[0001] 本发明涉及海洋工程技术领域，具体地涉及一种用于单点系泊装置的浮筒结构监测方法和系统。

[0002] 单点系泊(single‑point mooring；SPM)是指海洋工程中通过单点形式系泊在另一个固定式或浮式结构物上，在海上提供一个点来约束浮体的一种方式。其中，单点系泊装置(single point mooring unit)是指具有单点系泊特性的系泊装置，能够用于输送油气的装置。

[0003] 现有技术中，对于大型船舶的加油和卸油方式已经从传统的码头停靠逐步发展为“海上加油站”的方式进行。即，采用单点系泊装置在海上构建一个被约束的单点系泊码头，将单点系泊装置的一端设置输油软管与大型船舶连接，另一端连接海底管线，从而满足大型船舶不用停靠码头就可实现与陆地超远距离的原油输送。

[0004] 其中，浮筒作为单点系泊装置中的重要组成部分，缺乏针对浮筒结构的必要监测手段。例如发明专利文献(CN108008690B)公开了一种单线系泊系统的遥测和助航装置，其通过远程终端单元RTUB采集各个阀和电机的状态来实现在岸上监控浮筒的状态。但该方式中具体的浮筒的结构形状监测是通过CCTV监控(防爆摄像头和水箱)进行的。换言之，其还是通过肉眼判断浮筒的结构是否出现碰撞变形。

[0053] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

[0054] 参见图1至图3所示，图1示出了本申请提供的一种浮筒的一实施例的结构示意图；图2示出了本申请提供的一种用于单点系泊装置的浮筒结构监测方法的一实施例的流程图一；图3示出了本申请提供的一种用于单点系泊装置的浮筒结构监测方法的一实施例的流程图二。

[0055] 在第一方面，本发明采用的技术方案是提供一种用于单点系泊装置的浮筒结构监测方法，浮筒设有沿第一方向延伸的主轴10和旋转平台，旋转平台与主轴10连接，并相对于主轴10进行旋转，其中，主轴10处于固定状态，主轴10朝向旋转平台一侧具有顶部平台11。

[0056] 用于单点系泊装置的浮筒结构监测方法包括：

[0057] 步骤S100获取第一监测点20的第一应力参数和倾角参数。

[0058] 第一监测点20沿第一方向位于顶部平台11，倾角参数包括顶部平台11沿第二方向的X倾角参数和顶部平台11沿第三方向的Y倾角参数。示例性地，在第一监测点20设置应变计和倾角计能够获取顶部平台11的应力参数，其中，测量X倾角参数和Y倾角参数，能够监测顶部平台11的凸起程度。

[0059] 其中，本申请采用的应变计为振弦式应变计，其监测原理主要是基于当被测结构物发生变形，将带动表面应变计变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。其中，应变计所测量的数值为应力参数。

[0060] 倾角计用于监测顶部平面的X、Y轴的倾斜状态。示例性地，当顶部平台11出现形变时，其会出现凹陷、凸起等明显出现与顶部平面呈现倾斜角度的状况。

[0061] 步骤S110，确定第一应力参数大于第一标准应力参数。

[0062] 应变计将检测的第一应变参数传输至第一信号采集单元52，由第一信号采集单元52基于该数据与第一标准应力参数进行比较。

[0063] 步骤S120，确定倾角参数大于标准倾角参数。

[0064] 当需要测量水平面的倾斜程度时，至少设置两个倾角计，其中，第一倾角计测量X倾角参数，第二倾角计测量Y倾角参数，其中，基于第二方向设置标准X倾角参数，基于第三方向设置标准Y倾角参数。

[0065] 步骤S130，发送第一警报信息，第一警报信息包括第一应力参数和倾角参数。

[0066] 当任一数值超过对应标准值时，均触发警报状态。此外，还能够为倾角计设置加速度阈值，当倾角计监测到顶部平台11突起，且突起加速度(即、倾角变化率)超过加速度阈值时，同样发送第一警报信息。

[0067] 步骤S200，获取第二监测点30的第二应力参数。

[0068] 设置第二监测点30位于主轴10的侧壁，并沿第一方向位于水平面以上，使得对第二监测点30进行监测时，能够对浮筒中部的结构进行监测。其中，第二应力参数的获取方式与第一应力参数相同。

