完整性监测系统和监测静止结构的完整性的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于监测静止结构的至少一部分的完整性的完整性监测系统。该系统包括用于检测作为时间的函数的振动的振动传感器、计算机、用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置、用于获取可移动物体例如船只、车辆或挖掘工具的作为时间的函数的位置数据的装置，其中可移动物体包括发射器，并且当可移动的物体处于距监测点的选定距离内时将作为时间的函数的位置数据传输给计算机。监测点包括待监测的静止结构部分并且振动传感器布置成检测监测点内的振动。计算机包括硬件和软件用于将振动数据和作为时间的函数的位置数据进行比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】完整性监测系统和监测静止结构的完整性的方法
本专利技术涉及监测海上或陆上静止结构的至少一部分（例如管道或电力电缆）的完整性的完整性监测系统。本专利技术还涉及监测静止结构的至少一部分的完整性的方法。
技术介绍
公知使用声传感器以监测管线，例如观察钢筋破损或类似情况。例如在US6,082,193中描述了这种监测系统的实例。该监测系统包括声传感器的阵列，其沿着电缆间隔放置并且部署于流体填充的混凝土管线中。传感器被监测以找出声音异常，特别是由于混凝土的钢筋破损而导致的异常。可以由收集的数据找出钢筋破损的位置。声监测系统也已经应用于海上。US7,751,977描述了避免船只和人造结构之间撞击的系统，其中声传感器连接到或者放置于人造结构附近。通过声传感器测量的数据被无线传输给船只。WO03/100453描述了带有若干水听器的声监测系统。借助于声测量，该系统可以发现不平衡、振动和泄漏。US2009/0132183描述了用于监测可操作地连接到光纤的管线的技术，光纤例如可以结合布里渊背向散射和相干瑞利噪音的观察。EP2006654公开了使用水听器的输送和分布管线的声传感器泄漏检测的几种方法。在许多情况中，现有技术的声传感器系统工作良好。然而，总体上需要改进的监测系统，用于监测静止结构的完整性，特别是必须长期（例如几年）保持其所在位置的静止结构的完整性监测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于监测静止结构的至少一部分的完整性的完整性监测系统，该完整性监测系统对于静止结构提供高安全性并且同时相比于其高的有益效果能以较低的成本提供。本专利技术的完整性监测系统在权利要求和下列说明、实例及附图中限定。本专利技术及其实施方式的进一步的优点将会由从属权利要求以及下列说明、实例和附图清晰体现。应当强调，当在此使用时，术语“包括”应解释为开放性的术语，即其应当理解为列举了具体陈述的特征，如元件、单元、整体、步骤、部件及其组合的存在，但是并不排除一个或多个其它陈述特征的存在或添加。本专利技术范围和优选范围内涵盖的所有特征可以采用各种方式在本专利技术的范围内结合，除非有具体原因不能结合这个特征。本专利技术的完整性监测系统的核心特征是该完整性监测系统被布置成或者能够从至少两个不同的来源获取数据并且结合和/或比较这些数据。由此可以用非常简单的方式使该完整性监测非常可靠。此外，该完整性监测系统能以经济上有吸引力的方式提供和操作以监测静止结构的至少一部分。术语“静止结构”在此用于表示在未损坏条件中保持在总体上静止位置中且可选地由于自然环境的影响，例如风和/或水而受到有限运动的任何固体结构。例如，如果静止结构是海下结构，则例如当水下的水流引起振动时，例如由于如沙丘的移动的沉积物导致的海床中的变化可能在一个实施方式中导致静止结构的自由进水。静止结构的其它实例在下面给出。在下面的叙述中，术语“静止结构”包括静止结构的整体或一部分，除非另外具体说明。本专利技术的用于监测静止结构的至少一部分的完整性的完整性监测系统至少包括：-振动传感器-计算机；-用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置；和-用于获取和传输作为时间的函数的位置数据的装置。应当注意，完整性监测系统可以包括以下描述的另外元件和/或功能。此外，应当注意，计算机可以集成在完整性监测系统的任何其它元件中，例如计算机或其一部分可以与振动传感器结合。计算机可以是任何类型的计算装置或装置的一部分。计算机在此定义为能够计算数据的装置。换句话说，计算机可以接收数据并且可以被编程以利用接收的数据进行计算。计算机可以是能接收输入数据、处理数据、并且以有用的格式提供输出的可编程机器。存储器通常是计算机的集成部分或者它与计算机数据通信。计算机优选使用（一个或多个）数字操作系统操作，并且优选使用集成电路技术并且包括微处理器。在大多数的情况中，优选地，计算机是PC、或包括PC、或是PC的一部分，其中一个或多个计算元件可以结合到系统的另一个元件或其它元件中，例如通过嵌入这种其它元件中。