完整性监测系统和监测静止结构的完整性的方法

摘要

本发明涉及用于监测静止结构的至少一部分的完整性的完整性监测系统。该系统包括用于检测作为时间的函数的振动的振动传感器、计算机、用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置、用于获取可移动物体例如船只、车辆或挖掘工具的作为时间的函数的位置数据的装置，其中可移动物体包括发射器，并且当可移动的物体处于距监测点的选定距离内时将作为时间的函数的位置数据传输给计算机。监测点包括待监测的静止结构部分并且振动传感器布置成检测监测点内的振动。计算机包括硬件和软件用于将振动数据和作为时间的函数的位置数据进行比较。

说明书

技术领域

本发明涉及监测海上或陆上静止结构的至少一部分（例如管道或电力 电缆）的完整性的完整性监测系统。本发明还涉及监测静止结构的至少一 部分的完整性的方法。

背景技术

公知使用声传感器以监测管线，例如观察钢筋破损或类似情况。例如 在US6,082,193中描述了这种监测系统的实例。该监测系统包括声传感器 的阵列，其沿着电缆间隔放置并且部署于流体填充的混凝土管线中。传感 器被监测以找出声音异常，特别是由于混凝土的钢筋破损而导致的异常。 可以由收集的数据找出钢筋破损的位置。

声监测系统也已经应用于海上。US7,751,977描述了避免船只和人造 结构之间撞击的系统，其中声传感器连接到或者放置于人造结构附近。通 过声传感器测量的数据被无线传输给船只。

WO03/100453描述了带有若干水听器的声监测系统。借助于声测量， 该系统可以发现不平衡、振动和泄漏。US2009/0132183描述了用于监测 可操作地连接到光纤的管线的技术，光纤例如可以结合布里渊背向散射和 相干瑞利噪音的观察。

EP2006654公开了使用水听器的输送和分布管线的声传感器泄漏检 测的几种方法。

在许多情况中，现有技术的声传感器系统工作良好。然而，总体上需 要改进的监测系统，用于监测静止结构的完整性，特别是必须长期（例如 几年）保持其所在位置的静止结构的完整性监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于监测静止结构的至少一部分的完整性 的完整性监测系统，该完整性监测系统对于静止结构提供高安全性并且同 时相比于其高的有益效果能以较低的成本提供。

本发明的完整性监测系统在权利要求和下列说明、实例及附图中限 定。

本发明及其实施方式的进一步的优点将会由从属权利要求以及下列 说明、实例和附图清晰体现。

应当强调，当在此使用时，术语“包括”应解释为开放性的术语，即 其应当理解为列举了具体陈述的特征，如元件、单元、整体、步骤、部件 及其组合的存在，但是并不排除一个或多个其它陈述特征的存在或添加。

本发明范围和优选范围内涵盖的所有特征可以采用各种方式在本发 明的范围内结合，除非有具体原因不能结合这个特征。

本发明的完整性监测系统的核心特征是该完整性监测系统被布置成 或者能够从至少两个不同的来源获取数据并且结合和/或比较这些数据。由 此可以用非常简单的方式使该完整性监测非常可靠。此外，该完整性监测 系统能以经济上有吸引力的方式提供和操作以监测静止结构的至少一部 分。

术语“静止结构”在此用于表示在未损坏条件中保持在总体上静止位 置中且可选地由于自然环境的影响，例如风和/或水而受到有限运动的任何 固体结构。例如，如果静止结构是海下结构，则例如当水下的水流引起振 动时，例如由于如沙丘的移动的沉积物导致的海床中的变化可能在一个实 施方式中导致静止结构的自由进水。静止结构的其它实例在下面给出。

在下面的叙述中，术语“静止结构”包括静止结构的整体或一部分， 除非另外具体说明。

本发明的用于监测静止结构的至少一部分的完整性的完整性监测系 统至少包括：

-振动传感器

-计算机；

-用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置；和

-用于获取和传输作为时间的函数的位置数据的装置。

应当注意，完整性监测系统可以包括以下描述的另外元件和/或功能。

此外，应当注意，计算机可以集成在完整性监测系统的任何其它元件 中，例如计算机或其一部分可以与振动传感器结合。计算机可以是任何类 型的计算装置或装置的一部分。计算机在此定义为能够计算数据的装置。 换句话说，计算机可以接收数据并且可以被编程以利用接收的数据进行计 算。计算机可以是能接收输入数据、处理数据、并且以有用的格式提供输 出的可编程机器。存储器通常是计算机的集成部分或者它与计算机数据通 信。计算机优选使用（一个或多个）数字操作系统操作，并且优选使用集 成电路技术并且包括微处理器。在大多数的情况中，优选地，计算机是PC、 或包括PC、或是PC的一部分，其中一个或多个计算元件可以结合到系统 的另一个元件或其它元件中，例如通过嵌入这种其它元件中。

“数据”表示任何种类的数据，但是在大多数情况中将会以数字数据 信号或模拟数据信号或结合的形式，其例如使用图形卡或其它数据转换元 件转换的。

“作为时间的函数的位置数据”还将会被称为“位置（h）”并且表示 在给定时间的物理位置。位置可以与海下结构相关或在地理坐标中。时间 可以是从已知的（例如选定的）起始点经过的时间的形式或者其可以在标 准时间例如航海标准时间或UTC（协调世界时）或其它标准时区中。

