海洋平台结构健康监测方法综述
- 格式:doc
- 大小:196.50 KB
- 文档页数:16
海洋生态系统健康指标评价方法比较叙述海洋生态系统是地球上最大的生态系统之一,对人类和其他生物群体的生存和繁衍起着重要的作用。
然而,由于人类活动的影响,海洋生态系统面临着各种威胁和破坏,因此评价海洋生态系统的健康状况变得至关重要。
本文将比较和叙述几种常见的海洋生态系统健康评价方法。
1. 指标法指标法是一种常见的海洋生态系统健康评价方法,它通过对一系列指标的观测和分析来评价生态系统的状态。
这些指标可以包括物理、化学和生物学指标。
物理指标可以反映水质、温度和盐度等因素,化学指标可以评估水体中的污染物含量,而生物学指标则关注海洋生物的物种多样性和数量。
通过对这些指标的监测和比较,可以评价海洋生态系统的健康程度和环境质量。
2. 生态足迹分析生态足迹分析是评价海洋生态系统健康的另一种方法,它考虑到了人类活动对海洋生态系统的影响。
生态足迹分析通过比较人类活动的资源消耗和生态系统的承载能力来评价生态系统的健康程度。
如果人类活动使用的资源超过了生态系统的可承载能力,就会对生态系统造成压力和破坏,从而影响其健康状态。
3. 生物指示剂生物指示剂是一种利用特定生物种群或物种的生理和生态特征来评估环境健康和环境质量的方法。
在海洋生态系统评价中,常常使用某些敏感指示生物来作为评价的依据。
这些指示生物对环境变化较为敏感,通过观察它们的数量、分布和生理状况,可以推断出生态系统的健康状况。
4. 模型模拟模型模拟是一种基于计算机模型和数学方法来评估海洋生态系统健康的方法。
通过建立相应的数学模型,可以模拟和预测不同参数对海洋生态系统的影响,从而评估其健康状况。
模型模拟方法可以考虑到各种因素的相互作用和复杂性,能够提供较为全面和准确的评价结果。
5. 综合评价方法综合评价方法是将多个评价指标和方法进行整合,通过综合考虑各种因素来评估海洋生态系统的健康程度。
综合评价方法可以将不同的评价结果和指标加权组合起来,从而更全面地了解海洋生态系统的健康状况。
结构健康监测综述发布时间:2021-07-06T10:32:34.840Z 来源:《基层建设》2021年第10期作者:望辉[导读] 摘要:结构健康监测是指利用现场的无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到识别结构损伤或退化的目的。
广州建筑股份有限公司广东广州 510000摘要:结构健康监测是指利用现场的无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到识别结构损伤或退化的目的。
对结构进行长期的健康监测,可以从科学的角度对结构从施工阶段和竣工投入使用后的整个服役期的运行状况进行监测和评估。
关键词:结构健康;监测;系统引言近年来,随着科学技术的迅速发展和快速发展的中国建筑行业,极大的推动了我国经济和基础设施建设的发展。
当建筑给我们生活质量带来改善和提高的同时,不容忽视的是建筑行业的快速发展与建筑结构安全之间的矛盾也日益突出。
近年来,国内外的工程事故层出不穷。
如桥梁的突然折断、建筑骤然倒塌等,造成了重大的人员伤亡和财产损失,已经引起人们对于重大工程安全性的关心和重视。
如何通过科学的手段来获得结构整个生命周期的健康状况,评价其是否安全可靠,以便为结构施工、维护及改建做出正确决策和避免建设高峰带来的事故高峰,保证人民生命财产安全,合理的结构健康监测已发展为当前土木工程研究的一个重要课题。
1结构健康监测的发展及研究现状[1]结构健康监测技术起源于20世纪50年代,最初目的是进行结构的载荷监测。
