本發(fā)明涉及一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置及安裝方法。屬于張力腿viv傳感器的水下安裝、數(shù)據(jù)傳輸以及水下更換電源的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

張力腿是海洋張力腿平臺的主要的承載結(jié)構(gòu)。作用在浮體上的波浪、海流、臺風(fēng)等環(huán)境荷載以及作用到張力腿上的浪和海流荷載，使得張力腿載荷作用非常復(fù)雜，張力腿的結(jié)構(gòu)安全性受到很大的挑戰(zhàn)，張力腿的viv現(xiàn)象需要特別關(guān)注。張力腿長期的振動載荷有可能導(dǎo)致張力腿結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。因此，為了對張力腿的設(shè)計提供信息，從而確保張力腿的正常工作，生產(chǎn)中急需要對張力腿viv進行現(xiàn)場監(jiān)測。

對張力腿的監(jiān)測需要在張力腿上布置相應(yīng)的傳感器，如傾角儀、加速度計等。但是要將傳感器安裝到水下，并確保傳感器能實時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時想要在深水中更換電源是一個非常困難的事情。利用聲傳輸和傳感器集成的方法是一個新穎的方法，同時利用油介質(zhì)絕緣且油介質(zhì)密度小于水的特點是一個非常巧妙的設(shè)計方法。

傳統(tǒng)的水下自容式傳感器不具備實時傳輸數(shù)據(jù)的能力，結(jié)構(gòu)的監(jiān)測信息不能得到實時分析，造成結(jié)構(gòu)分析的滯后性，且每次傳導(dǎo)數(shù)據(jù)需要打撈傳感器造成非常大的資源浪費和時間浪費，聲傳輸裝置和傳感器的集成解決了這一問題。聲傳輸和傳感器集成功耗大，傳統(tǒng)的一體式自容式傳感器無法滿足長期采集的電源需求，獨立且可完成水下更換的大電源解決了傳感器長期采集的電源需求，并數(shù)據(jù)采集更加穩(wěn)定和完整。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置及安裝方法，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，解決了水下傳感器數(shù)據(jù)的傳輸問題和水下電源的更換問題，且更換電源既安全又快捷，大大降低了水下傳感器數(shù)據(jù)采集的間斷時間和保證傳感器數(shù)據(jù)采集的實時性，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)存在的問題，傳感器可以長期穩(wěn)定的安裝于水下而不是像傳統(tǒng)水下自容式傳感器那樣定期打撈，從而保證傳感器采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案：一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝置包含第一套筒和第二套筒，所述第一套筒分為上下兩個倉，上部倉內(nèi)集成傳感器裝置和聲傳輸裝置，下部倉注滿油介質(zhì)；所述第二套筒同樣分為兩個倉，上部倉安裝大電源，下部倉注滿油介質(zhì)；所述第一套筒通過第一中間隔板完成分倉，第一中間隔板的第一隔板開孔將傳感器及聲傳輸裝置的電源接頭伸出到下部倉；下部倉的底部設(shè)有一個第一下部倉開孔，第一下部倉開孔處設(shè)置向內(nèi)開的自封閉閥門；第一套筒在筒壁處設(shè)有用以安裝傳感器和聲傳輸裝置且有深水密封功能的第一螺紋接口；第二套筒內(nèi)安裝大電源，第二套筒在筒壁處設(shè)有用以安裝大電源且有深水密封功能的第二螺紋接口；第二套筒通過第二中間隔板完成上下分倉，大電源通過第二隔板開孔引出電源線，電源線通過第二下部倉開孔引出；電源線的插式接頭采用方便水下機器人安裝的單芯插頭，插式接頭包裹溶于油不溶于水的介質(zhì)；插式接頭通過第一下部倉開孔直接插入傳感器和聲傳輸裝置的電源接頭,當(dāng)電源線插入第一下部倉開孔時自封閉閥門打開，拔出電源線時，自封閉閥門閉合。

所述的一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置及安裝方法，采用下列步驟：

（a）打開第一螺紋接口，將傳感器裝置和聲傳輸裝置放入第一套筒上部倉，并密封第一螺紋接口；

（b）通過第一下部倉開孔，將第一套筒下部倉注滿油介質(zhì)；

（c）打開第二螺紋接口，將大電源放入第二套筒上部倉，并將電源線穿過第二隔板開孔,通過第二下部倉開孔將第二套筒下部倉注滿油介質(zhì)，將電源線穿過第二下部倉開孔，密封第二螺紋接口；

（d）將第一套筒安裝到水下指定位置，將第二套筒安裝到水下指定位置，利用水下機器人將電源線的插式接頭通過第一下部倉開孔插入傳感器裝置和聲傳輸裝置的電源接頭。

本發(fā)明的有益效果是：這種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置及安裝方法，成功利用了聲傳輸?shù)奶攸c完成深水傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，聲傳輸裝置和傳感器的集成保證了傳感器數(shù)據(jù)的實時性，同時保證了張力腿結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測的實時性，對張力腿viv進行實時分析，對結(jié)構(gòu)損傷進行實施評估提供了可能性。水下可更換大電源裝置保證了傳感器和聲傳輸裝置的功耗需求，且水下電源的更換方便快捷，方便水下機器人安裝，改善了以往自容式傳感器定期打撈的缺點，大大降低數(shù)據(jù)間斷期，為數(shù)據(jù)采集和傳輸提供保障，并保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和可靠性。更好的完成張力腿viv的監(jiān)測和分析。

