【技术实现步骤摘要】
一种基于海床滑动过程原位观测设备的工作方法
[0001]本专利技术涉及海洋地质灾害观测领域,具体而言,特别涉及一种基于海床滑动过程原位观测设备的工作方法
。
技术介绍
[0002]近年来,海洋资源开发和海洋工程建设不断推进,保障各种海洋结构物的安全稳定十分重要
。
在此背景下,海床滑动作为诱发结构物失稳的重要因素,愈发受到重视
。
海床滑动会引发管线悬空甚至断裂,或导致平台失稳甚至倾覆等问题,造成严重的生命财产损失与潜在的海洋环境灾难
。
研究海床滑动过程,对于解决海洋工程基础稳定性问题
、
预测地质灾害发生等均具有重要意义
。
[0003]目前,应用于陆上的土体滑动观测技术在国内外已非常成熟,并广泛的应用于陆上工程领域,主要靠光纤
、
位移传感器来监测变形位移量
。
但在深海中海床滑动过程的观测技术难度较大,已成为当前海洋地质灾害研究的难点与热点
。
技术实现思路
[0004]为了弥补现有技术的不足,本专利技术提供了一种基于海床滑动过程原位观测设备的工作方法,设备包括上部测量装置及下部固定装置,布放及回收采用辅助船水面脱钩释放及
GPS
定位人工回收的方式,可实现海床滑动过程原位长期观测
。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的:一种海床滑动过程原位观测设备,包括上部的测量装置及下部的固定装置,观测装置外部为外壳,内部为承压玻璃舱, ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种海床滑动过程原位观测设备的工作方法,海床滑动过程原位观测设备包括上部的测量装置(1)及下部的固定装置(2),其特征在于,所述观测装置(1)外部为外壳(
11
),内部为承压玻璃舱(
12
),承压玻璃舱(
12
)的舱体中部安装有中部固定板(
13
)与底部固定板(
14
),中部固定板(
13
)的中部贯穿安装有高精度三轴加速度传感器(
151
),高精度三轴加速度传感器(
151
)的上方设置有有压力传感器(
152
),底部固定板(
14
)的下表面安装有采集存储控制系统(
16
),中部固定板(
13
)的上表面安装有水声通讯装置(
17
)和可充电电池组(
18
),外壳(
11
)的顶部装有脱钩机构(
19
),承压玻璃舱(
12
)外壁上设置有有采集存储控制系统预留接插件(
161
)
、
水声通讯装置预留接插件(
171
)
、
电池组预留接插件(
181
)及熔断装置预留接插件(
191
);所述固定装置(2)包括安装板(
21
)
、
配重支架(
22
)和5个支脚(
23
),配重支架(
22
)为正方形框架,配重支架(
22
)的上表面中心位置固定安装安装板(
21
),安装板(
21
)连接测量装置(1)和固定装置(2),配重支架(
22
)的下表面中心位置和四角均固定安装有支脚(
23
);具体包括以下步骤:
S1、
将测量装置(1)和固定装置(2)进行组装,使用
PC
端连接观测设备,输入采集频率与采集时长;
S2、
利用辅助船的
GPS
定位系统将辅助船开到目标点位,使用辅助船上的缆车将设备下放至海面,进行脱钩释放,设备通过自重下沉至海床表面,固定装置(2)的支脚(
23
)插入海床,使设备随海床进行移动;
S3、
设备中的高精度三轴加速度传感器(
151
)
、
压力传感器(
152
)按照设定的采集频率与采集时长开始数据采集;
S4、
原位观测结束之后,将辅助船开回目标点位,声通甲板单元发送释放指令,声通水下部分接收信号,将信号传输给控制单元,控制单元将指令传送给脱钩机构,脱钩机构工作,将保险丝熔断,设备与固定装置脱离,通过自身浮力上浮至水面;
S5、PC
端通过水密接插件连接观测装置,读取海床滑动过程三轴加速度数据
、
压力数据,进行数据处理后得到海床滑动过程位移变化数据;具体包括以下步骤:
S5
‑
1、
对加速度信号进行预处理:通过去除背景加速度
、
直流分量
、
低通滤波等预处理,得到预处理后的加速度信号;去除背景加速度
、
直流分量的方法为对加速度的原始信号通过
MATLAB
中的
detrend
函数去除;低通滤波则是首先通过
MATLAB
中的
Estimatenoise
函数确定加速度信号的有效频率,然后通过
MATLAB
中的
butter
和
filter
函数设计低通滤波器来进行低通滤波;
S5
‑
2、
使用
PSD 估计法确定最优截止频率;采用
Welch 方法计算加速度信号的 PSD
,对信号进行 PSD 估计,选取最优截止频率;具体包括以下步骤:对于信号 x(t)
,将其分成 N 个重叠的段,每个段的长度为 L
,重叠的长度为
M
;则第
n
个段的起始时间为:第 n 个段的终止时间为:
因此,第 n 个段的时间范围为:对于每个段,使用窗函数 w(t) 对其进行加窗处理;再对每一段根据公式(1)进行快速傅里叶变换,并求得每个频率点的功率谱密度;将每个频率点的功率谱密度进行平均,得到整个信号的 PSD
...
【专利技术属性】
技术研发人员:单红仙,蒿瑞欣,贾永刚,胡聪,李相乾,
申请(专利权)人:中国海洋大学,
类型:发明
国别省市:
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