“完整性监测”表示该监测至少能够检测待监测的海下结构部分是否 严重损坏，例如阻碍其正常操作的损坏。优选地，完整性监测足够敏感以 甚至能够监测海下结构的更轻损坏或者甚至能够通过监测表明海下结构 损坏危险增大的参数而防止损坏。

“振动”在此应当被理解为表示任何波长的振动，然而特别是声振动， 其在此应当理解为表示在液体并且可选地在固体中的机械波。

完整性监测系统包括：至少一个振动传感器，用于检测作为时间的函 数的振动；计算机；传输装置，用于将来自振动传感器的振动数据传输给 计算机；用于当可移动物体处于距监测点的选定距离内时获取并向计算机 传输包括发射器的可移动物体的作为时间的函数的位置数据的装置，其中 监测点包括静止结构的部分并且振动传感器被布置成检测监测点中的振 动，计算机包括硬件和软件用于将振动数据和作为时间的函数的位置数据 进行比较。

原则上可移动物体可以是任何种类的可移动物体，其包括发射器以使 得其作为时间的函数的位置数据可以直接地或者经由一个或多个其它元 件，例如包括卫星、因特网的一个或多个无线传输、全球定位元件或其它 传输元件，被传输给计算机。可移动物体例如可以是车辆、飞机、机动工 具或船只。以下将会提供进一步的实例。

在一个实施方式中，静止结构是基本上固定的结构，例如以静止的方 式应用的和/或放置在地上和/或海床上的和/或埋置的和/或沟埋的静止结 构。

“基本上固定”表示静止结构没有主动地进行移动，即其没有连接到 或包括机动单元。优选地，基本上固定的海下结构没有进行超过+-大约20m 距离的移动，更优选地，基本上固定的海下结构没有进行超过+-大约10m 距离的移动，甚至更优选地，基本上固定的海下结构最大进行至多+-大约 5m距离的移动。固定例如可以通过限制或阻挡静止结构移动的锚或锚定 结构、一个或多个螺钉/螺母系统或其它固定元件而提供。

在一个实施方式中，基本上固定的结构进行由来自环境的非结构化影 响所提供的被动移动，例如由来自风或水的影响所直接或间接提供的被动 移动。

在一个实施方式中，其中静止结构是基本上固定的结构，通过放置在 海床上的或埋置的海下结构和/或沟埋的海下结构或通过埋置的非海下结 构，该结构被以静止的方式应用。

“海下结构”在此表示布置在海面以下的结构或结构部分，从而至少 海下结构的待监测其完整性的部分应用于在海面以下。

“非海下结构”在此表示不是如上定义的海下结构的结构或结构部 分，从而至少非海下结构的待监测其完整性的部分应用于在海面以上。

相应地，如果静止结构的一个待监测其完整性的部分在海面以上并且 静止结构的另一个待监测其完整性的部分在海面以下，则静止结构可以包 括海下结构和非海下结构。

术语“沟埋的”用于具体说明海下结构应用于沟槽中，但是没有被沉 积物完全覆盖。术语“埋置的”用于具体说明静止结构例如海下结构被沉 积物、砂子、石头、混凝土和/或沥青完全覆盖。

术语“沉积物”表示已经或正在被侵蚀、输送和沉淀的任何固体物质。 术语“覆盖物质”是覆盖或可能覆盖静止结构的物质的通用名称并且包括 沉积物、砂子、石头、混凝土和/或沥青。

为了从应用本发明的完整性监测系统获取实质性的好处，静止结构可 以优选地是这样一种结构，该结构至少部分地处于被可移动物体或其一部 分损坏的危险中，或者处于被与可移动物体连接或随其移动的部分损坏的 危险中。

此外，静止结构可以是部分或完全隐藏而不能视觉监测的，或者其可 能具有至少一个使其视觉监测困难、或昂贵的大尺寸。

在一个实施方式中，静止结构是细长的结构，其长度尺寸是垂直于其 长度尺寸测定的其最大尺寸的至少大约100倍。静止结构可以优选地具有 至少大约10m，例如至少大约100m的长度。

在静止结构是或包括电缆、管道和/或光纤的情况中，完整性监测系统 是特别有益的。电缆、管道、光纤及其组合通常相当长，视觉监测困难或 昂贵并且在许多情况中受到移动部件例如移动物体或其一部分或者与可 移动物体连接或随其移动的部分的损坏。本发明的完整性监测系统特别地 提供了监测电缆、管道、光纤和/或其组合或其部分的有益解决方案。

在一个实施方式中，静止结构可选地是或包括电缆束。

电缆束由两种或更多不同类型的电缆、管道和/或光纤构成。它们可能 或多或少地彼此集成在一起，例如沿其长度至少在两个或更多位置中彼此 捆成束或者它们可以完全集成在例如导管、脐带缆或类似的外部覆盖层 中。

在静止结构是海下结构的情况下的一个实施方式中，海下结构是沿基 本上水平的方向应用的出油管线（flow line）。

在静止结构是海下结构的情况下的一个实施方式中，海下结构是以基 本上垂直的方向应用的升降器。

这种海下结构在本领域中是公知的并且将不会在此更详细地描述。

在一个实施方式中，静止结构是传输静止结构，例如能够传输电力和 /或电磁波的静止结构和/或能够输送可流动介质例如流体如烃类流体和/或 水的静止结构。

电磁波表示具有任何频率的波的电磁辐射，电磁波例如可以是无线电 波、微波、红外辐射、可见光、紫外辐射、X射线和伽马射线。电磁波可 以优选地具有大约10nm或更大的波长。对于光纤，波长通常会是从大约 10nm到大约2000nm，并且优选在400nm至1600nm内。在一个实施方式 中，波长优选地可以是无线电波（从大约1m起和更长）或微波（从大约 1m至大约1mm）。

