[實用新型]海上風電基礎絕對沉降監測裝置

有效

• 申請號: 201720673913.9
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN206772282U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 呂鵬遠;周兵;周藺
• 申請（專利權）人: 中國三峽新能源有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01C15/00;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型涉及海上風電基礎監測技術領域，具體是一種海上風電基礎絕對沉降監測裝置。

背景技術

隨著海上風電開發步伐的加快，離岸距離、水深、風機樁基礎直徑越來越大，基礎發生較大沉降變形的概率增大，對于開展高精度基礎沉降監測的技術需求更強烈?，F有的基礎變形監測技術有：1）采用傾角傳感器進行傾斜度監測；2）采用水準觀測技術進行風機基礎的沉降監測；3）采用動態或靜態GPS技術進行位移監測。

傾角傳感器安裝方便，能夠簡便地獲得傳感器所在位置的傾斜度，目前已應用于海上風電基礎監測。它的主要缺陷是：1）、無法獲得基礎的絕對沉降量，只能獲得相對的傾角變化情況；2）、傾角傳感器屬于電子器件，在惡劣的海洋環境下存在老化、漂移問題，其有效壽命遠小于風機基礎的設計壽命，存在一定的維護、更換工作量；3）、目前的風機變形監測，往往沿塔高布置一定數量的傾角傳感器，在推算風機塔頂位移時存在計算誤差較大的問題。因此，傾角傳感器監測方法只能部分地監測風機基礎相對變形性狀，未能實現風機基礎絕對變形監測。陸上風電場常采用水準觀測方法進行基礎變形監測，如果設置較好的變形監測基準點，則能夠實現基礎的絕對沉降監測。但是，對于海上風電場，難以在海上設置穩定的變形監測基準點，而且海上風電場風機之間距離大，風浪因素對觀測誤差影響很大，該方法無法在海上實施變形監測。

靜態或動態GPS技術是一種高效、先進的變形監測技術，廣泛應用于大型邊坡、水利樞紐、大型建（構）筑物的變形監測，在對陸上重要工程的監測中具有一定優勢。該方法要求觀測點之間的距離不宜大于5km，所形成的觀測網盡量是等邊三角形，隨著基準點與觀測點之間距離的增大，觀測誤差會呈幾何級數增大。海上風電場一般離岸距離較遠，采用GPS技術無法滿足海上風電基礎變形監測的精度要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種海上風電基礎絕對沉降監測裝置，能夠解決當前海上風機基礎安全評價的技術難點，具有重要工程價值和推廣應用前景。

本實用新型采取的技術方案為：

海上風電基礎絕對沉降監測裝置，該裝置包括：

安裝在風機樁的外壁上、靠近樁基底部的多個土壓力計；

安裝在風機樁底部的孔隙水壓計；

安裝在風機樁的內部的固定式測斜儀，固定式測斜儀封裝在測斜管內部；

安裝在風機樁的頂部外壁的多個鋼板應力計；

安裝在風機樁頂部的內壁的多個二向加速度計；

所述土壓力計、孔隙水壓計、固定式測斜儀、鋼板應力計、二向加速度計連接測量儀器；

所述風機樁上設有傾角傳感器，傾角傳感器連接測量儀器；

所述風機樁上設有第一位移傳感器、風機塔筒上設置有第二位移傳感器，所述第一位移傳感器、第二位移傳感器均連接測量儀器；

該裝置還包括一個電子水準儀，所述電子水準儀用于測量對稱布置在風機樁上的1#沉降點、2#沉降點、3#沉降點、4#沉降點的讀數。

所述測量儀器包括信號采集處理模塊、主控模塊、GSM短信模塊、GPS定位模塊、無線發射模塊、LCD顯示屏模塊；所述主控模塊分別與信號采集處理模塊、GSM短信模塊、GPS定位模塊、無線發射模塊、LCD顯示屏模塊連接。

所述信號采集處理模塊包括信號放大電路，信號濾波電路、A/D轉換電路，所述信號放大電路采用MAX4196芯片，實現傳感器檢測信號的放大；所述信號濾波電路采用二階低通ButterWorth濾波電路，濾除傳感器信號中的其他干擾雜波；所述A/D轉換電路采用ADC0808芯片，實現傳感器檢測信號的數字轉換。

所述GSM短信模塊采用西門子公司的TC53i模塊，實現與主控模塊通訊連接，用于將數據通過GSM發送短信給監測人員。

所述無線發射模塊為wifi無線通訊模塊或者Zigbee無線通訊模塊，監護中心設置有無線接收模塊，用于將監控數據上傳到監測中心。

所述主控模塊采用ARM單片機模塊。

所述風機樁的內壁上，通過電纜護筒埋設有通訊線纜。

本實用新型一種海上風電基礎絕對沉降監測裝置，技術效果如下：

1：獲得風機樁的抗壓承載力值、獲得試驗荷載下樁身軸力分布及樁周各巖土層側摩阻力、樁端阻力；樁端位移、樁身彈性壓縮等；獲得鋼管樁單樁抗拔極限承載力值、得到試驗荷載下各巖土層抗拔側摩阻力和抗拔折減系數等；獲得鋼管樁單樁水平承載力值、實測試驗荷載下各巖土層水平抗力特性、樁身彎矩、樁身撓曲等；分析風機樁樁端閉塞效應等，為樁基的優化設計及大面積施工提供依據。