附圖說明

圖1是一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是插式接頭的插前結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、第一套筒，2、傳感器裝置，3、第一螺紋接口，4、聲傳輸裝置，5、傳感器及聲傳輸電源線，6、自封閉閥門，7、第一下部倉開孔，8、第一隔板開孔，9、第一中間隔板，10、電源接頭，11、油介質(zhì)，12、第二螺紋接口，13、第二套筒，14、大電源，15、第二隔板開孔，16、第二中間隔板，17、第二下部倉開孔，18、電源線，19、插式接頭，20、介質(zhì)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

圖1、2示出了一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，這種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置，該監(jiān)測裝置包含第一套筒1和第二套筒13。第一套筒1分為上下兩個倉，上部倉內(nèi)集成傳感器裝置2和聲傳輸裝置4，下部倉注滿油介質(zhì)11。第二套筒13同樣分為兩個倉，上部倉安裝大電源14，下部倉注滿油介質(zhì)11。第一套筒1通過第一中間隔板9完成分倉，第一中間隔板9的第一隔板開孔8將傳感器及聲傳輸裝置的電源接頭10伸出到下部倉。下部倉的底部設(shè)有一個第一下部倉開孔7，第一下部倉開孔7處設(shè)置向內(nèi)開的自封閉閥門6。第一套筒1在筒壁處設(shè)有用以安裝傳感器2和聲傳輸裝置4且有深水密封功能的第一螺紋接口3。第二套筒13內(nèi)安裝大電源14，第二套筒13在筒壁處設(shè)有用以安裝大電源14且有深水密封功能的第二螺紋接口12。第二套筒13通過第二中間隔板16完成上下分倉，大電源14通過第二隔板開孔15引出電源線18，電源線18通過第二下部倉開孔17引出。電源線18的插式接頭19采用方便水下機器人安裝的單芯插頭，插式接頭19包裹溶于油不溶于水的介質(zhì)20。插式接頭19通過第一下部倉開孔7直接插入傳感器1和聲傳輸裝置4的電源接頭10,當(dāng)電源線18插入第一下部倉開孔7時自封閉閥門6打開，拔出電源線18時，自封閉閥門6閉合。

一種基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置及安裝方法采用下列步驟：

（a）打開第一螺紋接口3，將傳感器裝置2和聲傳輸裝置4放入第一套筒上部倉，并密封第一螺紋接口3；

（b）通過第一下部倉開孔7，將第一套筒下部倉注滿油介質(zhì)11；

（c）打開第二螺紋接口12，將大電源14放入第二套筒上部倉，并將電源線18穿過第二隔板開孔15,通過第二下部倉開孔17將第二套筒下部倉注滿油介質(zhì)11，將電源線18穿過第二下部倉開孔17，密封第二螺紋接口12；

（d）將第一套筒1安裝到水下指定位置，將第二套筒13安裝到水下指定位置，利用水下機器人將電源線1的插式接頭19通過第一下部倉開孔7插入傳感器裝置2和聲傳輸裝置4的電源接頭10。

采用上述的技術(shù)方案，基于聲傳輸張力腿viv的監(jiān)測裝置包括第一套筒、第二套筒，第一套筒集成傳感器和聲傳輸裝置，第二套筒安裝大電源。第一套筒通過傳感器和聲傳輸裝置的集成作用，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)實時采集、實時傳輸、實時分析的目的，并避免了因傳導(dǎo)數(shù)據(jù)而定期打撈造成的數(shù)據(jù)傳輸間斷性和不穩(wěn)定性，保證了數(shù)據(jù)采集的完整性和可靠性。第二套筒安裝的大電源確保了傳感器和聲傳輸裝置工作所需要的功耗。第一套筒和第二套筒的油介質(zhì)倉，利用了油介質(zhì)密度小于水的特性成功的保護了電源接頭，并保證了大電源水下的更換，同時電源接頭通過一針航空插頭結(jié)構(gòu)，使得水下機器人安裝更為方便，確?，F(xiàn)場安裝的方便和快捷。

第一螺紋接口和第二螺紋接口采用長細螺紋，不僅保證了傳感器和聲傳輸裝置以及大電源安裝的可能性，而且保證了深水的防水性能。第一隔板開孔和第二隔板開孔采用抗深水密封螺栓連接，防止高水壓力下油介質(zhì)大面積進入套筒上部倉。自封閉閥門和第二下部倉開孔處的密封，保證了在深水中水沖擊作用下油介質(zhì)不會大量涌出下部倉。