“数据”表示任何种类的数据，但是在大多数情况中将会以数字数据信号或模拟数据信号或结合的形式，其例如使用图形卡或其它数据转换元件转换的。“作为时间的函数的位置数据”还将会被称为“位置（h）”并且表示在给定时间的物理位置。位置可以与海下结构相关或在地理坐标中。时间可以是从已知的（例如选定的）起始点经过的时间的形式或者其可以在标准时间例如航海标准时间或UTC（协调世界时）或其它标准时区中。“完整性监测”表示该监测至少能够检测待监测的海下结构部分是否严重损坏，例如阻碍其正常操作的损坏。优选地，完整性监测足够敏感以甚至能够监测海下结构的更轻损坏或者甚至能够通过监测表明海下结构损坏危险增大的参数而防止损坏。“振动”在此应当被理解为表示任何波长的振动，然而特别是声振动，其在此应当理解为表示在液体并且可选地在固体中的机械波。完整性监测系统包括：至少一个振动传感器，用于检测作为时间的函数的振动；计算机；传输装置，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机；用于当可移动物体处于距监测点的选定距离内时获取并向计算机传输包括发射器的可移动物体的作为时间的函数的位置数据的装置，其中监测点包括静止结构的部分并且振动传感器被布置成检测监测点中的振动，计算机包括硬件和软件用于将振动数据和作为时间的函数的位置数据进行比较。原则上可移动物体可以是任何种类的可移动物体，其包括发射器以使得其作为时间的函数的位置数据可以直接地或者经由一个或多个其它元件，例如包括卫星、因特网的一个或多个无线传输、全球定位元件或其它传输元件，被传输给计算机。可移动物体例如可以是车辆、飞机、机动工具或船只。以下将会提供进一步的实例。在一个实施方式中，静止结构是基本上固定的结构，例如以静止的方式应用的和/或放置在地上和/或海床上的和/或埋置的和/或沟埋的静止结构。“基本上固定”表示静止结构没有主动地进行移动，即其没有连接到或包括机动单元。优选地，基本上固定的海下结构没有进行超过+-大约20m距离的移动，更优选地，基本上固定的海下结构没有进行超过+-大约10m距离的移动，甚至更优选地，基本上固定的海下结构最大进行至多+-大约5m距离的移动。固定例如可以通过限制或阻挡静止结构移动的锚或锚定结构、一个或多个螺钉/螺母系统或其它固定元件而提供。在一个实施方式中，基本上固定的结构进行由来自环境的非结构化影响所提供的被动移动，例如由来自风或水的影响所直接或间接提供的被动移动。在一个实施方式中，其中静止结构是基本上固定的结构，通过放置在海床上的或埋置的海下结构和/或沟埋的海下结构或通过埋置的非海下结构，该结构被以静止的方式应用。“海下结构”在此表示布置在海面以下的结构或结构部分，从而至少海下结构的待监测其完整性的部分应用于在海面以下。“非海下结构”在此表示不是如上定义的海下结构的结构或结构部分，从而至少非海下结构的待监测其完整性的部分应用于在海面以上。相应地，如果静止结构的一个待监测其完整性的部分在海面以上并且静止结构的另一个待监测其完整性的部分在海面以下，则静止结构可以包括海下结构和非海下结构。术语“沟埋的”用于具体说明海下结构应用于沟槽中，但是没有被沉积物完全覆盖。术语“埋置的”用于具体说明静止结构例如海下结构被沉积物、砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.05 DK PA2010010051.用于监测静止结构的至少一部分的完整性的完整性监测系统，其特征在于，该系统包括用于检测作为时间的函数的振动的至少一个振动传感器、计算机、用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置、用于当在所述静止结构外部的包括发射器的可移动物体处于距监测点的选定距离内时获取并向所述计算机传输所述可移动物体的作为时间的函数的位置数据的装置，其中监测点包括静止结构的所述部分并且振动传感器布置成检测所述监测点内的振动，所述计算机包括用于将振动数据与作为时间的函数的位置数据进行比较的硬件和软件。2.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构是基本上固定的结构。3.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构是放置在海床上的或埋置的海下结构和/或沟埋的海下结构或埋置的非海下结构。4.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构是细长的结构，其长度尺寸是垂直于其长度尺寸测定的其最大尺寸的至少100倍。5.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构是或包括电缆、管道和/或光纤。6.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构是传输静止结构，其选自能够传输电力和/或电磁波的静止结构和能够输送可流动介质的静止结构。