随着结构日益向大型化、复杂化和智能化发展,结构监测技术的内容逐渐丰富起来,不再是单纯的载荷监测,而是向结构损伤检测、损伤评估、结构寿命预测乃至结构损伤的自动修复等方面发展。
结构健康监测的前提是从工程结构中提取能够反映结构特征的参数信号,如应力、应变、温度、变形、速度、加速度、位移等局部或整体信号,然后利用合理有效的信息处理方法从采集的原始数据中提取结构损伤和老化信息,对结构所承受的载荷和结构运营状况进行监测,为结构的安全使用和维护工作提供参考,达到降低维护费用,预报灾难性事件的发生并将损失降低至最小的目的。
海洋平台结构健康监测方法研究的开题报告一、选题背景和意义近年来,随着我国海洋经济的快速发展,油气、风电等海上工程的建设越来越多。
然而,在恶劣的海洋环境下,海洋平台结构的健康问题、安全问题时刻存在,如何及时、准确地监测海洋平台结构的健康状况,成为了一个非常重要的问题。
现有的海洋平台结构健康监测方法多为传统手段,如安装振动传感器、应变计等传感器进行实时的现场监测,并随时传回数据中心。
然而,这种监测方法需要频繁维护和校准传感器,在海上环境下非常的困难,而且对于长期和大范围监测来说,成本和维护难度非常大。
因此,开发先进的、可靠性高的海洋平台结构健康监测方法,成为了当前急需解决的问题与挑战。
二、研究目的和内容本项目旨在开发一套新型的海洋平台结构健康监测方法,该方法能够在保证监测准确性的同时,具有高效、低成本、易维护等特点。
本项目计划完成以下内容:1. 研究不同类型海洋平台结构的健康监测方法,分析各种监测方法的优缺点。
2. 开发基于无线通信技术和物联网技术的海洋平台结构健康监测系统,该系统能够实现对海洋平台结构的远程监测和数据传输。
3. 设计可靠的数据处理算法,对传回的原始数据进行处理和分析,准确评估海洋平台结构的健康状况。
4. 进行海洋平台结构健康监测系统的实际应用,对该系统进行实地测试和验证,评估监测效果和应用前景。
三、研究方法本项目将采用以下研究方法:1. 文献研究法:通过查阅前人的相关研究成果和论文,总结不同类型海洋平台结构的健康监测方法,分析各种监测方法的优缺点。
2. 模拟试验法:通过搭建海洋平台结构的模型,模拟实际情况下的海洋平台结构受力情况和变化规律,对不同的监测方法进行试验和对比。
3. 数据处理和算法设计法:对传回的原始数据进行处理和分析,结合海洋环境、材料特性等多方面的因素,设计可靠的数据处理算法,准确评估海洋平台结构的健康状况。
4. 实地测试法:对研究成果进行实地测试和验证,评估监测效果和应用前景。
海洋生态系统健康监测与管理随着人类经济发展和全球化进程的推进,海洋生态系统受到了严重的威胁和压力。
为了保护和维护海洋生态系统的健康,监测和管理工作变得尤为重要。
本文将重点探讨海洋生态系统的监测与管理,以期提供一些有效的解决方案。
一、海洋生态系统监测1. 监测对象海洋生态系统监测的对象包括海洋生物多样性、底栖生物群落、海洋水质、气候变化等。
通过对这些指标的监测,可以了解海洋生态系统的健康状况,并及时采取相应的保护措施。
2. 监测方法海洋生态系统监测的方法包括实地调查、遥感技术和海洋生物标志物检测等。
实地调查是重要的监测手段,通过收集样本和记录数据,可以全面了解海洋生态系统的现状。
遥感技术可以通过卫星图像获取大范围的海洋生态信息,提供全球的监测数据。
海洋生物标志物检测是一种新兴的监测方法,通过检测海洋生物的基因和代谢产物,可以了解其受到的压力和生理状态。
二、海洋生态系统管理1. 法律法规海洋生态系统管理需要建立健全的法律法规体系。
