【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋监测，具体为一种海上风电场桩基础沉降监测系统及方法，尤其涉及压力式海上静力水准仪、相对沉降监测系统及其预警方法。
技术介绍
1、风电作为清洁能源，具有明显的经济效益、社会效益、环境效益，促进进了经济的可持续发展，对带动地方经济发展起到巨大作用。在我国海上风电项目施工技术日益成熟的环境下，海上风电场的建造拥有广阔空间。
2、海上风电观测平台大多采用单桩基基础，直接坐落在海底岩层。桩身不仅承载着风机自重，还面临着海风、浪涌、洋流、潮汐等多方不稳定荷载，同时不稳定的软弱海床面也影响着风电场桩基础的稳定。因此，桩基础的沉降测量至关重要，需要对其不均匀沉降进行监测并及时预警，以便采取措施。然而，目前并未发现有具体的能够及时掌握并预警的海上风电场桩基础沉降测量的监测系统。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术目的是提出一种海上风电场桩基础沉降监测系统及方法，此监测系统基于静力水准仪，能够实现近海海上风电场桩基础的竖向位移监测，能够在海上风电场作业时，对海底的支撑桩基础进行长期、实时的竖向位移和不均匀沉降监测，对支撑桩基础的位移进行预警，以及时发现不利征兆并采取控制措施，确保海上风电场处于一个安全的范围工作。
2、为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种海上风电场桩基础沉降监测系统，包括桩基础，所述桩基础的下部外壁上通过多个水准仪安装支架对应安装有多个第一压力差式静力水准仪；
3、在距离桩基础一定距离，且不受桩基础影响
4、所述底部基准座上固定有基准压力差式静力水准仪；
5、所述第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪分别对应通过第一带铠线缆和第二带铠线缆与集线器相连，集线器与采集箱相连，采集箱与控制总端相连，控制总端用于对第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪所监测到的数据进行分析，并根据分析数据做出预警处理。
6、所述水准仪安装支架包括用于和桩基础的外壁相固定的u型安装板，u型安装板上加工多个第一螺栓通孔，第一螺栓通孔所在部位通过螺栓与桩基础固定相连，所述u型安装板的两侧板之间通过螺栓组件固定安装有水准仪安装座板，水准仪安装座板上上加工有用于固定第一压力差式静力水准仪的水准仪安装孔。
7、所述u型安装板的两侧板上加工有多个呈弧形布置的第二螺栓通孔，所述螺栓组件与第二螺栓通孔相配合，并对水准仪安装座板的水平度进行调节。
8、所述第一压力差式静力水准仪的数量为4组，并呈圆周等角度布置安装在桩基础的外壁上，且4组第一压力差式静力水准仪处于同一水平高度。
9、所述底部基准座包括基座本体，基座本体的中间部位设置有用于固定基准压力差式静力水准仪的t型螺栓，基座本体的底端固定有用于插入海床的贯入尖端。
10、所述底部基准座设置在距离桩基础10m-15m范围内。
11、所述第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪都采用压差式海上静力水准仪。
12、所述第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪确立初始位移零点，通过两者计算出相对竖向高度并进行预警；
13、所述第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪外部设有耐高压，耐腐蚀的保护管。
14、所述采集箱内部设置有供电系统，所述供电系统包括12v/2a的24w电源适配器或者12v8ah的锂电池对第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪进行供电，并依照实际环境选择；
15、采集箱内部设置有传输系统，传输系统用于将各第一压力差式静力水准仪和基准压力差式静力水准仪监测的竖向位移数据传输至web端；
16、控制总端内部设置有数据处理模块，数据处理模块用于将各第一压力差式静力水准仪采集的竖向位移数据和基准压力差式静力水准仪采集的竖向位移数据进行比较，进而确定所述风电场桩基础的相对竖向位移；
17、控制总端内部设置有预警系统，预警系统用于当风电场桩基础的相对竖向位移超过预先设定的竖向位移阈值时发出预警提示。
18、一种海上风电场桩基础沉降监测方法，所述监测方法采用所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统实现，包括以下步骤：
19、steep1，建立沉降变形观测基准网：
20、安装底部基准座作为沉降变形基准点，基准点布置在距离风电场桩基础10-15m处，基准点不能被沉降位置所影响，并在底部基准座上固定安装基准压力差式静力水准仪；
21、steep2，海上风电场桩基础沉降变形点布置：
22、安装第一压力差式静力水准仪作为监测点，将第一压力差式静力水准仪直接通过水准仪安装支架安装在风电场桩基础外侧，第一压力差式静力水准仪在安装时使用激光水平仪进行调平，且必须先对第一压力差式静力水准仪进行整平，在激光水平仪稳定后，使用油漆笔搭配水平尺在测点的位置上进行标注；
23、steep3，沉降数据的监测：
24、通过基准点和监测点所在位置的压力差式静力水准仪进行观测，并通过采集箱传递所监测到的沉降数据，进而传输到控制总端；
25、steep4，沉降数据的分析处理：
26、通过控制总端对所述监测点沉降数据和所述基准点沉降数据进行分析计算，随后将成果数据按统一格式录入数据库；
27、steep5，桩基础的沉降预警：