传输静止结构的完整性监测提供了重要的安全性，并且甚至可以防止 由于烃的泄漏和漏出而产生的损害，和/或供气、水或电力的损失，这些对 于例如工厂、医院和其它可能是费钱的和/或可能对普通家庭造成麻烦。由 于本发明的完整性监测系统，可以预测损害并且可以在传输静止结构整个 突然破裂之前关闭和/或替换传输静止结构。

在一个实施方式中，完整性监测系统可以提供修理轻微损坏的传输静 止结构的选择以防止其突然破裂，从而延长了传输静止结构的使用寿命。

在一个实施方式中，静止结构包括电缆，例如信号和/或输电电缆，其 优选地选自高压电力电缆（在大约72千伏以上，例如高达大约550千伏 或甚至更高），中压电力电缆（大约10-72千伏），超导电缆，光缆和/或通 信电缆。

在一个实施方式中，静止结构包括管道，例如用于输送流体如水、气 体和/或烃例如原油的管道。因而由于本发明的完整性监测系统可以防止流 体的漏出。

振动传感器原则上可以是具有足够的检测振动的灵敏度以便提供待 监测静止结构或其部分的完整性监测的任何类型的传感器。振动传感器是 本领域技术人员公知的，并且例如通过联系振动传感器的生产者，本领域 技术人员对于给定的完整性监测系统将能找到一个或多个合适的振动传 感器。在选择振动传感器时，技术人员例如可以考虑例如用于不同类型的 振动/噪声的振动传感器的灵敏度、振动传感器的成本、振动传感器的预计 使用寿命、振动传感器的精确度以及其尺寸和获取来自振动传感器的输出 的可能方式。例如对于完整性监测系统的给定应用的优选传感器的例子在 下面提供。

在一个实施方式中，振动传感器是声传感器。声传感器是本领域公知 的并且用于许多不同的应用中。振动传感器可以优选地包括麦克风、水听 器、测震仪和/或光纤声传感器。

在一个实施方式中，振动传感器连续操作并且可以随着时间的经过连 续获取输出信号。许多类型的振动传感器适合于这种连续操作，但也可以 应用为在碰撞时和/或在某个选定的db水平之上振动时以预定时间间隔操 作。

在一个实施方式中，振动传感器以预定时间间隔操作。

在一个实施方式中，完整性监测系统包括用于调节振动传感器的操作 的调节功能。

调节功能例如可以是适用于调节振动传感器的活动和/或灵敏度的自 动、半自动或可设置的调节机构。

为了节省电力（例如，电池电力），调节功能在一个实施方式中可以 根据活动自动调节。然而，在大多数情况中，即在所有有效部件放置在岸 上且不涉及基于电池的系统的情况中，省电模式没有很大意义。一般而言， 即使没有省电模式，需要的电力量也是比较低的。

在一个实施方式中，调节功能是调节振动传感器的灵敏度的自动或半 自动调节机构。一般而言，静止结构周围环境中和监测点内的噪音随着时 间的经过不是恒定不变的、并且沿着整个静止结构也不是同质的。因而为 了得到合适的灵敏度，如果振动传感器能包括用于过滤噪声的这种自动或 半自动调节机构的话将是有益的。自动或半自动调节机构例如可以包括取 决于范围和时间的增益控制以便处理沿着静止结构和/或随着时间经过的 背景噪声水平的变化。

出于更强安全性的考虑，在一个实施方式中，完整性监测系统可以包 括一个或多个备用的振动传感器。该一个或多个备用的振动传感器可以用 于替换发生故障的振动传感器和/或用于检验使用中的振动传感器，例如用 于校准使用中的振动传感器。一个或多个备用传感器可以与假定被其替换 或检验的振动传感器相同或不同。一般而言，如果一个或多个备用传感器 选择成与假定被一个或多个备用传感器替换和/或检验的振动传感器基本 上相同或至少相似的类型的，是比较简单的。在一个实施方式中，一个或 多个备用传感器选择成质量比假定被一个或多个备用传感器替换的振动 传感器低并且它们仅仅适合当最初的振动传感器正在被替换时使用。

优选地，一个或多个备用传感器可以放置成紧邻它们适合替换和/或检 验的振动传感器。

在一个实施方式中，一个或多个备用传感器放置在远离它们适合替换 和/或检验的振动传感器的位置。例如如果振动传感器是集成的振动传感 器，则备用的振动传感器可以是非集成的振动传感器。

振动传感器原则上可以相对于静止结构放置在任何地方，只要它能检 测至少包括静止结构待监测部分的监测点内的振动。振动传感器的最佳位 置主要取决于待监测静止结构的类型和应该在哪里进行监测。此外，如将 会在稍后说明的，示出振动传感器的一些布置以提供额外的好处。

在一个实施方式中，系统包括布置成与静止结构直接接触以监测静止 结构本身的振动的振动传感器。在相对嘈杂的环境中，将振动传感器布置 成与静止结构直接接触以监测静止结构本身的振动可能是非常有益的。因 而，可以比较简单地滤出噪音并且可以获取静止结构的更正确的完整性监 测。此外，在振动传感器其本身可能正好暴露于损害的情况中，振动传感 器可以通过与静止结构直接接触——例如通过集成在静止结构中——而 得到保护。

