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海洋平台水下姿态测量系统的研究与开发

作　者: 何峰
导　师: 王金城
学　校: 大连理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 海洋监测自容式倾角加速度单片机
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

海洋平台在服役过程中受风、浪、流联合作用引起的疲劳损伤积累、立管涡激振动等不利作用对平台的主要结构浮体、锚泊系统以及柔性结构造成不利影响,从而对平台的运行造成很大的安全隐患。为了保障平台结构的安全性、完整性、适用性与耐久性,需要设计健康监测系统,通过实施监测运营阶段关键构件应变响应,确定平台在运营期间的整体结构状态和局部构件的受力特征,评估结构的安全水平并进行预警。对于平台水上浮体及环境要素的监测虽然难度较大,但是在技术上还是比较成熟的,国内外都有比较成熟的产品供选择；然而对于平台水下关键节点的监测在国内还处于刚起步阶段,只有几个院校在从事这方面的研究,在国外也只有少数几个公司掌握了关键的测量技术。本文以测量水下锚链倾角和立管振动信息为目标,开发了专用的水下测量的系统——自容式倾角仪和自容式加速度计。这两套测量装置均是基于16位微功耗处理器MSP430开发的,经过多次的改版及优化软硬件设计,使得其具有体积小巧、高精度、低功耗、海量存储及简易操作等特点；后期又对装置做了严格的性能测试、标定、老化处理及模拟平台环境测试,保证了测量结果的准确性及系统运行的稳定性。该装置可在水下连续工作长达半年,相比于国外同类产品,成本较低,适于大范围多点测量,目前已经应用在我国南海“挑战”号平台的锚链及立管的测量中。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 海洋浮式平台水下姿态测量的目的与意义  8-9
  1.2 水下测量技术国内外研究现状  9-11
  1.3 本文研究的主要内容  11-12
2 深水浮式平台现场监测要点  12-16
  2.1 深水浮式平台监测内容  12-15
  2.2 水下测量关键技术  15
  2.3 本章小结  15-16
3 自容式测量装置的软硬件设计  16-31
  3.1 硬件架构及电路设计  16-21
    3.1.1 传感器及数据采集模块  16-19
    3.1.2 系统控制及存储模块  19-20
    3.1.3 上位机通信模块  20
    3.1.4 电源管理模块  20-21
  3.2 底层软件设计  21-25
    3.2.1 软件整体工作流程  21-23
    3.2.2 Micro SD读写及存储方式选择  23-25
  3.3 通信接口与协议  25-27
  3.4 样机与技术指标  27-30
  3.5 本章小结  30-31
4 上位机软件开发  31-34
  4.1 软件主界面  31-32
  4.2 SD卡磁盘文件管理  32-33
  4.3 程序主体流程  33
  4.4 本章小结  33-34
5 样机性能标定及模拟测试  34-43
  5.1 倾角传感器标定  34-39
  5.2 加速度感器标定  39-41
  5.3 模拟平台环境测试  41-42
  5.4 本章小结  42-43
6 现场实测及结果分析  43-48
  6.1 南海"挑战"号平台监测  43-44
  6.2 锚链监测数据分析  44-45
  6.3 立管监测数据分析  45-47
  6.4 本章小结  47-48
结论  48-49
参考文献  49-51
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  51-52
致谢  52-53

海洋平台水下姿态测量系统的研究与开发

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