28、控制总端实时获取各第一压力差式静力水准仪的沉降数据，并根据各监测点所监测的竖向位移和基准点所监测的竖向位移，确定桩基础的相对竖向位移；
29、当桩基础的相对竖向位移超过预先设定的竖向位移阈值时发出预警提示，其中，预警提示为声音和信号灯交互预警形式，web端进行震动警告。
30、本专利技术有如下有益效果：
31、1、本专利技术能够在海上风电场作业时，对海底的支撑桩基础进行长期、实时的竖向位移和不均匀沉降监测，对支撑桩基础的位移进行预警，以及时发现不利征兆并采取控制措施，确保海上风电场处于一个安全的范围工作。
32、2、本专利技术方法基于静力水准仪设计了一套在近海中因工作需求而无法外露的桩基础结构的长期规律的沉降监测。结构简单，易于安装，数据准确，便于采集。系统自动化测量，数据采集及时，数据分析严谨，预警系统精准。建设高效、可靠的近海桩基础沉降测量系统，有效地优化近海建筑资源的配置。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于，包括桩基础（8），所述桩基础（8）的下部外壁上通过多个水准仪安装支架（2）对应安装有多个第一压力差式静力水准仪（1）；
2.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述水准仪安装支架（2）包括用于和桩基础（8）的外壁相固定的U型安装板（202），U型安装板（202）上加工多个第一螺栓通孔（201），第一螺栓通孔（201）所在部位通过螺栓与桩基础（8）固定相连，所述U型安装板（202）的两侧板之间通过螺栓组件（203）固定安装有水准仪安装座板（205），水准仪安装座板（205）上上加工有用于固定第一压力差式静力水准仪（1）的水准仪安装孔（206）。
3.根据权利要求2所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述U型安装板（202）的两侧板上加工有多个呈弧形布置的第二螺栓通孔（204），所述螺栓组件（203）与第二螺栓通孔（204）相配合，并对水准仪安装座板（205）的水平度进行调节。
4.根据权利要求3所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述第一压力
5.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述底部基准座（3）包括基座本体（303），基座本体（303）的中间部位设置有用于固定基准压力差式静力水准仪（11）的T型螺栓（301），基座本体（303）的底端固定有用于插入海床（9）的贯入尖端（302）。
6.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述底部基准座（3）设置在距离桩基础（8）10m-15m范围内。
7.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述第一压力差式静力水准仪（1）和基准压力差式静力水准仪（11）都采用压差式海上静力水准仪。
8.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述第一压力差式静力水准仪（1）和基准压力差式静力水准仪（11）确立初始位移零点，通过两者计算出相对竖向高度并进行预警；
9.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述采集箱（6）内部设置有供电系统，所述供电系统包括12V/2A的24w电源适配器或者12v8AH的锂电池对第一压力差式静力水准仪（1）和基准压力差式静力水准仪（11）进行供电，并依照实际环境选择；
10.一种海上风电场桩基础沉降监测方法，其特征在于，所述监测方法采用权利要求1-9任意一项所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统实现，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于，包括桩基础（8），所述桩基础（8）的下部外壁上通过多个水准仪安装支架（2）对应安装有多个第一压力差式静力水准仪（1）；
2.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述水准仪安装支架（2）包括用于和桩基础（8）的外壁相固定的u型安装板（202），u型安装板（202）上加工多个第一螺栓通孔（201），第一螺栓通孔（201）所在部位通过螺栓与桩基础（8）固定相连，所述u型安装板（202）的两侧板之间通过螺栓组件（203）固定安装有水准仪安装座板（205），水准仪安装座板（205）上上加工有用于固定第一压力差式静力水准仪（1）的水准仪安装孔（206）。
3.根据权利要求2所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述u型安装板（202）的两侧板上加工有多个呈弧形布置的第二螺栓通孔（204），所述螺栓组件（203）与第二螺栓通孔（204）相配合，并对水准仪安装座板（205）的水平度进行调节。
4.根据权利要求3所述一种海上风电场桩基础沉降监测系统，其特征在于：所述第一压力差式静力水准仪（1）的数量为4组，并呈圆周等角度布置安装在桩基础（8）的外壁上，且4组第一压力差式静力水准仪（1）处于同一水平高度。
5.根据权利要求1所述一种海上风电场桩基础沉降监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑，吴建英，孙建钱，宋泽龙，郑宗实，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。