[0069] 步骤S210，确定第二应力参数大于第二标准应力参数。

[0070] 由于浮筒的中部和上部所述环境不同，其在正常使用状况下所承受外界冲击的概率以及遭受冲击时的受压程度也是不同的。因此工作人员根据实际情况调试第一标准应力参数和第二标准应力参数。

[0071] 步骤S220，发送第二警报信息，第二警报信息包括第二应力参数。

[0072] 当第二应变参数高于预警值时，立即发送警报。从而有效地实现对难以人工接触检查的部位实现实时监控。

[0073] 结合第一监测点20和第二监测点30进行监测，从而实现对浮筒的主体部分进行实时监测。正常状态时，第一监测点20获取数据与第二监测点30获取数据还能相互印证。

[0074] 在一些实施方案中，结合图1所示，旋转平台上还设有输油管12；输油管12用于与漂浮油管(图中未示出)连接，在输油管12上增设第三监测点40，能够有效地增强油路输送的安全性，便于工作人员实时监控。

[0075] 其包括：获取第三监测点40的第三应力参数，其中，第三监测点40沿第一方向位于输油管12的侧壁，确定第三应力参数大于第三标准应力参数；发送第三警报信息，第三警报信息包括第三应力参数。

[0076] 在一些实施方案中，对于形变的其他特征参量还包括位移，由于单点系泊装置所采用的浮筒使用场景为近海域，其正常情况下也会往复摆动。因此增设位移参量作为衡量标准，其包括：

[0077] 获取第一监测点20的第一位移参数，其中，第一位移参数为第一监测点20相对于第一基准位的相对位移值；确定第一位移参数大于第一标准位移参数；发送第一警报信息，其中，第一警报信息还包括第一位移参数。

[0078] 获取第二监测点30的第二位移参数，其中，第二位移参数为第二监测点30相对于第二基准位的相对位移值；确定第二位移参数大于第二标准位移参数；发送第二警报信息，其中，第二警报信息包括第二位移参数。

[0079] 示例性地，第一监测点20和第二监测点30还能够增设加速度传感器，测量第一监测点20的第一加速度参数和第二监测点30的第二加速度参数，进而实现第一加速度参数结合第一位移参数获取第一监测点20所受振动的大小，第二加速度参数结合第二位移参数获取第二监测点30所受振动的大小。便于工作人员及时发现振动场景。

[0080] 在一些实施方案中，用于单点系泊装置的浮筒结构监测方法还包括：

[0081] 获取第一时间的第一监测点20的第一应力参数 和倾角参数 获取第二时间的第一监测点20的第一应力参数 和倾角参数 其中，第一时间至第二时间具有设定时间间隔；生成第一应变曲线和倾角变化曲线。获取第一时间的第二监测点30的第二应力参数 获取第二时间的第二监测点30的第二应力参数 生成第二应变曲线。

[0082] 本申请实施例中，根据第一时间和第二时间所测量的数据绘制变化曲线，其中，第一时间、第二时间均为设置的数据采集时间点。根据测量时间生成的各数据变化曲线。即，各数据值在非报警状态下，会根据设定周期通过主控单元55传输值远程监控工作站50，远程监控工作站50接受数据并生成可视图表，便于用户查看、对比。

[0083] 参见图4所示，图4示出了本申请提供的一种用于单点系泊装置的浮筒结构监测系统的一实施例的结构框图。

[0084] 在另一方面，本申请还提供一种用于单点系泊装置的浮筒结构监测系统，结合图1和图4所示，单点系泊装置设有浮筒，浮筒设有沿第一方向延伸的主轴10和旋转平台，旋转平台与主轴10连接，并相对于主轴10进行旋转，其中，主轴10处于固定状态，主轴10朝向旋转平台一侧具有顶部平台11。

[0085] 用于单点系泊装置的浮筒结构监测系统包括：第一传感器终端单元51、第一信号采集单元52、第二传感器终端单元53、第二信号采集单元54和主控单元55。

[0086] 第一传感器终端单元51能够获取第一监测点20的第一应力参数和倾角参数；第一信号采集单元52用于能够第一应力参数大于第一标准应力参数和/或倾角参数大于标准倾角参数。