各国应加强海洋环境保护立法,制定相关法规,规范海洋经济活动,保护海洋生态系统。
同时,国际间也需要加强合作,通过签署国际公约和协议,共同管理和保护全球海洋生态系统。
2. 生态保护区建设建立生态保护区是一种有效的海洋生态系统管理措施。
生态保护区可以有效限制人类活动对海洋生态系统的破坏,保护珍稀物种和重要栖息地。
通过划定不同类型的生态保护区,可以实现对海洋生态系统的全面管理和保护。
3. 跨界合作海洋生态系统的保护和管理是全球性的任务,需要各国共同合作。
国际组织和跨国企业应加强合作,共同开展海洋生态系统监测和管理工作。
通过交流经验和技术,共同解决海洋生态系统面临的各种问题。
三、海洋生态系统健康监测与管理的挑战与展望1. 挑战海洋生态系统健康监测与管理面临着一些挑战。
首先,海洋生态系统是复杂的生物、物理和化学系统,监测和管理的难度较大。
其次,不同国家和地区之间的法律法规和标准存在差异,跨界合作存在一定的难度。
海洋环境监测评价方法及技术研究综述随着全球海洋环境问题的日益严重,海洋环境监测与评价显得尤为重要。
海洋环境监测评价方法及技术的研究成为了国内外学者们关注的焦点。
本文将对海洋环境监测评价方法及技术的研究现状进行综述,并探讨其在未来发展中的前景。
海洋环境监测涉及到对海洋生态系统的各个方面进行综合评估,评价方法主要包括物理、化学和生物监测指标等。
物理监测指标主要包括海水温度、盐度、流速、水深等,通过对这些指标的监测,可以研究海洋环流、气候变化等影响因素。
化学监测指标主要包括海洋污染物的含量和分布情况,通过对这些指标的监测,可以评估海洋环境的污染程度以及污染物的来源和迁移。
生物监测指标主要包括海洋生物的多样性、寿命以及生态系统功能等,通过对这些指标的监测,可以了解海洋生态系统的健康状况和生物多样性的变化情况。
在海洋环境监测评价技术方面,遥感技术、传感器技术、分子生物学技术等起到了重要作用。
遥感技术利用卫星和飞机等载体,通过获取海洋表面特征和数据,实现对大范围海域的监测。
传感器技术则可以对特定物理和化学指标进行实时监测,提供精确的数据支撑。
分子生物学技术则通过分析海洋水样中的DNA、RNA等分子信息,可以了解海洋生物的种类和数量等信息。
目前,海洋环境监测评价方法及技术在以下几个方面存在一些问题和挑战。
首先,监测指标的选择和准确性需要进一步提高。
目前常用的监测指标仍然存在一定的局限性,不能全面反映海洋环境的变化情况。
其次,监测范围和时间需要扩大。
海洋环境是一个广阔而复杂的系统,需要更多的监测数据来获取全面的信息。
此外,监测数据的处理和分析也需要进一步完善,能够更好地挖掘数据中潜在的信息,提高评估的准确性。
为了解决上述问题,海洋环境监测评价方法及技术将向以下几个方向进行发展。
首先,将综合利用多种监测手段和数据源,实现监测指标的全面性和准确性。
例如,可以结合遥感技术和传感器技术,获取多维度的海洋环境数据,从而全面评估海洋生态系统的健康状况。
海洋平台设施中的海洋观测与监测技术近年来,随着全球对海洋资源的关注和需求的增加,海洋观测与监测技术在海洋平台设施中的重要性日益凸显。
海洋观测与监测技术是指利用各种设备、仪器和方法来收集海洋数据、观测海洋环境,并对海洋状况进行监测和评估的一系列科学技术。
海洋平台设施中的海洋观测与监测技术可以帮助我们深入了解海洋环境的状况,包括海水温度、盐度、溶解氧含量、浊度等指标的变化。
这些数据的采集不仅有助于预测海洋的变化趋势,更重要的是提供了基础数据,为科学研究、海洋资源开发、环境保护、海洋灾害防治等提供了有力支持。
海洋观测与监测技术主要包括以下几种:浮标观测技术、水下观测技术、遥感技术和传感器技术。
