一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及混凝土结构裂缝监测领域，其公开了一种适用于海洋环境、且与防腐涂层能较好适配的海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统。该监测系统包括主控机及位于防腐涂层之下粘附于混凝土浮式基础结构上的光电信号收发器阵列和光纤网络；所述光电信号收发器阵列包括在混凝土浮式基础结构表面按照一定位置组合排列的光电信号收发器；所述光纤网络连接光电信号收发器，各个所述光电信号收发器与所述主控机通讯。与所述主控机通讯。与所述主控机通讯。

A crack monitoring system for offshore wind power concrete floating foundation structure

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统


[0001]本技术涉及混凝土结构裂缝监测领域，具体涉及一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统。

技术介绍

[0002]在海洋环境下的混凝土结构会受到海水中的氯离子、镁离子和硫酸根离子等侵蚀，这些有害离子会通过混凝土孔隙进入到混凝土内部，并与混凝土中的氢氧化钙及水化铝酸钙作用，生成新的盐类物质，这种生成的难溶性盐类物质往往产生较大的体积膨胀，在混凝土孔隙内部产生很大的内应力，长期积累使混凝土出现裂缝。此外，海水中的氯离子也会通过混凝土裂缝渗入混凝土内部，使混凝土中的钢筋表面产生锈蚀，从而严重影响结构的耐久性能，同时危害到整体建筑物的安全。因此，针对海上风电混凝土浮式基础结构的裂缝监测至关重要。
[0003]然而，现有技术中出现的针对混凝土结构的损伤监测方案并不能适用于海洋环境，例如，由张奔牛等人提出的“基于压电超声
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机敏网格的结构损伤监测系统及方法”，其采用的机敏线为金属线，在海洋环境下极易发生锈蚀造成监测系统失效，并且该监测系统包含复杂的控制电路，复杂控制电路在浮式基础结构表面走线布置会干扰防腐涂层在混凝土表面的附着，导致防腐涂层容易脱落进而加速基础结构的腐蚀。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是：提出一种适用于海洋环境、且与防腐涂层能较好适配的海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统。
[0005]本技术解决上述技术问题采用的技术方案是：
[0006]一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统，包括主控机及位于防腐涂层之下粘附于混凝土浮式基础结构上的光电信号收发器阵列和光纤网络；所述光电信号收发器阵列包括在混凝土浮式基础结构表面按照一定位置组合排列的光电信号收发器；所述光纤网络连接光电信号收发器，各个所述光电信号收发器与所述主控机通讯。
[0007]进一步的，所述光电信号收发器包括光信号发射单元、光信号接收单元、光电信号转换单元和无线电信号发射单元；所述光信号发射单元、光信号接收单元均连接所述光电信号转换单元，所述光电信号转换单元连接所述无线电信号发射单元；光电信号收发器通过所述无线电信号发射单元与所述主控机通讯。
[0008]进一步的，所述光电信号收发器采用聚乙烯外壳。
[0009]进一步的，所述光电信号收发器在混凝土浮式基础结构表面的组合排列方式包括：
[0010]在混凝土浮式基础结构表面建立定位网格，每四个光电信号收发器定位一个定位网格，即每一个定位网格的每个角点处设置有一个光电信号收发器。
[0011]进一步的，所述每一个定位网格中均设置有所述光纤网络，所述光纤网络由纵向
光纤及横向光纤排布组成，所述纵向与横向光纤的交汇点为光纤网节点；所述光纤网节点处两条光纤中的光信号可以相互交汇并传递，且每个光纤网节点有其独立的编号。
[0012]另一方面，基于上述监测系统，本技术还提供了一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测方法，包括以下步骤：
[0013]S1、通过光电信号收发器采集每个光纤网节点中的光信号，并通过无线电信号发送至主控机，进行完整的混凝土结构表面监测坐标系的建立；
[0014]S2、通过实时监测每个光纤网节点中是否有光信号，从而判断光纤网中是否产生断裂，若是，则进入步骤S3，否则，返回本步骤；
[0015]S3、基于缺失了光信号的光纤网节点，确定出混凝土结构表面裂缝的相关信息，并实时发送给主控机；
[0016]S4、主控机持续监测已出现的裂缝附近是否有光纤网节点持续出现光信号缺失的现象，以判断裂缝是否在持续扩大或增多，若光信号缺失的光纤网节点数量超过设定阈值，则发出报警。
[0017]进一步的，步骤S3中，所述混凝土结构表面裂缝的相关信息包括：裂缝的位置、长度、宽度、大致形状和出现时间信息。