在一个实施方式中，系统包括布置成不与静止结构直接接触的振动传 感器。这个实施方式可能具有额外的好处，即可以获取静止结构和可移动 物体之间的非常精确的测定。例如，完整性监测系统可以布置成如果可移 动物体正在经过振动传感器，就起动警报器。例如如果静止结构是埋置的 水管并且传感器埋在水管上方例如10cm以上，且移动物体是钻孔工具， 则如果操作的钻孔机太靠近水管，就可以发出警报，同时仍然避免仅仅因 为钻孔工具在水管附近而发出假警报。

在一个实施方式中，振动传感器包括至少一个水听器，例如传统的电 水听器或光纤激光水听器。在振动传感器在湿的或潮湿的环境中操作的情 况中，例如在离岸的环境中，这是特别有益的。

水听器特别适用于其中静止结构是海下结构的离岸系统。水听器是点 传感器。这种传感器是本领域公知的，在此将不进行更详细地描述。在一 个实施方式中，水听器是光纤激光水听器。这种光纤激光水听器容许非常 长的光信号（连接）电缆。但它仍是点传感器。有用的水听器的例子例如 描述于US5227624、US4536861、US4841192、US4958329、和US5136549 中。

在一个实施方式中，振动传感器是分布式振动传感器。

分布式传感器例如光纤传感器提供了下列优点：可以用一个传感器监 测长的范围，如1km或更长甚至例如高达几百公里，如5-100km或 10-50km。因而在待监测静止结构相对长的情况下，分布式振动传感器用 在完整性监测系统中非常有利。然而，通过分布式振动传感器获取的数据 的处理可能需要复杂的计算机编程。然而用于这种数据处理的软件是可以 得到的，并且可以——在没有过度负担的情况下——由技术人员选择。通 常给定的分布式振动传感器的必需软件与分布式振动传感器一起出售。

在一个实施方式中，振动传感器包括光纤传感器，光纤传感器优选地 布置成通过背向散射效应操作，例如布里渊背向散射、拉曼背向散射、瑞 利背向散射。

在一个实施方式中，光学传感器利用光纤的极化性质操作，以优选地 使得背向散射信号的极化性质被用来检测光纤的可能的变形，如果存在变 形的话（例如由声波造成）。

在一个实施方式中，振动传感器包括光纤布拉格光栅（FBG）传感器。

所有上面提到类型的振动传感器都是本领域公知的。

将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装置可以是任何 类型的装置，其可以或可以不集成在完整性监测系统的任何元件/物体中或 其可以由外部元件如因特网全部或部分提供。现今公知的是，数据可以通 过多种不同途径传输，包括数字传输装置。

在一个实施方式中，振动传感器集成有传输装置或直接连接到传输装 置。振动传感器可以例如直接连接到计算机并且传输装置通过直接连接提 供，和/或振动传感器包括发射器，例如蓝牙发射器或远程发射器。在该实 施方式中，振动传感器可以优选地是光纤传感器。

在一个实施方式中，计算机不直接连接到振动传感器。在该实施方式 中，计算机可选地是布置在离振动传感器某一距离处的远程计算机，该距 离原则上可以是任何距离。在一个实施方式中，计算机是布置在离振动传 感器某一距离处的远程计算机，该距离是至少大约1m，例如至少大约5m， 例如至少大约100m，例如高达大约100km或甚至更多。

计算机例如可以是连接几个完整性监测系统的中央完整性监测计算 机，其中至少一个完整性监测系统是根据本发明的完整性监测系统。因而 提供位于世界上任何地方的许多静止结构的中央完整性监测是可能的。在 这个实施方式中，优选地，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算 机的传输装置优选地包括经由因特网传输数据。

在一个实施方式中，计算机直接连接到振动传感器并且振动传感器是 光纤振动传感器并且直接连接提供传输装置的至少一部分。

在一个实施方式中，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机 的传输装置包括无线传输和/或经由光纤的传输和/或电力线通信（PLC）， 无线传输可以例如是无线电或微波频率传输，其既包括远程传输又包括近 程传输（蓝牙）。

在一个实施方式中，用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机 的装置包括记录介质。在这个实施方式中，传输的振动数据包括作为时间 的函数的振动并且作为时间的函数的振动数据被延迟，例如具有大约10 分钟至大约30天的延迟时间，例如从大约1小时至大约24小时。

在上面的用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的装置包 括记录介质的实施方式中，完整性监测系统可以通过记录作为时间的函数 的振动并在有时间延迟的情况下将记录的数据例如无线传输给计算机而 进行操作。在一个实施方式中，完整性监测系统进行操作通过：在某一时 间长度上在第一记录介质上记录作为时间的函数的振动、停止在第一记录 介质上记录并将记录的数据例如无线地传输给计算机或例如通过将第一 记录介质（其可以是可移动的记录介质）物理地连接到计算机而传输给计 算机。系统可以操作以使得在第一记录介质上记录的数据向计算机的传输 取决于传输给计算机的可移动物体的作为时间的函数的位置数据和/或取 决于在静止结构上观察到的可能的故障/损坏。当在第一记录介质上记录停 止时或与该停止时刻重叠时，可以例如在另一个记录介质上开始记录以获 取完整的记录。