浮标观测技术是通过在海洋中部署浮标来获取海洋数据的一种方法。
浮标通常包括各种传感器和仪器,可以实时测量并记录海水的温度、盐度、氧含量、海浪高度、流速等参数。
这些浮标广泛分布在全球海域中,通过无线通信系统将数据传输回地面监测中心,然后进行数据分析和处理。
浮标观测技术的优点在于可以实时监测海洋环境并提供数据支持,但成本较高,并且在海洋条件较恶劣的情况下稳定性可能较差。
水下观测技术是利用水下设备对海洋环境进行观测和监测的一种方法。
水下观测设备可以直接浸入海水中,通过感应器和摄像机等设备收集数据。
这些设备通常安装在潜艇、水下无人机或潜水器上,可以在深海和遥远海域进行海洋观测和监测。
水下观测技术的优点在于可以获取准确的海洋环境数据,并且对海洋生物和海底地质等方面的观测也非常有用。
然而,水下观测技术的成本较高且存在一定的技术挑战,如探测范围受限、设备稳定性等。
遥感技术是利用卫星、飞机等载体通过遥感传感器观测和探测海洋环境的一种方法。
遥感技术可以获取大范围的数据,包括海洋表面温度、悬浮物浓度、叶绿素含量、海洋风速和海浪高度等参数。
这些数据的获取对于海洋资源开发和环境保护等具有重要意义。
遥感技术的优点在于覆盖范围广,具有较高的时间和空间分辨率,但其对云层、雾霾等自然因素的干扰较大。
海洋生态系统的监测与评估方法海洋,占据了地球表面约 71%的面积,是生命的摇篮,也是地球上最为神秘和复杂的生态系统之一。
海洋生态系统对于全球气候调节、生物多样性保护以及人类的经济和社会发展都具有至关重要的意义。
然而,随着人类活动的不断加剧,如过度捕捞、海洋污染、温室气体排放等,海洋生态系统面临着前所未有的压力和挑战。
为了更好地保护和管理海洋生态系统,我们需要对其进行有效的监测和评估。
一、海洋生态系统监测的重要性海洋生态系统监测是了解海洋生态系统健康状况和变化趋势的重要手段。
通过监测,我们可以及时发现海洋生态系统中出现的问题,如物种减少、栖息地破坏、水质恶化等,为制定相应的保护和管理措施提供科学依据。
监测还可以帮助我们评估人类活动对海洋生态系统的影响,从而采取有效的措施来减少这些影响。
例如,通过监测海洋中的污染物浓度,我们可以了解工业排放和农业面源污染对海洋环境的危害程度,并制定相应的减排政策和措施。
此外,海洋生态系统监测对于海洋资源的可持续利用也具有重要意义。
通过监测海洋生物资源的数量和分布情况,我们可以合理规划渔业捕捞,避免过度捕捞导致渔业资源的枯竭。
二、海洋生态系统监测的方法1、物理监测物理监测主要包括对海洋温度、盐度、深度、海流、波浪等物理参数的监测。
这些参数对于海洋生态系统的结构和功能具有重要影响。
例如,温度和盐度的变化会影响海洋生物的分布和生长繁殖,海流的变化会影响营养物质的输送和海洋生物的迁徙。
常用的物理监测方法包括使用温度计、盐度计、测深仪、流速仪等仪器进行现场测量,以及利用卫星遥感技术获取大面积的海洋物理参数信息。
2、化学监测化学监测主要包括对海洋中的营养盐、溶解氧、酸碱度(pH 值)、重金属、有机污染物等化学物质的监测。
这些化学物质的浓度和分布情况直接影响着海洋生物的生存和生长。
营养盐(如氮、磷、硅等)是海洋浮游植物生长所必需的物质,其浓度的变化会影响浮游植物的生产力,进而影响整个海洋食物链。
海洋工程结构健康监测技术研究在当今时代,随着人类对海洋资源的开发和利用不断深入,海洋工程结构的规模和复杂性日益增加。
从海上石油平台到跨海大桥,从海底隧道到海洋牧场,这些海洋工程结构在为我们的生产和生活带来巨大便利的同时,也面临着各种严峻的挑战。
