声学探测技术在海上风电桩基检测中的应用

海上风机维护是保障海上风电场正常运行的重要工作,水声学海底探测方法在海上风电场运维中的应用越来越广泛。提出在风电桩基检测中综合使用多波束测深仪、侧扫声纳、浅地层剖面仪的联合探测作业技术,利用多波束获取全覆盖水深地形,利用侧扫声纳获取海底地貌,利用浅地层剖面仪获取海缆埋藏状态,通过对3类声纳数据综合分析,确定风电桩基及附近地形、地貌、电缆等的位置、深度、状态等信息。将该方法应用于阳江风电场故障风机抢修项目中,验证了方法的有效性。实践表明:该方法可以广泛应用于海上风电桩基检测等海洋工程领域,对其他海上风电场桩基检测有一定借鉴意义。

利用旋转双目立体相机的桩体倾斜度测量方法

桩体倾斜度监测在沉桩作业中至关重要,现有方法普遍存在安置过程复杂、工作耗时长等典型问题。针对以上问题,以双目立体设备研制为基础,提出了一种基于双目立体视觉的桩体倾斜度测量方法。首先,该方法通过旋转码盘与相机的高精度标定实现利用码盘旋转角度读数来高效计算相机在任意旋转角度的位姿信息。其次,在双目影像同步采集以及高频倾斜角度测量条件下,设计了一种新的利用提取桩体边线几何的方法来拟合桩体中心轴线方向向量,从而快速计算柱体的倾斜度。实验结果表明,该方法可准确计算相机相对位姿以及柱体倾斜度,倾斜度测量精度可达到优于0.1°,且单次自动测量效率优于10 s,相较于常用的全站仪测量方法,其效率可提高6倍以上,能够满足连续高效且高精度的桩体倾斜度测量需求。

三维声纳和多波束在桥墩巡检中的联合应用

桥墩基础是桥梁结构重要的承重结构,水下桥墩基础受水流冲刷作用存在损坏的风险,对水下桥墩基础进行巡检十分必要。为此,提出了利用水下三维声纳和多波束测深系统在水下桥墩巡检中联合应用的方法,将三维声纳应用于水下桥墩基础本身的检测,多波束测深系统应用于基础周围河床的测量,能充分发挥两种设备的优势,得到水下桥墩基础的三维影像和水深数据,并利用位姿信息对两类数据进行精确匹配和融合,对结果进行一体化三维影像展示。利用浙江某跨河大桥水下桥墩基础检测的实际案例验证了方法的有效性,此方法可广泛推广于水下桥墩巡检工程中,为桥梁的安全运营提供基础数据支撑。

基于CORS-RTK无验潮的海上光伏水深测量精度分析

海上光伏项目的开发和施工是一项极富挑战和困难的复杂工程,海底地形、地貌的高精度测量对海上光伏项目的顺利开展至关重要。传统测量方法需提前布设验潮站以获取潮位数据,但在无码头区域布设验潮站存在较大困难,人工验潮也存在一定安全隐患。针对这一问题,CORS-RTK无验潮水深测量方法因无需布设验潮站,且具备快速、高效等优点,逐渐被应用于水下地形测量中,但与传统测量方法相比,其能否满足海底地形测量精度要求尚不清楚。因此,结合实际工程案例,以单波束检查数据为检验标准,对无验潮水深测量模式和常规验潮作业模式数据精度进行对比分析。结果表明:CORS-RTK无验潮模式和常规作业模式水深测量数据误差均满足《海洋工程地形测量规范》要求,常规作业模式和CORS-RTK无验潮模式的数据稳定性、精度差异较小;常规作业模式耗时长、成本高、作业效率低下,而无验潮模式不仅能够提高操作效率,节约成本,后期数据处理流程简单,且CORS-RTK技术的气候适应性强,使其能够在恶劣天气或海况不佳时实施测量;在测量时间紧迫、气候条件恶劣、传统验潮方法难以执行的情况下,可优先采用CORS-RTK无验潮模式进行水下测量。研究成果可为海洋水下地形测量提供借鉴。

海洋工程测量水深数据选取原则探究

海洋的面积远大于陆地的使用面积,为做好海洋工程的勘测与施工,就需要确保数据的准确性性,而众多数据中水深数据可有效保障海洋工程的安全,因此,做好该数据的选取具有重要意义。本文以此为出发点,先对其重要性进行分析,然后给出海洋工程测量水深数据选取的原则,包括内部原则及外部原则,希望能确保选取水深数据的准确性。

