【技术实现步骤摘要】
一种海上风电桩基础冲刷实时监测系统及监测方法
[0001]本专利技术涉及了一种实时监测系统，具体涉及一种海上风电桩基础冲刷实时监测系统及监测方法。
技术介绍
[0002]风能是目前利用技术最成熟的可再生能源。由于海上风力资源相对陆地更加丰富，大型机组更容易运输和部署，因此海上风电场正在进行大规模开发。其中，单桩基础具有结构简单、承载力高、占地面积小、沉降量小且均匀等优点，是海上风力发电机组最主要的基础形式。然而，风电桩基础的出现改变了原有的流场及海床边界条件，在波浪和潮流的共同作用下，风电桩基础附近水流质点的流线将发生变化，导致海床面土颗粒受到的剪应力急剧增大，使海床土体产生冲刷现象。随着冲刷坑的发展，海床冲刷会对风电桩基础产生以下不利影响：1)风电桩基础入土深度降低，部分桩基础裸露出海床，桩基础的承载力降低；2)风电桩基础的悬臂长度增加，使得桩基础的倾覆弯矩增加；3)风机机组的自振频率降低，使得风电桩基础的疲劳应力幅值增加、应力循环次数增加，降低风机机组的疲劳寿命。
[0003]基于上述冲刷对风电桩基础的不利影响，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海上风电桩基础冲刷实时监测系统，其特征在于：包括数据采集模块(1)、光纤光栅加速度传感器(2)、光纤光栅倾角传感器(3)和风速传感器(4)，数据采集模块(1)、光纤光栅加速度传感器(2)、光纤光栅倾角传感器(3)和风速传感器(4)均安装在海上风电桩位于水面以上的风力发电机塔架表面；数据采集模块(1)电连接或无线连接外部上位机，数据采集模块(1)通过光纤数据线连接光纤光栅加速度传感器(2)、光纤光栅倾角传感器(3)，数据采集模块(1)电连接风速传感器(4)。2.根据权利要求1所述的一种海上风电桩基础冲刷实时监测系统，其特征在于：所述的数据采集模块(1)包括多通道光纤光栅解调仪和风速数据采集单元，多通道光纤光栅解调仪和风速数据采集单元均电连接或无线连接外部上位机，多通道光纤光栅解调仪通过光纤数据线连接光纤光栅加速度传感器(2)和光纤光栅倾角传感器(3)，光纤光栅加速度传感器(2)实时采集的海上风电桩的桩基础振动加速度数据以及光纤光栅倾角传感器(3)实时采集的海上风电桩的倾角数据通过多通道光纤光栅解调仪传输至外部上位机中；风速数据采集单元电连接风速传感器(4)，风速传感器(4)实时采集的海上风电桩位置处的环境风速数据通过风速数据采集单元传输至外部上位机中。3.根据权利要求1
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2任一所述的一种海上风电桩基础冲刷实时监测系统的监测方法，其特征在于：方法包括如下步骤：1)获取海上风电桩基础埋设位置处的土参数和海上风电桩基础参数，外部上位机中安装有模拟软件，将海上风电桩基础埋设位置处的土参数和海上风电桩基础参数输入模拟软件中，模拟软件输出海上风电桩在不同模拟环境风速和不同模拟冲刷深度下的风电桩基础响应信号，选取风电桩基础响应信号中时间长为十分钟的一段信号作为参考信号；2)外部上位机将参考信号进行频域和时域分析处理后分别获得海上风电桩的固有频率
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冲刷深度表和倾角平衡位置
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风速
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冲刷深度表；3)通过光纤光栅加速度传感器(2)和光纤光栅倾角传感器(3)分别实时采集当前十分钟内的海上风电桩的桩基础振动加速度数据和倾角数据，并通过多通道光纤光栅解调仪传输至外部上位机中；通过风速传感器(4)实时采集当前十分钟内的海上风电桩位置处的环境风速数据并通过风速数据采集单元传输至外部上位机中；4)外部上位机根据当前十分钟内的海上风电桩的桩基础振动加速度数据以及步骤2)中的固有频率
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冲刷深度表查表获取当前十分钟内的海上风电桩的第一冲刷深度D1；外部上位机根据当前十分钟内的海上风电桩的倾角数据、海上风电桩位置处的环境风速数据以及步骤2)中的倾角平衡位置
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风速
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冲刷深度表查表获取当前十分钟内的海上风电桩的第二冲刷深度D2；5)根据第一冲刷深度D1和第二冲刷深度D2进行误差判断，确定当前十分钟内的海上风电桩的冲刷深度，完成当前十分钟内的海上风电桩基础冲刷的实时监测；后续每隔十分钟均重复步骤3)
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5)，完成海上风电桩基础冲刷的连续的实时监测。4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于：所述的步骤1)中，海上风电桩基础埋设位置处的土参数包括抗拉强度、泊松比、杨氏...
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