一种海底管道变形监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海底管道变形监测装置，包括姿态传感器阵列、控制基点和定位环；姿态传感器阵列设置有两条，一条姿态传感器阵列布置于控制基点与海底管道之间，用于监测海底管道监测区域的整体沉降状态，另一条姿态传感器布置于待测海底管道上，用于监测海底管道的表面形变状态；控制基点用于采集姿态传感器阵列的数据，并通过通讯模块将数据上传于水面上位机界面，显示获取所得的海底管道表面形变状态数据及海床沉降状态数据；本发明专利技术能够实现海底管道的形变监测，方便携带与布放，简单便捷操作成本低，具有较强的科研效益和经济效益，通过海底管道位移监测技术服务，监测海底管道长期的位移变化过程，为管道沉降变形提供预警。为管道沉降变形提供预警。为管道沉降变形提供预警。

【技术实现步骤摘要】
一种海底管道变形监测装置


[0001]本专利技术涉及海底管道监测
，特别是涉及一种海底管道变形监测装置。

技术介绍

[0002]随着国家对开发利用海洋油气资源力度的加大，作为海洋油气运输生命线的海底管线铺设也逐渐增多，海底管道作为海上油气集输系统的主要形式在海上油气田开发过程中发挥着重要的作用。由于工作环境条件恶劣，海底管道既要受到管外波流等环境荷载的作用，又要受到管内油气腐蚀、压力等作用以及海上坠落物撞击、渔网拖拉等意外荷载的作用，其失效概率高，运行风险大。为了避免因海底管道失效所造成的重大经济损失和不良社会影响，必须采取有效的措施防止发生海底管道失效问题，保障海底管线的安全运行显得愈发重要。
[0003]海底管线监测是保障海底管线安全可靠运行的一个重要手段，定期对其进行沉降和位移观测，及时收集海底管线沉降和位移数据，通过数据及时反馈管线状态，如有异常便于及时采取应急措施。但目前多采用潜水探摸及传统监测手段对管线直接进行监控，具有操作难度大，费用高，不便于操作的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种海底管道变形监测装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现海底管道的形变监测，方便携带与布放，简单便捷操作成本低，具有较强的科研效益和经济效益，通过海底管道位移监测技术服务，监测海底管道长期的位移变化过程，为管道沉降变形提供预警。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种海底管道变形监测装置，包括姿态传感器阵列、控制基点和定位环；
[0007]所述姿态传感器阵列设置有两条，一条所述姿态传感器阵列布置于控制基点与海底管道之间，用于监测海底管道监测区域的整体沉降状态，另一条所述姿态传感器阵列沿着所述海底管道铺设方向布置于待测所述海底管道上，用于监测海底管道的表面形变状态；
[0008]所述控制基点用于采集姿态传感器阵列的数据，并通过通讯模块将数据上传于水面上位机界面，显示获取所得的海底管道表面形变状态数据及海床沉降状态数据；
[0009]所述定位环设置于所述海底管道上，用于固定所述姿态传感器阵列于所述海底管道上。
[0010]优选地，所述姿态传感器包括以阵列式布置的多个MEMS传感器单元、套管和水密接插缆，各所述MEMS传感器单元通过所述水密接插缆以柔性连接方式依次串接，形成MEMS传感器阵列，所述MEMS传感器阵列整体贯穿于套管内，所述MEMS传感器阵列通过所述水密接插缆连接所述控制基点。
[0011]优选地，所述MEMS传感器单元包括传感器舱体和设置于所述传感器舱体轴心处的MEMS传感器，所述传感器舱体为316L不锈钢材料，所述MEMS传感器通过定位螺栓固定于所述传感器舱体内，所述MEMS传感器单元两端设有水密接插件，所述水密接插件用于连接所述水密接插缆。
[0012]优选地，所述套管由铝合金管和橡胶软管交替串接而成，所述MEMS传感器单元设置于所述铝合金管的后端。
[0013]优选地，每节所述铝合金管的内径为40mm、外径为50mm、长度为1000mm，相邻两个所述铝合金管之间通过所述橡胶软管进行柔性连接。
[0014]优选地，所述控制基点包括电子舱和水泥块，所述电子舱内嵌于所述水泥块内，两条所述姿态传感器阵列的一端分别通过所述水密接插缆连接所述电子舱；所述电子舱内设置有锂电池、控制板、采集板及通讯模块，所述锂电池为所述控制板、采集板、通讯模块和MEMS传感器供电，通过所述控制板控制所述采集板采集MEMS传感器数据，并通过所述通讯模块将数据上传于水面上位机界面，显示获取所得的海底管道表面形变状态数据及海床沉降状态数据。
[0015]优选地，所述定位环为环形结构，所述定位环包括两个半圆弧状的不锈钢环、螺栓固定结构和管夹；两个半圆弧状的不锈钢环一端铰接连接，另一端通过螺栓固定结构连接，所述管夹固定于所述定位环上，所述姿态传感器阵列的外部套管穿过所述管夹由所述管夹固定于所述定位环上。
[0016]优选地，所述定位环设置有两个，两个所述定位环之间的管道为海底管道监测区域；布置于控制基点与海底管道之间的所述姿态传感器阵列一端连接其中一个所述定位环，另一端连接所述控制基点；另一条所述姿态传感器阵列连接于两个所述定位环之间。