7.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构包括电缆，其选自高压电力电缆(在72千伏以上，例如高达550千伏或甚至更高)、中压电力电缆(10-72千伏)、超导电缆、光缆和/或通信电缆。8.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，静止结构包括管道用于输送流体。9.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器是声传感器。10.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器连续操作或以预定时间间隔操作，完整性监测系统包括用于调节振动传感器的操作的调节功能。11.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，该系统包括一个或多个备用的振动传感器，该备用的振动传感器用于替换发生故障的振动传感器和/或用于检验使用中的振动传感器。12.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，系统包括布置成与静止结构直接接触以监测静止结构本身的振动的振动传感器。13.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，系统包括布置成不与静止结构直接接触的振动传感器。14.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器包括至少一个水听器。15.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器是分布式振动传感器。16.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器包括光纤传感器。17.如权利要求16所述的完整性监测系统，其特征在于，光纤传感器利用光纤的极化性质操作。18.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器包括光纤布拉格光栅(FBG)传感器。19.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器集成有传输装置或直接连接到传输装置。20.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，计算机不直接连接到振动传感器，计算机是布置在离振动传感器某一距离处的远程计算机，该距离是至少1m。21.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，计算机直接连接到振动传感器。22.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置包括无线传输和/或经由光纤的传输和/或电力线通信(PLC)。23.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的装置包括记录介质，传输的振动数据包括作为时间的函数的振动并且作为时间的函数的振动数据被延迟。24.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置布置成传输作为时间的函数的振动数据，或布置成在没有时间数据的情况下传输振动数据以及与相应的振动数据相关的时间由系统产生。25.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，用于获取和传输可移动物体的作为时间的函数的位置数据的装置包括接收器，接收器能经由因特网传输、经由人造卫星和/或经由外部天线从可移动物体的发射器直接接收作为时间的函数的位置数据。26.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，用于获取和传输可移动物体的作为时间的函数的位置数据的装置包括记录介质，被传输的作为时间的函数的位置数据被延迟10分钟至30天的延迟时间。27.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，系统包括记录介质用于记录被传输的作为时间的函数的位置数据和/或作为时间的函数的振动数据。28.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，计算机包括硬件和软件，其至少包含用于将作为时间的函数的位置数据与关联至同一时间的振动数据进行比较的处理器，以使得至少能估计振动传感器在给定时间检测到的振动是否为或包括由可移动物体引起的振动。29.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，计算机包括监视器和/或打印机或与其数据通信以显示接收的数据以及振动数据与作为时间的函数的位置数据的比较结果。