多波束测深系统在海上风电桩基侵蚀监测中的应用

[目的]研究海上风电场风电机组水下基础部分受潮流及波浪影响对其周边海底地形发生的影响。[方法]通过两次海底地形调查,对海底地形变化进行比较。[结果]研究表明:海上风电机组水下基础的冲刷主要发生在当地潮流方向上,建设初期会形成较深的冲刷坑,2年后出现冲刷槽,形成冲刷槽后桩基础周边会出现小幅度淤积。[结论]长期进行海洋风电机组基础侵蚀监测,有助于了解侵蚀范围、深度的变化,进行水文调查将有助于建立海洋水动力模型,进而对风电机组基础侵蚀进行预测。应进行抛石、固化土等措施进行侵蚀填充,延缓侵蚀发生。

基于因子图模型的水下传感器网络时间同步方法

为了降低水下传感器时间同步周期长、提高同步效率,本文提出了一种基于因子图模型的水下位置、声速、时延测量值的参数融合方法。该方法在求解系统钟差边缘概率密度函数后,对该函数进行二进制化简,从而快速解算各传感器钟差,实现网络的动态时间统一。试验结果证明:在其动态时间同步准确度高于8×10^(-4) s的前提下,其同步周期仅为现有方法的1/2,并可以在一个周期内完成对整个网络的授时,计算量降低。

水下插桩定位系统在导管架吊装中的应用

针对海上导管架吊装水下插桩到海底已有钢管桩内的作业难点,通过使用高精度定位设备、罗经、姿态仪和无线网桥,组建集测量导管架位置、高程、方位和姿态于一体的三维定位系统,接入定位软件中,实现实时显示导管架的位置、高程、方位、姿态和导管架桩腿插尖分别距每个海底钢管桩的平面距离和垂直距离,用于指导导管架吊装作业。在广东阳江某海上风电项目中,将该定位系统应用于风机导管架吊装作业中,实现了数字化和可视化作业指导,快捷地完成吊装作业,对后续类似项目具有参考意义。

江乌航道整治工程水文泥沙原型观测方法与实践

为解决长江下游航道整治工程原型观测的问题,以长江下游江心洲至乌江河段航道整治二期工程原型观测为例,结合现场工作实践,采用多种设备和技术方法,包括水位及比降观测、水文断面测量、表面流速流向测量、悬移质和河床质取样及分析等,针对长江下游感潮河段和部分江段流速大、水深深的特点,采取在合理的时间段进行相关原型观测工作,并利用深水底质采样器解决在深水及流速大的江段采样困难问题。实践结果表明:在江乌航道整治工程中采用的水文泥沙原型观测方法,能获取完整详实的原型观测数据,避免成果失真。采用文中的水文泥沙原型观测方法,解决了长江下游感潮河段原型观测问题,为航道整治工程设计及相关专题研究提供了可靠的基础资料。

几种海底电缆断裂点外部探测方法及对比

针对目前海上风电场运维阶段海缆断点快速探测及修复的需求,研究了海底电缆断点探测技术。结合具体案例,在判别特征、探测效率、干扰因素、定位精度等方面分析了声学和电磁学在海缆断点的探测能力。声学探测法具有断点判别特征明显、探测效率快、精度高、易受底质扰动影响等特点,电磁法与声学探测法存在较好的互补。实际作业中根据具体环境制定合适的探测方案,可有效提高断点探测效率和准确度。上述方法可广泛用于海底电缆断点检测领域,促进我国海上风电资源开发利用。

几种探测方法在海洋地形测绘中的应用

为准确掌握海上地形,需要对海洋地质地貌进行勘察测绘,水深测量和物探方法是海洋调查的主要方法。本文综合利用多波束水深测量、侧扫声呐、浅地层剖面和单道地震4种探测方法,对海上地形进行勘察测绘,通过多波束水深测量获取测区三维地形图,通过侧扫声呐探测查明了海底地貌特征,通过浅地层剖面探测获得了地质构造分布。结果表明,综合利用多波束水深测量、侧扫声呐、浅地层剖面和单道地震四种探测方法,可有效地增强观测数据的互补性,提高成果资料的可靠性。研究内容为相关工程应用提供了参考。

融合GNSS和加速度计的石油平台动态变形分析

为了弥补GNSS技术测量精度的不足,进一步提高构筑物动态变形监测的精度,采用联合GNSS和加速度计两种传感器对石油平台的动态变形进行监测。引入了基于频域处理的数据滤波和积分方法,通过频谱分析方法获取两种方法的截止过渡频率,并对GNSS监测结果中的低频位移与加速度处理结果中的高频位移进行融合。利用模拟实验数据和现场实测实验数据对本文方法进行测试,实验结果表明该方法可以发挥两种仪器的优势,提高变形监测精度,具有一定的工程应用价值。