[0017]优选地，布置于控制基点与海底管道之间的所述姿态传感器阵列垂直于所述海底管道。
[0018]本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0019]1、本专利技术提供的海底管道变形监测装置，方便携带与布放，简单便捷操作成本低，具有较强的科研效益和经济效益，通过海底管道位移监测技术服务，监测海底管道长期的位移变化过程，为管道沉降变形提供预警；装置整体结构简单，无须额外ROV、钻进电机等设备，能在很大程度上降低成本。
[0020]2、本专利技术提供的海底管道变形监测装置，基于套管的保护，能将原本柔性的监测装置布放于指定位置管段上方。为保证MEMS传感器阵列在水下40m防水性、耐压性以及防腐蚀性能，根据MEMS传感器结构设计传感器舱体尺寸，使用316L不锈钢材料，更好的提高传感器舱对环境的适应性，温度过高或者过低，都不会影响316L不锈钢的耐腐蚀能力，保证传感阵列长期监测的稳定性。
[0021]3、本专利技术提供的海底管道变形监测装置，采用被传感器舱包裹保护的MEMS传感器组成的多个MEMS传感器单元，在安装固定至指定管段位置后，MEMS传感器模块获取得初始角度位置数据，当装置所在位置的管段位移形变时，MEMS传感器模块也随之产生位移角度变化，进而将自身的位移变化通过采集电路板采集并存储数据，实现海底管道长期位移变化监测，并可通过监测数据设置管道位移预警系统。
[0022]4、本专利技术提供的海底管道变形监测装置，采用水泥块控制基点、定位环为姿态传
感器设定了监测基点，可根据与基点间的相对姿态变化计算海底管道表面形变及海底管道监测区海床的整体沉降变化，保障了监测数据的可靠性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术中海底管道变形监测装置的整体结构示意图；
[0025]图2为本专利技术中姿态传感器阵列的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术中控制基点的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术中MEMS传感器单元的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术中定位环的结构示意图；
[0029]图中：1为姿态传感器阵列；1
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1为MEMS传感器单元；1
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2为套管；1
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3为水密接插缆；1
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1为传感器舱体；1
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2为MEMS传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底管道变形监测装置，其特征在于：包括姿态传感器阵列、控制基点和定位环；所述姿态传感器阵列设置有两条，一条所述姿态传感器阵列布置于控制基点与海底管道之间，用于监测海底管道监测区域的整体沉降状态，另一条所述姿态传感器阵列沿着所述海底管道铺设方向布置于待测所述海底管道上，用于监测海底管道的表面形变状态；所述控制基点用于采集姿态传感器阵列的数据，并通过通讯模块将数据上传于水面上位机界面，显示获取所得的海底管道表面形变状态数据及海床沉降状态数据；所述定位环设置于所述海底管道上，用于固定所述姿态传感器阵列于所述海底管道上。2.根据权利要求1所述的海底管道变形监测装置，其特征在于：所述姿态传感器包括以阵列式布置的多个MEMS传感器单元、套管和水密接插缆，各所述MEMS传感器单元通过所述水密接插缆以柔性连接方式依次串接，形成MEMS传感器阵列，所述MEMS传感器阵列整体贯穿于套管内，所述MEMS传感器阵列通过所述水密接插缆连接所述控制基点。3.根据权利要求2所述的海底管道变形监测装置，其特征在于：所述MEMS传感器单元包括传感器舱体和设置于所述传感器舱体轴心处的MEMS传感器，所述传感器舱体为316L不锈钢材料，所述MEMS传感器通过定位螺栓固定于所述传感器舱体内，所述MEMS传感器单元两端设有水密接插件，所述水密接插件用于连接所述水密接插缆。4.根据权利要求3所述的海底管道变形监测装置，其特征在于：所述套管由铝合金管和橡胶软管交替串接而成，所述MEMS传感器单元设置于所述铝合金管的后端。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，任雪玉，彭晓清，戴文迪，周琦骁，金章勇，周朋，梁涛，高峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：