本實(shí)用新型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(dǎo)管。相關(guān)技術(shù)中的立管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般依據(jù)行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這種立管系統(tǒng)，可能會(huì)存在假設(shè)的環(huán)境載荷和實(shí)際有差異的缺點(diǎn)。另外，受到立管計(jì)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(shí)際安裝與分析模型也可能存在偏差，僅通過(guò)前期設(shè)計(jì)不可能準(zhǔn)確反映出作用在立管上的真實(shí)載荷和實(shí)際應(yīng)力。盡管在立管系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，采用提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或加大安全系數(shù)等手段解決立管強(qiáng)度問(wèn)題，但立管破壞或失效事故仍時(shí)有發(fā)生。當(dāng)在立管系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，將危及整個(gè)海洋石油工程的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型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(wèn)題之一。有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置。通過(guò)使用該深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置有助于現(xiàn)場(chǎng)操作決策的制定，優(yōu)化立管監(jiān)測(cè)、維護(hù)和修復(fù)計(jì)劃，并驗(yàn)證立管設(shè)計(jì)計(jì)算模型和工具。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)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(yùn)動(dòng)處理器、采用FAT文件系統(tǒng)的微控制器、計(jì)時(shí)器、存儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)所述立管的監(jiān)測(cè)信息；所述微控制器與所述運(yùn)動(dòng)處理器的輸出端連接，用于接收所述運(yùn)動(dòng)處理器處理后的所述立管的狀態(tài)信息；所述計(jì)時(shí)器包括有源晶振和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，所述有源晶振和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘分別與所述微控制器連接；所述存儲(chǔ)器與所述微控制器連接，以存儲(chǔ)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(chǔ)器連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，立管監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于判定立管的完整性，有助于現(xiàn)場(chǎng)操作決策的制定，優(yōu)化立管監(jiān)測(cè)、維護(hù)和修復(fù)計(jì)劃，并驗(yàn)證立管設(shè)計(jì)計(jì)算模型和工具。通過(guò)測(cè)量環(huán)境條件、浮體運(yùn)動(dòng)、立管整體響應(yīng)等數(shù)據(jù)，立管監(jiān)測(cè)可以獲得立管準(zhǔn)確的疲勞和強(qiáng)度狀態(tài)，為立管定期檢測(cè)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。

另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)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)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，進(jìn)一步包括用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和濾波的信號(hào)處理器，所述信號(hào)處理器與所述供電組件連接，所述微控制器進(jìn)一步包括一輸入端口，所述信號(hào)處理器的輸出端與所述輸入端口連接，所述信號(hào)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(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置，進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)采集組件進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置的運(yùn)行溫度，當(dāng)溫度超過(guò)限值時(shí)，將對(duì)所述數(shù)據(jù)采集組件對(duì)所述立管的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行溫度修正。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述計(jì)時(shí)器進(jìn)一步包括時(shí)鐘備份電源，所述時(shí)鐘備份電源與所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘連接，所述計(jì)時(shí)器用于提供所述深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置運(yùn)行時(shí)的準(zhǔn)確時(shí)間。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述存儲(chǔ)器為固定存儲(chǔ)器，所述固定存儲(chǔ)器是所述微控制器中的記憶設(shè)備，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述微控制器處理后立管的狀態(tài)信息。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述存儲(chǔ)器為可移動(dòng)存儲(chǔ)器，所述可移動(dòng)存儲(chǔ)器在不同終端間移動(dòng)的存儲(chǔ)設(shè)備，便與存儲(chǔ)所述微控制器處理后立管的狀態(tài)信息。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述輸出接口包括異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口，所述異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口通過(guò)異步收發(fā)傳輸器與所述微控制器連接，所述異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)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)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述輸出接口還包括USB接口，所述USB 接口通過(guò)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(chǔ)器的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(chǔ)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(shuō)明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

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(yùn)動(dòng)處理器20、采用FAT文件系統(tǒng)的微控制器30、計(jì)時(shí)器40、存儲(chǔ)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運(yùn)動(dòng)特性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(duì)深水立管的狀態(tài)信息進(jìn)行采集。運(yùn)動(dòng)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(duì)立管的監(jiān)測(cè)信息。