[0087] 第二传感器终端单元53能够获取第二监测点30的第二应力参数；第二信号采集单元54用于能够第二应力参数大于第二标准应力参数；主控单元55能够向远程监控工作站50发送第一警报信息和第二警报信息。

[0088] 本申请实施例中，在第一监测点20设置第一传感器终端单元51来检测获取数据参量，在第二监测点30设置第二传感器终端单元53来检测获取数据参量，来实现数据化监测浮筒。当其超过设定标准阈值时，及时发送报警信息便于工作人员定点维护或查看。此外，第一传感器终端单元51通过第一信号采集单元52实现数据预处理、第二传感器终端单元53通过第二信号采集单元54实现数据预处理，使得工作人员能够有效获取信息，并远程监控浮筒状态。

[0089] 在一些实施方案中，第一传感器终端单元51设于第一监测点20，并置于第一防爆盒内，其中，第一监测点20沿第一方向位于顶部平台11，第一传感器终端单元51包括第一应变计、第一倾角计和第二倾角计。

[0090] 应变计用于测量顶部平台11的应力参数，第一倾角计用于测量顶部平台11沿第二方向的X倾角参数，第二倾角计用于测量顶部平台11沿第三方向的Y倾角参数。

[0091] 第二传感器终端单元53设于第二监测点30，并置于第二防爆盒内，其中，第二监测点30位于主轴10的侧壁，并沿第一方向位于水平面以上，第二传感器终端单元53包括第二应变计，第二应变计用于测量主轴10的侧壁的第二应力参数。

[0092] 本申请实施例中，由于浮筒装置处于防爆区域中，分别设置第一防爆盒和第二防爆盒用于容置第一传感器终端单元51和第二传感器终端单元53，使得现有的传感器设备(例如应变计和倾角计)能够不进行防爆改装，从而大幅降低监测成本。

[0093] 示例性地，第一传感器终端单元51还包括第一位移传感器，第一位移传感器位于第一防爆盒内，并用于检测第一监测点20相对于第一基准位的第一位移参数；第二传感器终端单元53还包括第二位移传感器，第二位移传感器位于第二防爆盒内，并用于检测第二监测点30相对于第二基准位的第二位移参数。

[0094] 其中，位移传感器还设有水平安装板，因此，在第二防爆盒外还设置水平架，以保持第二防爆盒处于水平状态。

[0095] 在一些实施方案中，第一信号传输单元和第二信号传输单元均置于防爆盒内，其中，防爆盒外部还设有防爆无线传输天线。

[0096] 本申请实施例中，顶部平台11位于主轴10与旋转平台连接处，因此，顶部平台11的第一监测点20与第二监测点30之间无法实现有线连接，且主控单元55位于旋转平台，增设防爆无线传输天线，使得数据能够顺利传输。

[0097] 在一些实施方案中，第一传感器终端单元51和第二传感器终端单元53分别设有放大器。

[0098] 本申请实施例中，增设放大器与传感器设备配合使用，能够有效地第一传感器终端单元51和第二传感器终端单元53的数据测量灵敏度。

[0099] 在一些实施方案中，旋转平台上设有罗经和风向仪，罗经和风向仪分别与主控单元55连接，其中，罗经能够测量偏转值，并传输至主控单元55，偏转值为旋转平台相对基准向的偏转角度值；风向仪能够获取环境风向值，并传输至主控单元55。

[0100] 由于浮筒的上平台不断旋转，因此，单靠风速和风向无法准确测量来风的实际风向，增设罗经，能够便于主控单元55能够根据罗经测量的偏转值对环境风向值进行风向补偿，从而测算出准确的风向，便于工作人员基于准确风向对第一监测点20和第二监测点30的测量数据进行分析。

[0101] 上述基准向为用于计量其他方向的基准方向，例如正北向；基准位包括第一基准位和第二基准位，是用于计量位移参量的基准点位。其中，偏移基准位所产生的位移，本申请对其方向不做限定，仅测量获取其位移值。

[0102] 以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均应携带在本发明的保护范围之内。