海洋环境的复杂性、腐蚀性以及恶劣的气候条件,都可能对这些结构的安全性和可靠性造成威胁。
因此,海洋工程结构健康监测技术应运而生,成为保障海洋工程结构安全运行的重要手段。
海洋工程结构健康监测技术是一种通过对结构的各种物理参数进行实时监测和分析,以评估结构的健康状况和安全性的技术。
它融合了传感器技术、数据采集与传输技术、信号处理与分析技术、结构力学和损伤识别理论等多个领域的知识和技术,是一门多学科交叉的综合性技术。
在海洋工程结构健康监测中,传感器是获取结构信息的关键设备。
常见的传感器包括应变传感器、位移传感器、加速度传感器、压力传感器、温度传感器等。
这些传感器能够实时感知结构的应变、位移、加速度、压力和温度等物理参数的变化,并将这些信息转换为电信号或光信号。
为了适应海洋环境的特殊性,传感器需要具备良好的耐腐蚀性、防水性和抗干扰能力。
例如,在海上石油平台的监测中,通常会使用耐腐蚀的应变片和加速度传感器来监测平台的结构响应;在海底隧道的监测中,则会使用防水性能良好的位移传感器和压力传感器来监测隧道的变形和受力情况。
数据采集与传输系统是将传感器采集到的信号进行处理和传输的重要环节。
由于海洋工程结构通常分布范围较广,监测点众多,因此需要采用分布式的数据采集系统来实现对多个监测点的同步采集。
同时,为了将采集到的数据及时传输到数据处理中心,还需要采用可靠的通信技术,如卫星通信、无线通信和光纤通信等。
在数据传输过程中,需要保证数据的准确性和完整性,同时要考虑数据的加密和安全传输,以防止数据泄露和被篡改。
信号处理与分析技术是对采集到的数据进行处理和分析的核心环节。
通过对数据进行滤波、降噪、特征提取和模式识别等处理,可以提取出反映结构健康状况的有用信息。
海洋监测平台研究综述作者:蔡立鹏蒋海阳谢卓冉杨淼来源:《电脑知识与技术》2023年第36期摘要:该文总结了海洋监测平台的发展和应用。
文中按时间线回顾了基于传感器网络、基于GPRS无线网络、基于物联网以及基于视觉监测的海洋监测平台的演进与应用。
此外,还对监测平台软件进行了分类,包括电脑桌面端软件、Andriod端App以及Web平台软件。
在最后部分得出结论:基于视觉监测的Web平台在海洋监测方面表现出更佳的效果,并设计了水下目标监测可视化Web平台。
该结论与设计对于未来海洋监测平台的发展和设计具有重要的参考意义。
关键词:海洋监测;视觉监测;Web平台中图分类号:TP29 文献标识码:A文章编号:1009-3044(2023)36-0114-03开放科学(资源服务)标识码(OSID)0 引言海洋的覆盖范围辽阔,海洋深处存储了大量的资源,它是人类生存和进步的重要资源。
但随着各国大力开发海洋资源,造成海洋资源浪费以及环境的破坏。
因此为了海洋资源的可持续使用,科学合理的海洋环境监测技术已经成为世界各国关注的重点方向[1-3]。
海洋监测平台按照时间线的发展分为基于传感器网络的、利用GPRS无线网络模块的、基于物联网的、基于视觉监测的。
海洋监测平台软件主要有桌面软件、Android 端App和 Web 平台软件。
平台监测的信息又主要分为水文参数、水下声呐信号和水下光视频信息三种。
1 海洋监测平台发展1.1 基于传感器网络的监测平台随着无线传感器网络和无线通信的快速发展,监测手段逐渐从人工粗放型转向无线监测与智能控制方向。
在这种平台中,传感器节点通过无线网络相互连接,并通过算法对采集到的数据进行处理和分析,最终展示在网络上。
例如,J.V.Capella等人设计了基于传感器网络的分布式系统,通过无线网络连接各个节点,在网络上显示处理后的监测数据[4]。
