深仪的预设范围内，被配置为防止海生物附着在所述双自由度机械扫描测深仪的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种埋土高度预警系统，其特征在于，应用于海上风电塔基础结构的埋土高度预警；所述预警系统包括深度检测装置、数据分析处理装置、控制基站、以及海生物清除装置；
所述深度检测装置包括分布在风电塔基础结构的多个方向的多个双自由度机械扫描测深仪，每个所述双自由度机械扫描测深仪均以预设频率对风电塔基础结构的埋土高度进行测量，所述深度检测装置将检测到的各个像素点的埋土高度上传至所述数据分析处理装置；
所述数据分析处理装置根据所述各个像素点的埋土高度确定风电塔底部图像的不同像素点的高度图，根据所述高度图判断所述埋土高度是否超过门限值，并在所述埋土高度超过所述门限值时向所述控制基站发出警报；
所述海生物清除装置位于所述双自由度机械扫描测深仪的预设范围内，被配置为防止海生物附着在所述双自由度机械扫描测深仪的表面。


2.根据权利要求1所述的埋土高度预警系统，其特征在于，所述海生物清除装置包括：
电击器件，位于所述双自由度机械扫描测深仪的周围，以预设间隔时长呈脉冲式放电，被配置为驱除所述双自由度机械扫描测深仪附近的海生物。


3.根据权利要求1所述的埋土高度预警系统，其特征在于，所述海生物清除装置包括：
防附着涂层，位于所述双自由度机械扫描测深仪的表面，被配置为防止海生物附着在所述双自由度机械扫描测深仪的表面。


4.根据权利要求1至3任一项所述的埋土高度预警系统，其特征在于，所述双自由度机械扫描测深仪包括测深仪本体和温度传感器；
所述温度传感器，设于所述测深仪本体的内部，且与所述测深仪本体相连接，被配置为实时测量当前水温；
所述测深仪本体，被配置为根据校准声速来测量所述风电塔基础结构的埋土高度，所述校准声速为基于所述当前水温而确定的声速。


5.根据权利要求4所述的埋土高度预警系统，其特征在于，所述双自由度机械扫描测深仪的数量为三个，每个所述双自由度机械扫描测深仪的测量角度大于或等于120°，相邻所述双自由度机械扫描测深仪的安装方位间隔120°。


6.根据权利要求4所述的埋土高度预警系统，其特征在于，所述双自由度机械扫描测深仪的安装高度为距离海底大于或等于10m且小于或等于50m。


7.根据权利要求4所述的埋土高度预警系统，其特征在于，所述测深仪本体包括收发合置换能器、发射模块、接收模块、处理模块、驱动控制模块、第一驱动装置和第二驱动装置；
其中，所述处理模块与所述温度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茂法，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33