本发明专利技术涉及一种冲刷监测装置及海上风电机组基础结构冲刷监测方法，其中，冲刷监测装置包括固定壳体、监测组件、控制器和电源件；固定壳体自上至下开设有多个安装槽；监测组件与安装槽一一对应设置，包括压力传感器和监测件；监测件包括浮体外壳，浮体外壳内设有控制模块、电源模块和通信模块，电源模块连接控制模块，控制模块连接通信模块；电源模块与控制模块之间串联有第一继电器，第一继电器处于常开状态；控制模块连接第一继电器，控制模块与第一继电器之间设有或门；控制器分别连接压力传感器和第一继电器，其中控制器并联于第一继电器和或门之间。该冲刷监测装置的监测结果准确可靠，能够长时间稳定工作，并能够及时回传数据。数据。数据。
【技术实现步骤摘要】
冲刷监测装置及海上风电机组基础结构冲刷监测方法
[0001]本专利技术属于水体冲刷监测
，尤其涉及一种冲刷监测装置及海上风电机组基础结构冲刷监测方法。
技术介绍
[0002]随着对新能源的开发，海上风机获得了长足发展，对于海上风机而言，其自身的安全性非常重要。在海浪的冲刷作用下，海上风机的桩基处会出现冲刷坑，冲刷坑会对桩基基础的稳定性产生影响，同时，海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷桩基基础，会腐蚀破坏桩基基础表面，严重时会造成海上风机的坍塌。
[0003]目前，针对海上风电机组基础结构的冲刷监测，通常是采用非接触式冲刷监测装置进行监测。例如：专利CN110133666A公开了一种海上风电桩柱冲刷状态的监测系统与方法，其采用宽带高频声呐装置监测水深随时间变化情况，进而确定海上风电桩柱冲刷腐蚀情况。专利CN108755786A公开了一种海上风电桩基基础的冲刷监测装置，其采用视觉传感器对待检测海床冲刷情况进行监测。然而，非接触式冲刷监测装置通常受环境影响较大，难以获得准确数据。例如：采用声呐的监测方式，在复杂海况下，超声波测距会有较大偏差；采用视觉传感器的监测方式，当海底能见度不足时，即使通过计算机视觉相应技术对视觉信息进行处理，也不能获得准确的冲刷数据。
[0004]针对内河桥梁的冲刷监测，目前已有较多的接触式冲刷监测装置，其大多是直接安装在桥梁附近的河床上，从而实时监测冲刷情况。然而，海上风电机组基础结构的冲刷监测与桥梁或河床的冲刷监测存在较大差别，内河的冲刷较为平缓，而相较于内河环境，海洋环境更为恶劣，海上的冲刷情况会严重很多，若直接将冲刷监测装置安装在海上风机附近海床上，冲刷监测装置的维护成本较高，若使用多个监测节点分开安装，在发生严重冲刷时，测量结果可能不准确。因而，直接使用针对内河桥梁的接触式冲刷监测装置对海上风电机组基础结构进行冲刷监测并不可取。而且，由于海上风机的位置较为偏远，海上的环境难以预计，其冲刷情况变化可能短时间出现，也可能在安装后很长一段时间都不会出现，这就要求海上风电机组基础结构的冲刷监测装置具有免维护性，且能够长时间在线监测并及时回传数据，但现有冲刷监测装置无法满足此要求。
[0005]因而，如何提供一种监测结果准确可靠、能够长时间稳定工作并及时回传数据的冲刷监测装置，以满足海上风电机组基础结构冲刷监测要求，是当前急需解决的一项技术问题。
技术实现思路
[0006]针对上述的技术问题，本专利技术提供了一种冲刷监测装置及海上风电机组基础结构冲刷监测方法，该冲刷监测装置的监测结果准确可靠，能够在长时间工作条件下稳定测量冲刷深度，并能够及时回传数据，适合于海上风电机组基础结构的冲刷监测。
[0007]本专利技术提供一种冲刷监测装置，包括：
[0008]固定壳体，固定壳体的一侧自上至下开设有多个安装槽；
[0009]多组监测组件，监测组件与安装槽一一对应设置，每组监测组件均包括：
[0010]压力传感器，安装于安装槽的槽口上边沿处；
[0011]监测件，位于安装槽内，包括浮体外壳，浮体外壳内设有控制模块、电源模块和用于与岸基基站通信的通信模块，电源模块连接控制模块以向控制模块供电，控制模块连接通信模块以控制通信模块发送通信数据；电源模块与控制模块之间的供电回路上串联有第一继电器，第一继电器处于常开状态；控制模块连接第一继电器以控制第一继电器，控制模块与第一继电器之间的控制电路上设有或门，或门的输出端连接第一继电器，或门的第一输入端连接控制模块；
[0012]控制器，控制器分别连接每组监测组件中的压力传感器和第一继电器，以接收压力传感器监测的压力值并控制第一继电器；其中，控制器与第一继电器的连接方式为：控制器并联于第一继电器和或门的第二输入端之间；
[0013]电源件，电源件设置于固定壳体内，电源件向控制器供电。
[0014]本技术方案监测结果准确可靠，能够在长时间工作条件下稳定测量冲刷深度，并能够及时回传数据，适合于海上风电机组基础结构的冲刷监测。
[0015]在其中一些实施例中，通信模块为GPS通信模块，包括GPS发射器和电连接于GPS发射器的GPS发射天线。本技术方案采用GPS通信模块，可独立于海上风电监测的SCADA系统或CMS系统运行，能够直接将冲刷数据通过卫星通信发送回岸基基站，设置的GPS发射天线有利于加快搜星速度，有利于通信数据的发送。