此外,美国研究人员还运用了传感器技术来构建一个自组织的环境监控系统,该系统通过量测某特定区域的温度和酸碱度等多个因素,以便确定哪类生物能在那个区域内生活并繁衍[5]。
海洋平台结构健康检测方法综述摘要海洋平台由于其重量大,结构复杂,并且长期处于苛刻的腐蚀性环境和多种荷载作用的条件下,其结构健康监测问题已经成为了避免环境灾害以及经济损失、确保安全健康服役所必需面临的问题。
通过对海洋平台健康监测问题的深入研究,总结了近些年来各位专家学者对海洋平台结构检测问题的研究现状,归纳了海洋平台健康监测的研究方向,并介绍了海洋平台健康监测的新方法,对海洋平台健康监测的存在的问题和发展的方向做出了总结。
关键词:海洋平台健康监测振动响应新方法引言随着世界经济迅猛发展,石油天然气的需求量猛增,然陆地的油气供给能力有限,海洋中又蕴藏着丰富的油气资源,所以,海洋油气资源的开发势在必行。
海洋平台作为海上油田开发的主要设备,其投资占到了海洋石油开采总投资的70%左右,一旦发生事故,不仅会带来重大的经济损失和人身伤亡,而且还会带来不良的社会政治影响。
其目前所面临的问题主要有:海洋平台重量大而其结构复杂,长周期在苛刻的腐蚀性环境条件下使用的大型工程结构物,其水下部分结构长期受到海水及海生物的侵蚀、冻融损坏、碱集料反应和化学物质侵袭、地基冲刷、环境载荷等的作用,使得结构的承载力会随着时间推移而降低。
特别是钢结构腐蚀病害而引起的平台耐久性问题,已成为一个突出的灾害性问题;海啸、台风,过往船只撞击海洋平台、火灾、天然气泄漏发生爆炸等偶然事件时有发生,极大威胁着平台的正常使用和耐久性;半潜式平台的浮体与柱、柱与甲板连接处,张力腿平台的浮体与柱、张力腿与浮体连接处以及支撑半潜式、张力腿甲板的刚架结构均是受力极大的危险区域,如果结构不连续、加工或焊接上的缺陷,易形成应力集中,焊接残余应力也会造成材料的局部塑性变形,这样在交变载荷、海水腐蚀等作用下,接头的高应力危险区将会发生疲劳裂纹,并逐渐扩大而导致整个节点的破坏。
另外,由于平台所采用的材料往往含有微小的缺陷,在循环荷载作用下,这些微缺陷(微裂纹和微孔洞)会成核,发展及合并形成损伤,并逐步在材料中形成宏观裂纹。
疲劳损伤是平台设计中的核心问题,已经发生不少海洋平台由于结构连接节点处出现疲劳破坏而引起垮塌的案例。
早期疲劳损伤往往不易被监测到,但其带来的后果是灾难性的。
1969年我国渤海2号平台被海冰推倒,并使一号平台严重受损,造成直接经济损失2000多万元;1974年海冰推倒了渤海四号平台的烽火台;我国从日本进口的“渤海二号”自升式平台,1979年在渤海湾倾覆沉没,死亡72人;我国“爪哇海”(GlomarJavasea)钻井船,1983年在南海的莺歌海海域沉没,死亡81人。
2001年当时世界上最大的半浮动式海上油井平台,巴西P一36号平台沉入大西洋,该平台耗资3.6亿美元,仅事故造成的油井停产就使巴西每天损失300多万美元,该平台的沉没给巴西造成了巨大的经济损失和环境污染问题。
2005年3月15日巴西Roneador油田(离巴西12okm,水深135om,储量30亿桶)的采油平台因天然气泄漏,发生三次爆炸,虽经现场26艘船多日施救,但在3月20日晚上9点30分翻转900,沉人海底。
考虑到安全、环保和经济效益等各方面的因素:一方面不可能大量地拆除旧平台而改建新平台;另一方面,还缺乏一整套有效的平台监测和管理系统,帮助管理者维护平台。
由此,海洋平台健康监测十分重要。
随着石油开采向海洋发展,海洋平台的数量成倍增加,合适的设计方法确保结构能够抵抗住不可预测的载荷造成的损伤,但是损伤在海洋平台结构的服役期间是不可避免的。
