本發(fā)明涉及海洋石油工程技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，特別涉及一種深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)：

在海洋石油工程領(lǐng)域中，立管系統(tǒng)是連接水面浮式置和位于海床的海底設(shè)備(如井口、PLEM、總管)的導管。相關(guān)技術(shù)中的立管系統(tǒng)的設(shè)計一般依據(jù)行業(yè)規(guī)范和標準，這種立管系統(tǒng)，可能會存在假設(shè)的環(huán)境載荷和實際有差異的缺點。另外，受到立管計算分析模型的局限性的影響，立管損傷可能具有不確定性，并且立管實際安裝與分析模型也可能存在偏差，僅通過前期設(shè)計不可能準確反映出作用在立管上的真實載荷和實際應力。盡管在立管系統(tǒng)設(shè)計之初，采用提高設(shè)計標準或加大安全系數(shù)等手段解決立管強度問題，但立管破壞或失效事故仍時有發(fā)生。當在立管系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，將危及整個海洋石油工程的安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。有鑒于此，本發(fā)明提供了一種深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置。通過使用該深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置有助于現(xiàn)場操作決策的制定，優(yōu)化立管監(jiān)測、維護和修復計劃，并驗證立管設(shè)計計算模型和工具。

根據(jù)本發(fā)明實施例提供的一種深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，包括：數(shù)據(jù)采集組件、運動處理器、采用FAT文件系統(tǒng)的微控制器、計時器、存儲器、輸出接口和供電組件，所述數(shù)據(jù)采集組件包括適于與深水立管運動特性匹配的三軸加速度傳感器和三軸角速度傳感器；所述運動處理器的輸入端分別與所述三軸加速度傳感器和所述三軸角速度傳感器連接，以接收所述三軸加速度傳感器和所述三軸角速度傳感器接收到的對所述立管的監(jiān)測信息；所述微控制器與所述運動處理器的輸出端連接，用于接收所述運動處理器處理后的所述立管的狀態(tài)信息；所述計時器包括有源晶振和實時時鐘，所述有源晶振和所述實時時鐘分別與所述微控制器連接；所述存儲器與所述微控制器連接，以存儲所述微控制器處理后立管的狀態(tài)信息；所述輸出接口與所述微控制器連接；所述供電組件分別與所述微控制器和所述存儲器連接。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，立管監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于判定立管的完整性，有助于現(xiàn)場操作決策的制定，優(yōu)化立管監(jiān)測、維護和修復計劃，并驗證立管設(shè)計計算模型和工具。通過測量環(huán)境條件、浮體運動、立管整體響應等數(shù)據(jù)，立管監(jiān)測可以獲得立管準確的疲勞和強度狀態(tài)，為立管定期檢測提供有價值的參考數(shù)據(jù)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的一種深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，進一步包括用于對模擬信號進行調(diào)理和濾波的信號處理器，所述信號處理器與所述電源組件連接，所述微控制器進一步包括一輸入端口，所述信號處理器的輸出端與所述輸入端口連接，所述信號處理器用于降低所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置的噪聲，提高測量數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，進一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述信號處理器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述輸入端口連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述數(shù)據(jù)采集組件進一步包括溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述微控制器連接，將實時監(jiān)測所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置的運行溫度，當溫度超過限值時，將對所述數(shù)據(jù)采集組件對所述立管的監(jiān)測信息進行溫度修正。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述計時器進一步包括時鐘備份電源，所述時鐘備份電源與所述實時時鐘連接，所述計時器用于提供所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置運行時的準確時間。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述存儲器為固定存儲器，所述固定存儲器是所述微控制器中的記憶設(shè)備，所述存儲器用于存儲所述微控制器處理后立管的狀態(tài)信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述存儲器為可移動存儲器，所述可移動存儲器在不同終端間移動的存儲設(shè)備，便與存儲所述微控制器處理后立管的狀態(tài)信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述輸出接口包括異步傳輸標準接口，所述異步傳輸標準接口通過異步收發(fā)傳輸器與所述微控制器連接，所述異步傳輸標準接口用于所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置調(diào)試和外部通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述輸出接口還包括USB接口，所述USB接口通過異步收發(fā)傳輸器與所述微控制器連接，所述USB用于下載所述存儲器的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述供電組件包括帶有引出端的電池組以及與所述電池組連接的電源控制器，所述電源控制器與所述微控制器和所述存儲器分別連接，所述供電組件用于為所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置供電。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100包括數(shù)據(jù)采集組件10、運動處理器20、采用FAT文件系統(tǒng)的微控制器30、計時器40、存儲器50、輸出接口60和供電組件70。