深中通道碎石基础整平多波束测量技术

为解决沉管隧道及相关水下大型结构物施工对测深精度远高于传统水深测量规范的相关要求问题,以深中通道碎石基础整平限差要求±40mm为例,分析了多波束测深系统的误差来源及理论测深精度,提出了削弱各误差项的方法,并结合实际工程进行了验证。通过对多次管节碎石基础的扫测结果表明,采用该套经优化处理的多波束测深系统能够满足该项目的高精度要求,提出的若干方法可为后续相关对测深精度要求较高的水下工程项目提供参考。

舰载POS MV数据采集与处理技术的水上定位性能

为提高水运工程复杂作业环境舰载水下声学设备的定位能力,研究了舰载POS MV系统组成单元及搭载的Applanix IN-Fusion GNSS INS组合定位基本原理。基于POSPac MMS构建了4种POS数据后处理模式选择策略及方法流程,形成了舰载POS数据采集与处理核心技术体系。依托温岭航道疏浚工程扫测项目开展离岸35 km持续2.17 h的POS MV WaveMaster数据采集及处理工程实践。研究结果表明:1)POS MV在非星站差分情况下,其实时定位平面、高程精度均为米级,横纵摇、艏向平均精度分别为0.026°、0.029°。2)在POSPac MMS的PP-RTX和SingleBase后处理模式下,平面、高程定位精度提高至2~3 cm,横摇、艏向平均精度分别提高至0.012°、0.015°,真垂荡数据中误差稳定在0.01 m。3)POS MV可以实时获取稳定、有效的惯导数据,辅助后处理技术能够为水运工程提供准确的位置和姿态信息。

海底电缆断裂点不同外部探测方法对比分析

对海底电缆断裂点的不同外部探测方法进行了详细的对比分析,包括基于声学的探测法和基于电磁学的探测法。通过对技术原理、技术类型,以及在断点判别中的典型应用案例进行综合评述,旨在为海缆故障定位提供更为有效的技术路径。此外还讨论了影响探测效果的各种因素,比较了它们在工程应用中的实际效果,以期为海底电缆维修和打捞作业提供科学依据。

基于机载LIDAR的水库库容计算

以往单波束和多波束水下测量方式不容易验证其测量精度,同时安全性较差,文章提出一种基于机载LIDAR的测量方法,在水库清库期间进行激光雷达测量,通过点云滤波分类得到高精度DEM和等高线成果,分别利用等高线法和DEM法进行库容计算,得到库容量及淤积情况。结合绿水河电站水库测量项目,机载LIDAR数据两种库容计算方法差值为0.016万m^(3),占库容总量的0.08%。结果表明,通过利用机载LIDAR采集生成高精度的DEM及等高线方法计算库容具有较好的效率和精度。

声纳和浅剖在渤西管线物探调查中的应用

油气管线的埋深、裸露、悬空直接影响油田和安全生产。介绍了声纳和浅剖在管线物探调查中的使用方法和调查程序 ,并进行分析总结 ,对管线的下一步保护提出了一些针对性的结论和建议。

海洋工程测量中海底电缆的磁探测法

建立了海底电缆的磁场模型,仿真计算了海底电缆产生的磁异常空间分布特性,讨论了海底电缆的磁探测和识别方法。仿真计算与实测磁异常曲线的一致性验证了海底电缆磁场模型的正确性。实验表明,采取合理的探测方法,可以对海底电缆进行探测和识别。

浅水高分辨率测深侧扫声纳系统及其海上应用

介绍浅水高分辨率测深侧扫声纳系统(SBSSS)的工作原理和硬件结构,然后介绍系统进行海上井场区域调查的情况,最后给出系统的实时工作结果和水深数据后处理结果。并把系统获得的水深和地貌结果分别与EM3000D多波束测深系统的水深结果、Klein2000型侧扫声纳系统的地貌结果进行对比分析。比较结果表明,浅水高分辨率测深侧扫声纳系统与其他系统获得的结果一致,经数据后处理,测深精度达到IHO特级标准要求。

基于自适应格网数字水深模型的水下地形匹配定位算法

为了解决当前的水下地形匹配定位算法未考虑格网大小随海底地形变化而自动调整的问题,提出了一种基于自适应格网数字水深模型的水下地形匹配定位算法。首先,引入基于四叉树的自适应格网模型,改进其局部格网的相似性评估指标与构网约束方法;然后,设计匹配区的确定及待匹配航迹的选取策略,给出待匹配航迹的水深值的计算方法,构建出目标匹配定位的地形相关组合算子。实验结果表明:提出的算法相比于基于等距离的规则格网模型的算法有以下优势:1)在地形特征丰富区域的定位精度明显提高;2)可以避免出现地形特征越明显匹配定位精度越低的情况;3)能一定程度地克服水深系统误差对定位精度的影响。