这样，并非所有的振动数据都需要传输给计算机，而是例如在出现早 期事件如静止结构损坏的情况下可以在稍后分析振动数据，或可以为了其 他理由在随后的阶段检查振动数据。

特别是如果振动数据被延迟传输的情况下，用于将来自振动传感器的 振动数据传输给计算机的传输装置可以布置成传输作为时间的函数的振 动数据。然而，在一个实施方式中，可以在没有时间数据的情况下传输振 动数据。在后者的情形中，与相应的振动数据相关的时间由系统产生，优 选地由计算机产生。如果振动数据被没有延迟地传递或如果延迟的长度是 已知的，例如如果它是恒定的时间延迟，则这可能是特别有益的。

在一个实施方式中，完整性监测系统包括用于记录被传输的作为时间 的函数的振动数据的记录介质。该记录可以用于统计以便校准和/或用于随 后分析事件。

用于获取和传输可移动物体的作为时间的函数的位置数据的装置可 以包括任何装置及其组合。如上所述，数据的传输，特别是数字或模拟形 式的数据的传输是公知的并且技术人员可以没有过度负担而仅仅通过利 用普通技能即可应用许多系统/方法。

一般而言，希望用于获取和传输包括发射器的可移动物体的作为时间 的函数的位置数据的装置包括无线传输装置。

在一个实施方式中，用于获取和传输可移动物体的作为时间的函数的 位置数据的装置包括接收器，接收器能经由因特网传输、经由人造卫星和 /或经由外部天线从可移动物体的发射器（例如使用VHF发射器）直接接 收作为时间的函数的位置数据。接收器可以可选地是计算机的集成部件或 与计算机无线或光纤通信。

在一个实施方式中，用于获取和传输可移动物体的作为时间的函数的 位置数据的装置包括记录介质。在该实施方式中，被传输的作为时间的函 数的位置数据被延迟，例如具有大约10分钟至大约30天的延迟时间，例 如从大约1小时至大约24小时。

在上述用于获取和向计算机传输可移动物体的作为时间的函数的位 置数据的装置包括记录介质的实施方式中，完整性监测系统可以通过记录 可移动物体的作为时间的函数的位置并在有时间延迟的情况下将记录的 数据例如无线传输给计算机而进行操作。在一个实施方式中，完整性监测 系统进行操作通过：在某一时间长度上在第一记录介质上记录作为时间的 函数的位置、停止在第一记录介质上记录并将记录的数据例如无线地传输 给计算机或例如通过将第一记录介质（其可以是可移动的记录介质）物理 地连接到计算机而传输给计算机。系统可以操作以使得在第一记录介质上 记录的数据向计算机的传输取决于传输给计算机的作为时间的函数的振 动数据和/或取决于在静止结构上观察到的可能的故障/损坏。当在第一记 录介质上记录停止时或与该停止时刻重叠时，可以例如在另一个记录介质 上开始记录以获取完整的记录。

这样，并非可移动物体的所有作为时间的函数的位置都需要传输给计 算机，而是可以在稍后分析作为时间的函数的位置数据以便分析早期事 件。

在一个实施方式中，完整性监测系统包括用于记录被传输的作为时间 的函数的位置数据的记录介质。该记录可以用于统计以便校准和/或用于随 后分析事件。

在一个实施方式中，计算机包括硬件和软件，其至少包括用于将作为 时间的函数的位置数据与关联至同一时间的振动数据进行比较的处理器， 以使得至少能估计振动传感器在给定时间检测到的振动是否为或包括由 可移动物体如船只引起的振动。

关于这一点，硬件装置是计算机的物理介质，软件表示计算机程序。 如上所述，硬件或其部件可以集成在完整性监测系统的其他部件中，例如 振动传感器中。在完整性监测系统中使用的软件可以是适用于收集各种数 据、将振动数据与作为时间的函数的位置数据进行比较和优选地例如在显 示器、监视器上和/或经由打印机提供结果输出的公知软件。

在一个实施方式中，计算机包括监视器和/或打印机或与其数据通信以 显示接收的数据以及振动数据与作为时间的函数的位置数据的比较结果。

如上所述，完整性监测系统可以包括多个振动传感器，它们可以相同 或彼此不同。

优选地可以选择振动传感器和可选地用于振动传感器的软件以使得 完整性监测系统能确定振动相对于振动传感器和/或相对于静止结构的方 向。

在一个实施方式中，完整性监测系统包括至少一个呈分布式或准分布 式传感器形式的光纤振动传感器。准分布式传感器应被看作表示这样一种 传感器，其不是分布式传感器，但其可适用于提供好像它是分布式传感器 一样的检测输出。

在一个实施方式中，光纤振动传感器和/或计算机可以适合获取或可选 地处理来自光纤振动传感器的多个选定长度段N的输出信号，选定段N 优选地各自具有至少大约1m的长度，例如达到大约50m，例如从大约1 至10m，各个部分的长度优选地基本上相等。

在上述实施方式中，光纤振动传感器的多个选定长度段N例如可以基 本上系统地沿着光纤振动传感器的长度布置，由此简化获取分布的振动数 据的计算过程。长度段N可以是重叠的段、紧邻的段或彼此有一段距离的 段。

在一个实施方式中，系统包括例如呈离散的传感器阵列形式或呈分布 式或准分布式光纤传感器形式的传感器阵列。计算机可以优选地适合获取 和处理来自传感器阵列的振动数据。在优选实施方式中，计算机包括用于 确定发出振动的物体的方向、距离和/或速度的软件，其中发出振动的物体 可选地是可移动物体。

