海洋平台结构健康监测软件系统

摘要

海洋平台结构是近海油气开采的重要基础性设施，是海上生产作业和生活的基地。同时，海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，在服役期间将承受恶劣的环境荷载（如风、海浪、海流、海冰和潮汐等），并受到地震作用的威胁。为了保障平台结构的安全性、完整性和适用性与耐久性，必须对与平台结构完整性和安全性有关的环境载荷与结构性态参数进行连续不断的监测，实现海洋平台结构健康状况的实时监测，特别是对于服役到中后期的海洋平台结构更需要有效的监测和安全评定技术。本文的主要研究内容如下：
　　研究海洋平台结构健康监测系统的整体框架及构成模块；针对系统的软件实现，研究整个系统的设计原则和开发方法，以计算机技术为核心，将网络、大型关系数据库、无线数据通信和虚拟仪器等先进的技术及现代管理方式有机结合，开发一个层次型、网络结构的软件系统，形成基于网络的海洋平台结构实时监测与安全评定系统的体系结构。
　　针对海洋平台结构健康监测系统由于实时监测、连续存储产生的海量数据处理、传输和存储问题，研究数据去噪和压缩算法；研究数字滤波器的设计方法和程序设计，通过模拟仿真验证算法的有效性；根据采集数据的特点，研究改进传统数据压缩算法，实现采集数据的高效压缩，减少对存储介质的占用，降低对数据传输带宽的要求。
　　研究海洋平台结构的离线和实时安全评定算法，完成平台结构的安全评定功能。以SACS软件为计算核心，开发基于局域网客户/服务器模式的定期安全评定系统。根据海洋平台结构实时安全评定需求，研究平台结构实时安全评定算法，对各类采集数据进行实时分析计算，得到结构的局部和整体安全评定指标。结构处在危险状态时，及时的给出预警和报警。

目录

海洋平台结构健康监测软件系统

STRUCTURAL HEALTH MONITORING SOFTWARE SYSTEM OF OFFSHORE PLATFORM

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源和背景

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题的背景

1.1.3 示范工程介绍

1.2 国内外研究状况

1.2.1 近海环境自动监测技术介绍

1.2.2 结构建康监测技术介绍

1.3 研究内容

第2章 实时数据的传输和存储

2.1 实时数据特点

2.2 数据采集子系统的抗干扰

2.2.1 供电系统的抗干扰

2.2.2 模拟输入通道的抗干扰

2.2.3 信号采集后的数字滤波

2.3 数据压缩

2.3.1 数据压缩技术综述

2.3.2 算术压缩算法

2.4 数据存储方案

2.4.1 存储试验

2.4.2 数据存储方案

2.5 本章小结

第3章 系统设计

3.1 系统结构设计

3.1.1 健康监测系统基本框架

3.1.2 CB32A海洋平台结构健康监测系统整体框图

3.1.3 传感器及采集设备

3.1.4 健康监测软件系统设计

3.2 软件系统功能模块设计

3.2.1 数据采集子系统设计

3.2.2 结构监测子系统设计

3.2.3 安全评定子系统设计

3.3 数据库设计

3.3.1 数据采集子系统数据库设计

3.3.2 安全评定子系统数据库设计

3.4 本章小结

第4章 系统实现

4.1 工具软件介绍

4.1.1 Lab VIEW介绍

4.1.2 SACS介绍

4.1.3 Oracle数据库

4.2 概念介绍

4.3 数据采集子系统

4.3.1 PXI采集存储程序

4.3.2 光纤光栅采集存储程序

4.3.3 风速仪采集存储程序

4.3.4 波浪计采集存储程序

4.4 结构监测子系统

4.4.1 结构实时监测程序

4.4.2 历史数据管理程序

4.5 安全评定子系统

4.5.1 实时安全评定

4.5.2 定期安全评定

4.6 系统管理

4.6.1 平台信息管理

4.6.2 结构有限元模型管理

4.6.3 传感器信息管理

4.6.4 其它系统管理功能

4.7 系统测试

4.7.1 测试前的准备

4.7.2 测试目标

4.7.3 测试结果

4.8 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢

个人简历