结构健康监测技术实际就是传统结构动力学问题的逆问题,通过对结构物进行实时、无损监测全面评估结构物损伤的技术。
确保人的生命安全和减少财产损失的唯一方法是诊断出结构的损伤,并能及时进行修复。
由此可见,提高海洋平台结构及设备的可靠性,确保海洋作业安全的问题日益突出,新平台的质量评价、旧平台的残余寿命估计和在役平台的结构安全保证将成为日益突出的问题,海洋平台结构的健康监测与损伤诊断已成为刻不容缓的重要课题,而且,这一技术的发展将带动陆地重大工程结构健康监测技术的发展和应用,具有广阔的应用前景。
1海洋平台结构健康监测技术1.1海洋平台健康监测现状海洋平台健康监测的研究开始于20 世纪70 年代,研究领域主要涉及裂纹、腐蚀以及结构应力与变形的监测等[1]。
Vandiver[2]和Begg[3]利用固有频率的变化分别研究了一个由船只碰撞引起的钢桩支撑的近海灯塔的损伤监测结果和一个 4.8 米高的北海平台模型的测试结果。
Lolnad 和Dodds[4]对三个北海平台开展了为期6-9 个月的声发射监测,以监测结果为基础,深入研究了平台的状态设置、形状、周围环境对结果的影响以及系统的耗费。
研究发现,谱的变化都在3%以内。
Osegueda[5]基于某90 英寸高的导管架海洋平台模型的动力特性改变研究项目,提出识别与固有频率有关的振型是利用固有频率的改变准确识别模型损伤的基础。
Hamamoto 和Swamidas 等[6]发现了一种新技术可以应用于三角架塔式平台模型损伤的识别。
根据位移传感器和应变计测得的频响函数(FRFs)实现对振型、频率和阻尼比变化的监测,利用最大变化的传感器的位置来推断损伤位置。
Kondo 和Hamamoto[7]为了实现海洋平台损伤检测的目的,通过分析模态曲率变化初步确定损伤区域,然后结合逆模态扰动法实现损伤单元定位和损伤程度评估。
Brincker[8]等在测量海洋平台结构加速度时程时,应用了自回归移动平均模型,可以估算平台模型阻尼水平和固有频率的变化,从而确定由损伤、环境条件的变化和海生物附着等造成的结构固有频率的变化情况。
Stubbs 和Kim[9]运用一种新的损伤检测方法实现了损伤程度评估和离岸结构损伤定位。
这种方法假定结构损伤前的模态参数未知,实测损伤结构的固有频率和振型。
通过数值仿真,虽然高估了损伤程度,但精确识别了损伤位置。
Hanesn[10]总结了固定式海洋平台结构安全监测技术现状,展望了以后的技术发展趋势,他认为完成海洋平台健康监测的重要技术手段是以环境激励下海洋平台结构动力响应为基础,建立一种以结构的输出信息为主的损伤识别模型,实现结构和损伤单元的定位,再配合有效的局部NDT 技术,最终实现海洋平台寿命的定量监控和有效预警。
RabiulAlam 和Swamidas[11]对钢制导管架海洋平台的裂纹检测采用了位移和应变响应的研究方法。
通过数值模拟分析一种理想化的三维空间结构,运用ABAQUS 软件分析其全局和局部响应,发现在裂纹周围的应力和应变变化明显,而以焊趾处的变化最为突出。
Nichols[12]研究了环境激励和经验模型在海洋平台健康检测中所起的作用,并对两种简单的海洋平台结构模型施加遵循Pierson-Moskowitz 波谱分布的随机激励,以未损伤结构输出响应为基础,判断损伤发生时的结构响应,实现了对海洋平台结构刚度退化的健康检测。
国内的研究主要是通过测试固有频率、模态分析、频率响应、经验模式分解、小波分析等方法实现对海洋平台的健康检测。
窦润福等[13]介绍了轴载荷和面内弯曲载荷作用下,34 只大尺度T 型焊接管节点进行了静力和常幅疲劳试验,分析了疲劳强度随管节点尺度、参数及载荷形式的变化情况,对管节点的膜应力、热点应力、应力分布、弯曲应力、疲劳寿命及裂纹扩展数据等进行了研究。