具體而言，數(shù)據(jù)采集組件10包括適于與深水立管匹配的三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12。三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12用于對深水立管的狀態(tài)信息進行采集。運動處理器20的輸入端分別與三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12連接，以接收三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12采集到的對立管的監(jiān)測信息。

微控制器30與運動處理器20的輸出端連接，用于接收運動處理器20的處理后的立管的狀態(tài)信息，并對接收到的立管的狀態(tài)信息進行處理。計時器40包括有源晶振41和實時時鐘42，有源晶振41和實時時鐘42分別與微控制器30連接。存儲器50與微控制器30連接，以存儲微控制器30處理后立管的狀態(tài)信息。輸出接口60與微控制器30連接。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，通過采集立管監(jiān)測數(shù)據(jù)可用于判定立管的完整性，有助于現(xiàn)場操作決策的制定，優(yōu)化立管監(jiān)測、維護和修復計劃，并驗證立管設(shè)計計算模型和工具。同時，通過測量環(huán)境條件、浮體運動、立管整體響應等數(shù)據(jù)，立管監(jiān)測可以獲得立管準確的疲勞和強度狀態(tài)，為立管定期檢測提供有價值的參考數(shù)據(jù)。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100進一步包括用于對模擬信號進行調(diào)理和濾波的信號處理器80，信號處理器80與電源組件連接，微控制器30進一步包括一輸入端口(未示出)，信號處理器80的輸出端與輸入端口連接，信號處理器80用于降低深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100的噪聲，提高測量數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100進一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器90，信號處理器80的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器90的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器90的輸出端與輸入端口連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器90用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便于微控制器30處理。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，數(shù)據(jù)采集組件10進一步包括溫度傳感器13，溫度傳感器13與微控制器30連接，因溫度對三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12的檢測結(jié)果有一定的影響，由此，溫度傳感器13可以對深水立管所處的環(huán)境溫度進行檢測，微控制器30可以根據(jù)溫度傳感器13檢測到的溫度對三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12檢測到的數(shù)據(jù)進行修整。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，計時器40進一步包括時鐘備份電源43，時鐘備份電源43與實時時鐘42連接，計時器40用于提供深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100運行時的準確時間。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，存儲器50為固定存儲器，固定存儲器是微控制器30中的記憶設(shè)備，固定存儲器用于存儲微控制器30處理后立管的狀態(tài)信息?？梢岳斫獾氖牵鎯ζ?0也不限定為固定存儲器，例如，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，存儲器50為可移動存儲器，可移動存儲器在不同終端間移動的存儲設(shè)備，便于存儲微控制器30處理后的立管的狀態(tài)信息。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，輸出接口60包括異步傳輸標準接口62，異步傳輸標準接口62通過異步收發(fā)傳輸器61與微控制器30連接，異步傳輸標準接口62用于深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100調(diào)試和外部通信模塊的數(shù)據(jù)傳輸。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，輸出接口60還包括USB接口64，USB接口64接口通過異步收發(fā)傳輸器63與微控制器30連接，USB用于下載存儲器50的數(shù)據(jù)。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，供電組件70包括帶有引出端的73的電池組71以及與電池組71連接的電源控制器72，電源控制器72與微控制器30和存儲器50分別連接，異步傳輸標準接口61用于為深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100供電。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，還可以包括一個看門狗系統(tǒng)(未示出)，用于同時給微處理器產(chǎn)生復位信號。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，還可以包括一個編碼器(未示出)，編碼器用于設(shè)計深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100的ID編碼。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，采用數(shù)模隔離供電，保證了信號處理器80的精度和穩(wěn)定性，提高了測量數(shù)據(jù)的準確性。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，存儲于微控制器30中的FAT文件系統(tǒng)，支持大容量數(shù)據(jù)存儲。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電源控制器72包括電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路用于轉(zhuǎn)換不同電壓，帶來便利，節(jié)省資金，減少能源的浪費。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電源控制器72包括電源保護電路，電源保護電路在電源發(fā)生過壓、欠壓、缺相、錯相時，起到報警和保護作用。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電源控制器72包括電源管理電路，電源管理電路用于降低異步傳輸標準接口61閑置時的能耗，使用壽命更長。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電源控制器72使用電池組71供電。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電源控制器72還使用電池組71通過端口73接入外部電源。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。