30.如权利要求1所述的完整性监测系统，包括两个、三个、四个或更多振动传感器，其呈光纤振动传感器的形式。31.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，该系统适合于确定振动相对于振动传感器和/或相对于静止结构的方向。32.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，包括至少一个光纤振动传感器，其中所述振动传感器是分布式或准分布式传感器。33.如权利要求32所述的完整性监测系统，其特征在于，光纤振动传感器和/或计算机适合获取和处理来自光纤振动传感器的多个选定长度段N的输出信号，选定长度段N各自具有至少1m的长度。34.如权利要求33所述的完整性监测系统，其特征在于，光纤振动传感器的多个选定长度段N沿着光纤振动传感器的长度系统地布置。35.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，该系统包括呈离散的传感器阵列形式或呈分布式或准分布式光纤传感器形式的传感器阵列，计算机适合获取和处理来自传感器阵列的振动数据，计算机包括用于确定发出振动的物体的方向、距离和/或速度的软件。36.如权利要求32-35中任一项所述的完整性监测系统，其特征在于，该系统布置成对来自传感器阵列或分布式或准分布式传感器的振动数据执行波束成形函数。37.如权利要求1所述的完整性监测系统，其特征在于，完整性监测系统是离岸的完整性监测系统，静止结构是海下结构并且可移动物体是船只。38.如权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，海下结构是在海下结构的至少一部分中沿基本上垂直的方向延伸的升降器。39.如权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，海下结构包括铺设在海床上的、沟埋的和/或埋置的柔性电缆和/或柔性管。40.如前述权利要求37-39中任一项所述的完整性监测系统，其特征在于，用于获取并向计算机传输作为时间的函数的位置数据的装置包括获取来自自动识别系统(AIS)的数据，数据经由因特网传输、经由船舶交管系统(VTS)和/或经由外部天线从船只的发射器直接获取，船只的发射器是发射机应答器。41.如前述权利要求37中所述的完整性监测系统，其特征在于，经由计算机的因特网获取作为时间的函数的位置数据。42.如前述权利要求37中所述的完整性监测系统，其特征在于，到监测点的选定距离提供了选定的水平区域，且布置系统以使得计算机在所述选定的水平区域内从具有发射器的船只获取作为时间的函数的位置数据。43.如前述权利要求37中所述的完整性监测系统，其特征在于，选择到监测点的选定距离以使得至少有噪声的平均40吨的船只和/或在振动传感器的检测范围内发出大约100db的振动(声音)的船只也在选定距离内。44.如前述权利要求37-39和41-43中任一项所述的完整性监测系统，其特征在于，到监测点的选定距离对应于距海下结构至少100m。45.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，所述一个或多个振动传感器被布置成检测普通的锚降和/或锚在距海下结构100m的距离内沿着海床的拖曳的振动。46.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，所述一个或多个振动传感器布置成检测在监测点的具有低至30db的水平的大约500Hz的振动。47.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，所述一个或多个振动传感器布置成检测在监测点的具有低至30db的水平的从50Hz至1kHz的振动。48.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，所述一个或多个振动传感器布置成检测当船只在距海下结构2km的范围内时在静水由船只引起的低至100db的水平的500Hz至1kHz的振动。49.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器安装在海下结构的安装距离处，所述安装距离高达1km。50.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，振动传感器与海下结构接触或集成在海下结构中。51.如前述权利要求37所述的完整性监测系统，其特征在于，计算机包括至少包含处理器的硬件和软件，用于将作为时间的函数的位置数据与关联至同一时间的振动数据进行比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·R·汉森，L·霍杰加尔德，D·麦沃尔德，
申请(专利权)人：NKT电缆集团公司，丹麦电网公司，
类型：
国别省市：