在优选实施方式中，完整性监测系统布置成对来自传感器阵列或分布 式或准分布式传感器的振动数据执行波束成形函数（beam forming  function）。

在一个实施方式中，希望完整性监测系统布置成执行波束成形函数， 即可以计算振动（声音）的方向，其容许对到来是声波进行方向估计。

传感器阵列和计算方法（软件）是本领域公知的并且例如可以在 US7415117和US7369459中找到进一步的描述。波束成形函数可以包括基 于两点相交法（cross bearing method）的计算。关于怎样执行和优化阵列 处理的进一步信息和例子例如可以在Harry L.Van Trees的“Optimum Array  Processing(Detection,Estimation,and Modulation Theory,Part IV)”（ISBN 0-471-09390-4）中找到。

根据本发明，完整性监测系统包括用于当可移动物体处于距监测点的 选定距离内时获取并向计算机传输包括发射器的可移动物体的作为时间 的函数的位置数据的装置，其中监测点包括待监测的静止结构部分。监测 点优选地是希望监测的地点，且为了简化系统，监测点可以优选地选择成 与待监测的静止结构部分所占据的地点相同。如果通过一个完整性监测系 统监测几个静止结构，则监测点优选地选择成包括所有待监测静止结构的 最小地点。

离监测点的选定距离可以是在某些方向上或在所有方向上的距离。例 如如果静止结构是埋置的静止结构，则选定距离不必包括静止结构下面的 选定距离，因为可移动物体不太可能从埋置的静止结构下面靠近静止结 构。

此外，选定距离不必在所有方向上都相同，而是可以变化，例如使得 水平方向上的选定距离大于垂直方向上的选定距离。优选地结合来自可移 动物体或相关/相连元件的损坏的风险而做出距离的选择。

系统如此布置以使得当包括发射器的可移动物体处于选定距离内时， 能获取并向计算机传输作为时间的函数的位置数据。只要可移动物体不处 于选定距离内，就可以不管作为时间的函数的位置数据并且不获取它和/ 或将它传输给计算机。由此不相关的作为时间的函数的位置数据可以被系 统忽视。

应该注意到选定距离可以被选择得如此大以致大量无关的作为时间 的函数的位置数据被传输给计算机。在这种情况中，期望计算机包括用于 分类作为时间的函数的位置数据的软件。

本发明的完整性监测系统可以是岸上的完整性监测系统或离岸的完 整性监测系统。如技术人员应该清楚的，岸上的完整性监测系统和离岸的 完整性监测系统的详细选择部分可以优选地结合系统的类型以及结合它 是否要应用于水中而进行选择。

在优选实施方式中，完整性监测系统是离岸的完整性监测系统，静止 结构是海下结构并且可移动物体是船只。

术语“船只”在此用来表示能渡过和/或能航行于海洋上、运河中和/ 或河流中的任何类型的远洋船、艇或潜水艇。在一个实施方式中，船只至 少包括所有300吨以上的船只。在一个实施方式中，船只至少包括所有40 吨以上的船只，例如包括拖网渔船的例如25-100m长的渔船。

海下结构例如可以是如上所述的离岸应用的任何静止结构。

在一个实施方式中，海下结构是在海下结构的至少一部分中沿基本上 垂直的方向延伸的升降器。“基本上垂直的方向”应该结合处于静水状态 的海面来看，并且总体上表示升降机未应用于海床上、不是沟埋的和/或埋 置的且它实质上没有垂直于海面地应用。在一个实施方式中，升降器从海 床延伸到例如船或平台的海面站。

在一个实施方式中，海下结构包括铺设在海床上的、沟埋的和/或埋置 的柔性电缆和/或柔性管。

在本发明的离岸的完整性监测系统中，用于获取并向计算机传输作为 时间的函数的位置数据的装置可以优选地包括获取来自自动识别系统 （AIS）的数据，数据经由因特网传输、经由船舶交管系统（VTS）和/或 经由外部天线从船只的发射器直接获取，船只的发射器是发射机应答器。

AIS是国际的船只跟踪系统。从2004年12月起，国际海事组织（IMO） 就要求所有300吨以上的船只随船携带AIS发射机应答器，AIS发射机应 答器传输它们的位置、速度和航向，以及一些其他静态信息，如船只的身 份、尺寸和航行细节。

AIS的目的最初是帮助船避免碰撞，以及帮助港务局更好地控制海上 交通。一般而言，公认的随船AIS发射机应答器包括收集位置和运动细节 的定位系统，例如LORAN-C或GPS（全球定位系统）接收器，和传输该 信息并使该数据对于公用域可用的VHF发射器。AIS发射机应答器可以进 一步集成有其他电子导航传感器，例如陀螺罗经或转弯指示器。其他船只 或基站能接收该信息，利用简单的软件处理它并在标绘仪上或计算机上显 示船只位置。

AIS位置数据可通过许多政府的以及私人操作的地理信息系统在因特 网上得到，例如www.marinetraffic.com，www.vesseltracker.com，www.vtexplorer.com， 和www.shiptracking.eu。

“船舶交管系统（VTS）”是由海港或港务局建立的海上交通监测系统， VTS的目的是改善航行的安全和效率、海中的生命安全和海港或港口周围 区域中海洋环境的保护。VTS由国际海上人命安全公约(SOLAS)第五章12 条以及船舶交通服务（VTS）纲要(IMO Resolution A.857(20))管理，其于 1997年11月27日被国际海事组织正式通过。