贾星兰[14]选用海洋平台用钢ASTMA131 焊接接头试样,针对交变载荷作用下海洋平台的低温疲劳问题,对焊接接头处低温疲劳裂纹扩展速率等进行了研究,分别得出了低温与室温下的da / dN ΔK曲线。
张兆德[15]针对浅海导管架式平台,利用有限元分析方法,计算其固有频率与振型,分析了不同裂纹损伤时的模态参数变化规律,达到了海洋平台损伤检测的目的,促进了平台现场检测的发展。
刁延松等[16]提出了基于神经网络技术的海洋平台结构多重损伤检测方法,并通过数值模拟、冲击响应实验和振动台模型实验验证了该方法的有效性。
利用小波包分析提取特征向量实现结构损伤的检测。
赵玉玲[17]利用频率响应函数的变化对海洋平台进行损伤检测。
赵永涛在对计算模型加以10%噪声的情况下,仍然可以准确识别构件的断裂损伤。
此外,李典庆等[18]提出了一种基于风险的海洋结构物无损检测功能分级方法。
作者根据风险值对无损检测功能进行分级,研究了风险值随检测概率、错误识别概率和裂纹出现概率的变化规律以及风险值对检测费用、维修费用及失效费用的敏感性。
欧进萍等[19]开发了“海洋平台结构实时安全监测系统”应用软件,该系统于1998-1999 年和1999-2000 年的冬季在渤海JZ20-2MUQ 平台上试运行,实时监测了平台两个冬季的安全状况。
1.2现有的海洋平台结构健康监测技术现有海洋平台健康监测主要集中在以下几个方面的;第一方面是环境荷载的监测,第二方面是腐蚀和裂纹的监测,第三是基于振动的健康监测。
其中基于振动的健康监测即为基于振动信号分析的损伤识别方法,简称VSA[20](Vibration Signature A-nalysis)。
现将其在海洋平台上的应用情况如图1:图1各种海洋平台健康检测技术对比振动的损伤识别方法虽然很多,但是由于海洋平台结构复杂所处环境极为恶劣,有效而准确的应用却遇到了极大的困难。
海洋平台人工激励难以施加,环境激励难以测量;平台监测系统不可能对每一个构件都进行监测,加之目前人们对海洋平台在环境载荷激励下响应认识有限和经验的不足,导致个别关键点存在监测上的遗漏,模态参数不能够准确识别,成为困扰海洋平台结构健康监测的瓶颈。
1.3海洋平台健康监测系统海洋平台健康监测及安全评价系统综合了现代传感技术、网络通讯技术、信号处理与分析、数据管理方法、计算机视觉、知识挖掘、预测技术、结构分析理论和决策理论等多个领域的知识,极大地延拓了海洋平台监检测领域的内涵,提高了预测评估。
1.3.1海洋平台结构健康监测系统功能、原理以及组成海洋平台结构健康监测与安全评价系统,总的目标是通过测量反映海洋平台环境激励和结构响应状态的某些信息,实时监测海洋平台的工作性能和评价海洋平台的工作条件,并为海洋平台的养护维修提供科学依据。
与传统的海洋平台检测方法(包括众多的无损检测技术)不同,海洋平台结构健康监测与安全评价系统,重在诊断可能发生结构损伤或灾难的条件和环境因素,评估结构性能退化的征兆和趋势,以便及时采取维修措施。
而传统的检测方法,重在损伤发生后检查损伤的存在,并采取维修加固的手段。
因此,海洋平台结构健康监测与安全评价系统的概念主要功能包括:确认海洋平台的实际性能,,确保达到设计目标;增加对海洋平台结构安全程度的把握,确保海洋平台能长期安全使用;:.服务于海洋平台的施工监测、综合管理系统,减少非重点部位的人工检查次数,在意外发生期间和事后评估安全度,辅助和改进海洋平台的检测方法,为海洋平台的维护决策提供依据;.发展先进海洋平台结构健康监测评估技术和方法。