[0016]在其中一些实施例中，监测件还包括设置于浮体外壳内的配重，配重与GPS发射天线位于相对的两侧，能够使监测件在海面漂浮时GPS发射天线始终位于浮体外壳的顶部，有利于保证信号连接稳定。
[0017]在其中一些实施例中，控制模块和控制器均为单片机，功耗低且性能可靠。
[0018]在其中一些实施例中，冲刷监测装置还包括一一对应安装于每一安装槽附近的电磁铁，电磁铁磁吸附连接监测件；电源件向电磁铁供电，控制器控制电源件与电磁铁之间供电回路的通断。本技术方案通过设置的电磁铁磁吸附连接监测件，能够在将冲刷监测装置打设于海床的过程中，避免监测件从安装槽中脱出。
[0019]在其中一些实施例中，浮体外壳不具有磁性，监测件还包括连接部，连接部一端卡接于浮体外壳，另一端伸出于浮体外壳外并嵌有耐腐蚀铁片。
[0020]在其中一些实施例中，安装槽由内至外呈斜向上设置，有利于监测件从安装槽中浮出。
[0021]在其中一些实施例中，固定壳体的底部呈楔形，能够随海上风电机组桩基一起打设于海床中，节省了安装成本和时间。
[0022]除此，本专利技术还提供了一种海上风电机组基础结构冲刷监测方法，其采用上述冲刷监测装置进行监测，包括如下步骤：
[0023]将冲刷监测装置固定于海上风电机组桩基的下部侧壁，冲刷监测装置随海上风电机组桩基一并打设于海床中；
[0024]每组监测组件中的压力传感器实时监测其所在深度处海床的压力值并传输至控制器；当海床冲刷至一深度时，位于该深度处的监测组件中的压力传感器监测到的压力值
变小，当控制器接收到的压力值小于设定压力阈值时，控制器控制与该深度处的压力传感器同组的监测件的第一继电器闭合，以使该监测件的电源模块向其控制模块供电，该监测件在其浮体外壳的浮力作用下从其所在的安装槽内浮出，当该监测件浮至海面时，该监测件的控制模块控制其通信模块向岸基基站发送通信数据。
[0025]在其中一些实施例中，在将冲刷监测装置打设于海床的过程中，还包括通过控制器控制电源件与电磁铁之间的供电回路导通，以使电磁铁磁吸附连接监测件；当冲刷监测装置打设到位后，还包括通过控制器控制电源件与电磁铁之间的供电回路断开，以释放监测件。
[0026]基于上述技术方案，本专利技术提供的冲刷监测装置不易受环境影响，监测数据更准确，而且，监测稳定性好，不会在强冲刷作用下出现测量错误；其安装后无需定时或不定时的检修，维护成本低，能够长时间稳定工作并及时回传数据，能够满足海上风电机组基础结构的冲刷监测要求。
附图说明
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.冲刷监测装置，其特征在于，包括：固定壳体，所述固定壳体的一侧自上至下开设有多个安装槽；多组监测组件，所述监测组件与所述安装槽一一对应设置，每组所述监测组件均包括：压力传感器，安装于所述安装槽的槽口上边沿处；监测件，位于所述安装槽内，包括浮体外壳，所述浮体外壳内设有控制模块、电源模块和用于与岸基基站通信的通信模块，所述电源模块连接所述控制模块以向所述控制模块供电，所述控制模块连接所述通信模块以控制所述通信模块发送通信数据；所述电源模块与控制模块之间的供电回路上串联有第一继电器，所述第一继电器处于常开状态；所述控制模块连接所述第一继电器以控制所述第一继电器，所述控制模块与第一继电器之间的控制电路上设有或门，所述或门的输出端连接所述第一继电器，所述或门的第一输入端连接所述控制模块；控制器，所述控制器分别连接每组所述监测组件中的压力传感器和第一继电器，以接收所述压力传感器监测的压力值并控制所述第一继电器；其中，所述控制器与第一继电器的连接方式为：所述控制器并联于所述第一继电器和所述或门的第二输入端之间；电源件，所述电源件设置于所述固定壳体内，所述电源件向所述控制器供电。2.根据权利要求1所述的冲刷监测装置，其特征在于，所述通信模块为GPS通信模块，包括GPS发射器和电连接于所述GPS发射器的GPS发射天线。3.根据权利要求2所述的冲刷监测装置，其特征在于，所述监测件还包括设置于浮体外壳内的配重，所述配重与所述GPS发射天线位于相对的两侧。4.根据权利要求1所述的冲刷监测装置，其特征在于，所述控制模块和控制器均为单片机。5.根据权利要求1所述的冲刷监测装置，其特征在于，所述冲刷监测装置还包括一一对应安装于每一所述安装槽附近的电磁铁，所述电磁铁磁吸附连接所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎明，胡新遥，周琳，刘福顺，迟书凯，孟安康，侯孝东，何成龙，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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