VTS通常具有全面的交通图像，这意味着可容易地得到影响交通的所 有因素以及关于所有参与船只及其目的的信息。借助于交通图像，可估计 正在发展的情况并作出回应。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，经由通向计算机的因特 网获取作为时间的函数的位置数据。

在一个实施方式中，监测点选择成与待监测的海下结构部分所占据的 地点基本上相同。

在一个实施方式中，监测点选择成细长的区域，其宽度达到大约 100m，例如在水平方向上达到大约10m并且垂直于海下结构的全球方向， 其高度足以包括海下结构。海下结构的全球方向是沿着5m或更小的长度 忽略小的弯曲的海下结构的长度方向。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，到监测点的选定距离提 供了选定的水平区域，且系统布置以使得计算机在选定的水平区域内从具 有发射器的船只获取作为时间的函数的位置数据。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，选择到监测点的选定距 离以使得在振动传感器的检测范围内至少有噪声的平均40吨的船只和/或 发出大约100db的振动（声音）的船只也在选定距离内。

这样能确保当振动传感器检测到平均噪声的40吨的船只时，将有噪 声的平均40吨的船只的作为时间的函数的位置数据传输给计算机以与检 测到的振动数据相互关联。

在一个实施方式中，到监测点的选定距离选择成足够大以使得在振动 传感器可感觉到的位置中的任何船只（其在由振动传感器记录的位置中） 都将处于选定距离内。

一般而言，具有作为时间的函数的位置数据的最重要船只是正在接近 的拖船和渔船，因为这些船只通常具有沿着海床拖拽的设备，此外通常观 察到这些船只错误地在其锚沿着海床拖拽的情况下航行。在这些情况中， 海下结构可能处于受损的高危险中。因此离岸的完整性监测系统的选定距 离优选地选定为使得离岸的完整性监测系统可以有充足的时间检测到这 些拖船和渔船以启动警报器并且优选地警告该船只。

关于这一点，应当注意给定的传感器能检测到的振动的音速和距离至 少略微地取决于水温、水的含盐量和水的紊流与水流。因此除非另外说明， 结论应当在静水、平均水温和含盐量的水中确定。

在大多数的情况中，平均天气条件、温度、紊流、盐浓度等等对于给 定区域是公知的，并且选定的距离可以在具有安全容裕度的情况下选定， 以使得由振动传感器检测到的所有船只的作为时间的函数的位置数据可 以被传输给计算机。

在一个实施方式中，到监测点的选定距离对应于距海下结构至少大约 100m，优选地距海下结构至少大约1km，优选地距海下结构至少大约2km， 更优选地距海下结构至少大约5km。当监测点是被海下结构占据的位置 时，到海下结构的距离与到监测点的距离等同。

当系统是离岸的完整性监测系统时，振动传感器应当优选具有较长的 范围。通常其要用较长的时间来阻止船只或使船只转向，并且在危险情况 中优选地可以较早提供关于潜在损坏的警报。此外，离岸的振动模式通常 比较稳定并且易于识别，从而使噪音可以被过滤掉。具有长范围/高灵敏度 的振动传感器的负担通常是这种振动传感器还捕获大量的噪音，但是正如 提及的，这种负担可以通过过滤掉绝大部分的或全部的噪音而简单克服。

在一个实施方式中，一个或多个振动传感器被布置成检测普通的锚降 和/或锚或类似工具在距海下结构大约100m的距离内，优选在距海下结构 大约500m的距离内，沿着海床的拖曳的振动。由此可能在充足的时间内 发出警报以防止由在接近的具有沿着海床拖拽的锚或其它设备的船只带 来的损坏。

在一个实施方式中，一个或多个振动传感器布置成检测在监测点的具 有低至大约30db的、优选低至大约10db的、更优选低至大约3db的、或 甚至低至大约1db的水平的大约500Hz的振动。

通常如今已知的光纤传感器与最有效的水听器相比灵敏度较小。然 而，对于检测由平均40吨的船只和/或发出大约100db振动（声音）的船 只所提供的振动（声音）而言，对于大多数的振动传感器，在大约50Hz 到大约1kHz范围内的振动检测范围将会是大约2km或更多。

通过提供多个振动传感器并且布置其波束成形，检测范围可以增加并 且监测系统的灵敏度也可以增加。

在一个实施方式中，希望海下结构和监测点周围的检测范围是至少大 约1km，例如至少大约2km并且优选高达大约10km。

对于500Hz的频率，沙质海底的衰减预期为大约0.12dB/m。在水-沉 积物的交界面处的音速比在1.04-1.08的范围内。水中的音速是大约 1470m/s。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，一个或多个振动传感器 布置成检测在监测点的具有低至大约30db、优选低至大约10db、更优选 低至大约3db或甚至低至大约1db的水平的从大约50Hz到大约1kHz的振 动。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，一个或多个振动传感器 布置成当船只在距海下结构大约2km的范围内时、优选地当船只在距海下 结构大约4km的范围内时、优选地当船只在距海下结构大约6km的范围 内时、优选地当船只在距海下结构大约10km的范围内时，检测在静水由 船只引起的低至大约100db的水平的大约500Hz至大约1kHz的振动。

如上所述，振动传感器可以布置在距静止结构某距离处、与静止结构 接触或可选地集成在静止结构中。在离岸的完整性监测系统的一个实施方 式中，振动传感器安装在海下结构的安装距离处。

