自升式海洋平台桩靴进水监测报警系统研制

司江舸

（中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司，天津300452）

1 引言

自升式海洋平台是指具有活动桩腿，且其主船体能沿支撑于海底的桩腿升至海面以上预定高度进行作业的平台。自升式平台适合在浅海区域作业，同时具有钢量少、造价低，在各种海况下几乎都能持续作业和效率高等优点，因此，在国内外海洋勘探和开发中，特别是近海海洋石油开发中发挥了巨大的作用[1]。国内某一自升式平台在坞内检修完之后，进行拖航作业。拖航过程中发现平台倾斜，掉头回码头检查，发现桩腿沉淀上人孔盖螺栓松动，导致沉淀进水，这次事故给该公司造成了严重的经济损失，对声誉造成了一定的影响。为提高平台的安全安全性，避免其他平台发生类似的事故，发明了自升式平台桩靴进水监测报警系统，该系统已经成功应用在一座自升式平台上。

2 平台主要参数

该平台侧视图如图1所示。该平台是一艘三桩腿，艉二艏一。平台主体为箱形结构，平面形状接近三角形[2]，最大作业水深为40 m（含天文潮和风暴潮），型长54 m、型宽49 m、型深5.2 m、桩腿长73 m、桩靴正八边形，对边9.2 m。

3 系统构成

系统框图如图2所示。桩靴进水监测报警系统主要包括三部分：电源，检测报警系统和无线微波视频发射接收的监视系统[3]。

本系统工作思路是：自升式平台桩靴有海水进入之后，桩靴内检测单元工作，桩腿顶部的声光报警装置报警，无线电微波发射装置发射桩靴内部实际情况视频，在控制室监视器上观看桩靴内部实际情况。桩靴及桩腿上装置采用太阳能电源供电。

在正常情况下，该系统各装置都处于关断状态，未耗用太阳能电源；只有桩靴内部进水情况下，太阳能电源给系统供电，各个装置投入工作。

由于是太阳能供电，所以该系统所选用的声光报警装置及视频摄像头，都必须采用低能耗设备。

图1 平台侧视图

图2 系统框图

3.1 电源

自升式平台在升降平台过程中，桩腿上下运动，同时桩腿高度比较高，显然，由平台电力系统给该监测报警系统提供电源是不合理，也是不现实的，所以采用太阳能电源是一个简单而且容易实现的方案。太阳能电源给桩靴内视频摄像头、浸水传感器，桩腿顶部的无线微波发射装置、声光报警装置提供工作电源。

3.2 检测报警系统

该系统主要包括浸水传感器2个（两个浸水传感器互相冗余），提高工作可靠性，采用带延时声光报警器、控制电路、测试开关。

当桩靴内部进海水之后，浸水传感器闭合，控制电路开始运行，接通主电路，太阳能电源开始给带延时声光报警器供电，延时几秒之后开始声光报警。在系统控制箱上安装系统检测开关，用于对整个系统工作正常与否的检验。当测试开关闭合时候，检测报警及监视系统都将投入运行。

3.3 监视系统

监视系统框图如图3所示。监视系统应用了无线微波原理，进行视频图像的传输及显示。包括无线微波视频发射部分和无线微波视频接收部分。

线微波视频发射部分由视频摄像头、无线电微波发射装置、发射天线组成。桩靴内部为密闭空间，要能够看清楚桩靴内部情况，视频摄像头必须自带辅助光源。

无线微波视频发射部分接收部分由接收天线、滤波放大器、无线电微波接收装置、视频切换器、监视器组成。

当桩靴内部进海水检测报警系统工作的同时，视频摄像头和微波发射装置电源同时接通，发射装置通过发射天线发射视频信号。无线微波视频接收部分将信号滤波放大之后，接收装置进行接收，在视频监视器上显示现场的视频信号。如果采用的是单画面显示的监视器，就需要配置视频切换器，通过切换，显示不同桩靴内部视频。

4 工程应用

系统的安装比较简单。视频摄像头和浸水传感器安装在桩靴内部，太阳能电源、声光报警装置及视频发射装置安装在桩腿顶部。摄像头与浸水传感器采用一根复合电缆，可减少电缆数量，电缆敷设在电缆管内。电缆贯穿桩靴与桩腿地方，必须满足船检焊接要求，进行相应的无损检测及压力试验[2]。

图3 监视系统框图

5 结束语

本系统已经成功应用在一座新建造平台上，该平台在船坞时，给桩靴内灌水进行试验，系统声光报警及视频显示效果非常好。本文所介绍的成果可推广应用到已有或者新建的带桩靴或者沉淀的自升式平台，对自升式平台使用者及平台设计人员具有一定的借鉴作用。

[1]马志良, 罗德涛. 近海移动式平台[M]. 北京： 海洋出版社, 1993.

[2]中国船级社, 海上移动平台入级与建造规范[M]. 北京：人民交通出版社, 2005.

[3]达新宇等著.通讯原理教程. 北京 北京邮电大学出版社, 2005.