微控制器30與運(yùn)動(dòng)處理器20的輸出端連接，用于接收運(yùn)動(dòng)處理器20的處理后的立管的狀態(tài)信息，并對(duì)接收到的立管的狀態(tài)信息進(jìn)行處理。計(jì)時(shí)器40包括有源晶振41和實(shí)時(shí)時(shí)鐘42，有源晶振41和實(shí)時(shí)時(shí)鐘42分別與微控制器30連接。存儲(chǔ)器50與微控制器30連接，以存儲(chǔ)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)本實(shí)用新型的實(shí)施例的深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，通過(guò)采集立管監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于判定立管的完整性，有助于現(xiàn)場(chǎng)操作決策的制定，優(yōu)化立管監(jiān)測(cè)、維護(hù)和修復(fù)計(jì)劃，并驗(yàn)證立管設(shè)計(jì)計(jì)算模型和工具。同時(shí)，通過(guò)測(cè)量環(huán)境條件、浮體運(yùn)動(dòng)、立管整體響應(yīng)等數(shù)據(jù)，立管監(jiān)測(cè)可以獲得立管準(zhǔn)確的疲勞和強(qiáng)度狀態(tài)，為立管定期檢測(cè)提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100進(jìn)一步包括用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和濾波的信號(hào)處理器80，信號(hào)處理器80與供電組件70連接，微控制器30進(jìn)一步包括一輸入端口(未示出)，信號(hào)處理器80的輸出端與輸入端口連接，信號(hào)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(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器90，信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便于微控制器30處理。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，數(shù)據(jù)采集組件10進(jìn)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(duì)三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12的檢測(cè)結(jié)果有一定的影響，由此，溫度傳感器13可以對(duì)深水立管所處的環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)，微控制器30可以根據(jù)溫度傳感器13檢測(cè)到的溫度對(duì)三軸加速度傳感器11和三軸角速度傳感器12檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行修整。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，計(jì)時(shí)器40進(jìn)一步包括時(shí)鐘備份電源43，時(shí)鐘備份電源43與實(shí)時(shí)時(shí)鐘42連接，計(jì)時(shí)器40用于提供深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100運(yùn)行時(shí)的準(zhǔn)確時(shí)間。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器50為固定存儲(chǔ)器，固定存儲(chǔ)器是微控制器30中的記憶設(shè)備，固定存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)微控制器30 處理后立管的狀態(tài)信息?？梢岳斫獾氖?，存儲(chǔ)器50也不限定為固定存儲(chǔ)器，例如，根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器50為可移動(dòng)存儲(chǔ)器，可移動(dòng)存儲(chǔ)器在不同終端間移動(dòng)的存儲(chǔ)設(shè)備，便于存儲(chǔ)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)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，輸出接口60包括異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口62，異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口62通過(guò)異步收發(fā)傳輸器61與微控制器30連接，異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)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)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，輸出接口60還包括USB接口64，USB接口64接口通過(guò)異步收發(fā)傳輸器63與微控制器30連接，USB用于下載存儲(chǔ)器50的數(shù)據(jù)。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(chǔ)器50分別連接，異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)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)本實(shí)用新型的實(shí)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(gè)看門(mén)狗系統(tǒng)(未示出)，用于同時(shí)給微處理器產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(gè)編碼器(未示出)，編碼器用于設(shè)計(jì)深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置 100的ID編碼。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(hào)處理器80的精度和穩(wěn)定性，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，深水立管一體式數(shù)據(jù)采集裝置100，存儲(chǔ)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(chǔ)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(lái)便利，節(jié)省資金，減少能源的浪費(fèi)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電源控制器72包括電源保護(hù)電路，電源保護(hù)電路在電源發(fā)生過(guò)壓、欠壓、缺相、錯(cuò)相時(shí)，起到報(bào)警和保護(hù)作用。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)接口61閑置時(shí)的能耗，使用壽命更長(zhǎng)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電源控制器72使用電池組71供電。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電源控制器72還使用電池組71通過(guò)端口73接入外部電源。

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