[0018]进一步的，所述混凝土表面裂缝的位置、长度、宽度、大致形状通过监测缺失光信号的光纤网节点数量及分布情况确定；所述混凝土表面裂缝损伤出现时间通过监测光纤网节点缺失光信号的时间确定。
[0019]本技术的有益效果是：
[0020]本技术中的监测系统采用光电信号收发器阵列和光纤网络相结合，紧密粘附于混凝土浮式基础结构上，并位于防腐层之下，能够减少受到腐蚀的可能性；
[0021]此外，由于目前使用的光纤基本上是石英系光纤，其主要成分是高纯度石英玻璃，具有较好的耐腐蚀性；而光电信号收发器的外壳采用聚乙烯制备，聚乙烯化学性质十分稳定，并且具有优异的耐海水侵蚀性能，不会发生电化学腐蚀。
[0022]因此，本技术中的监测系统更适用于海洋环境下的混凝土结构。
[0023]另外，除光纤网络外无额外的控制线路，系统整体简洁高效，能与防腐涂层适配良好；基于此监测系统，当混凝土基础结构表面出现裂缝时，会撕扯完整的光纤网导致光纤发生断裂，从而出现光纤网节点缺失光信号的情况，因此，通过对具有唯一性编号的各个光纤网节点信号进行实时监测，结合建立的混凝土结构表面监测坐标系就能够得知缺失光信号的光纤网节点数量及分布情况，以此获知混凝土结构表面裂缝的相关信息。
[0024]由此，本技术能够实现对海上风电混凝土浮式基础结构的损伤情况进行有效监测，在超出设定阈值时及时发出警示，为混凝土基础的维修保养提供指导依据。
附图说明
[0025]图1为光纤网络布置及裂缝监测示意图；
[0026]图2为光电信号收发器在混凝土浮式基础结构物上的布置示意图；
[0027]图3为海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测方法流程图。
[0028]图中标记说明：1
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光电信号收发器、2
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光纤网节点、3
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光纤网络、4
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断裂的光纤、5
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因光纤断裂导致光信号缺失的光纤网节点、6
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混凝土基础结构表面的裂缝、7
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混凝土基础
结构、8
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定位网格。
具体实施方式
[0029]本技术旨在提出一种适用于海洋环境、且与防腐涂层能较好适配的海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统及相应监测方法。该监测系统包括主控机及位于防腐涂层之下紧密粘附于混凝土浮式基础结构物上的光电信号收发器阵列和光纤网络；其中，光电信号收发器阵列由在混凝土浮式基础结构表面按照一定位置组合排列的光电信号收发器组成；光电信号收发器与光纤网相连，光纤网节点处两条光纤中的光信号可以相互交汇并传递，每个光纤网节点有其独立的编号；通过监测光纤网节点上是否存在有光电信号收发器产生的光信号，判断是否出现断裂的光纤以及因光纤断裂导致光信号缺失的光纤网节点；通过光电信号收发器将无法接收到因光纤断裂导致光信号缺失的光纤网节点的信息通过无线电发送至主控机，由主控机根据光信号缺失的光纤网节点的出现时间、数量及分布情况进行分析，从而获取混凝土基础结构表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统，其特征在于，包括主控机及位于防腐涂层之下粘附于混凝土浮式基础结构上的光电信号收发器阵列和光纤网络；所述光电信号收发器阵列包括在混凝土浮式基础结构表面按照一定位置组合排列的光电信号收发器；所述光纤网络连接光电信号收发器，各个所述光电信号收发器与所述主控机通讯。2.如权利要求1所述的一种海上风电混凝土浮式基础结构裂缝监测系统，其特征在于，所述光电信号收发器包括光信号发射单元、光信号接收单元、光电信号转换单元和无线电信号发射单元；所述光信号发射单元、光信号接收单元均连接所述光电信号转换单元，所述光电信号转换单元连接所述无线电信号发射单元；光电信号收发器通过所述无线电信号发射单元与所述主控机通讯。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣怡，胡中波，李阔，刚傲，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：