只要振动传感器能够检测来自监测点的振动，原则上安装距离可以要 多大有多大。安装距离例如可以是高达大约1km、例如高达大约500m、 例如高达大约100m、例如高达大约25m。在一个实施方式中，安装距离 在大约1m和大约100m之间。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，振动传感器与海下结构 接触或集成在海下结构中。

在此使用“接触”表示物理接触，例如通过安装或简单地放置进行接 触。

优选地，离岸的完整性监测系统的计算机包括硬件和软件，至少包括 用于将作为时间的函数的位置数据与关联至同一时间的振动数据进行比 较处理器，以使得至少能估计振动传感器在给定时间检测到的振动是否为 或包括由被识别船只所引起的振动。

通常希望离岸的完整性监测系统包括至少一个存储器，例如一个或多 个以上所描述的存储器。

在一个实施方式中，计算机包括数据库存储器或者与其数据通信。数 据库存储器在此应当被理解为包括数据库或者安排成包括数据库的存储 器。数据库应当被理解成可以被一个或多个使用者使用的有组织的数据集 合。数据库存储器优选地储存由计算机获取的作为时间的函数的振动数据 中的至少一些和/或作为时间的函数的位置数据中的一些。

本发明的离岸的完整性监测系统由此可以建立由计算机获取的作为 时间的函数的振动数据中的至少一些和/或作为时间的函数的位置数据中 的至少一些的数据库，并且该数据库可以例如用于系统的校准、用于预测 意外事件、用于调节启动警报或其它事件的条件。

在一个实施方式中，系统包括与计算机数据通信的数据库存储器，并 且数据库存储器包括振动模式相对于一个或多个船只或者一种或多种船 只的船只距离的校准曲线，计算机包括用于计算距经过的船只的距离的软 件。

在一个实施方式中，海下结构包括埋置的或沟埋的海下结构并且系统 包括与计算机数据通信的数据库存储器，其中数据库存储器包括振动模式 相对于一个或多个船只或者一种或多种船只的船只距离的校准曲线。

可能希望完整性监测系统能够识别振动模式。例如在其中船只重复地 例如规律地经过埋置或沟埋的海下结构，并且振动传感器与海下结构一起 或者在海下结构旁边埋置或沟埋的情况中，离岸的完整性监测系统在覆盖 物质的水平发生改变的情况中可以检测振动水平的变化。如果离岸的完整 性监测系统可以识别振动模式，可选地计算方向、速度及其它，则离岸的 完整性监测系统的计算机可以优选地包括用于计算在海下结构之上的覆 盖物质水平变化的软件。

由此离岸的完整性监测系统或许能够计算和/或预测是否以及何时覆 盖物质的水平不足或变得不足，并且可以在海下结构损坏之前施加另外的 覆盖物质以例如防止海下结构的损坏。

在用于确定和向计算机传输作为时间的函数的位置数据的装置包括 获取来自自动识别系统（AIS）的数据的一个实施方式中，计算机被布置 成获取来自AIS或来自另一个来源的另外的数据。计算机例如可以布置成 获取唯一标识、航线、速度、移动方向、警告、天气条件和所述数据的预 测/预报中的一个或多个。通常希望另外的数据至少包括船只的唯一标识。

关于天气条件的信息例如可以包括风向和速度数据以及关于雷电的 信息。天气条件数据例如可以由因特网直接提供。

关于天气条件的信息例如可以预测在大风情况中锚泊的潜在风险，并 且可能触发警报。

某些天气条件可能减小/增加振动传感器的灵敏度。天气条件或天气条 件预报因此可以在一个实施方式中被用于调节警报的启动设置点，换句话 说，警报的启动设置点取决于天气。

不论从哪个来源获取作为时间的函数的位置数据，完整性监测系统可 以被布置成收集作为时间的函数的与天气相关的数据，例如天气预报和/ 或与天气相关的统计数据和/或与天气条件相关的数据。

作为时间的函数的与天气相关的统计数据和/或与天气条件相关的数 据例如可以用于预测完整性监测系统将会怎样对各种类型的天气起反应 和/或提供改进的天气预报，而这又可以用于调节完整性监测系统的一个或 多个元件。

在一个实施方式中，计算机包括计算海下结构被船只或船只设备损坏 的潜在危险的软件。这种计算例如可以基于振动数据和作为时间的函数的 位置数据以及可选地来自数据库存储器的其它数据中的至少一些，例如与 天气相关的数据和/或速度、移动方向和/或移动物体的航线。

在离岸的完整性监测系统的一个实施方式中，计算机包括用于将至少 一些振动数据与海下结构被船只或船只设备损坏的潜在危险相关联的软 件。由此当估计到、计算出或以其它方式预测到危险时可以启动警报器。

在一个实施方式中，系统包括布置成在海下结构有损坏的潜在或实际 危险时启动的警报器。计算机可以优选地布置成计算海下结构损坏的潜在 或实际危险。该计算可以优选地基于振动数据中的至少一些和作为时间的 函数的位置数据中的至少一些。在一个实施方式中，系统被调节成在检测 到具有预定模式和/或具有最大振动设置点以上的振动水平的振动数据时 启动警报器。由此，设定错误警报的危险可以大大减少并且获取更可靠的 警报系统。

在一个实施方式中，下列情况中的一种或多种被评估为警报。

检测到改变或不改变方向的异常低速的船只。

异常高的振动水平。

不能关联到特定可移动物体的非常高的振动水平。

没有可获取的AIS数据的振动/噪音。

海下结构的某部分在例如1个月/6个月/1年的时间段上的振动水平的 稳定增加。

在一个实施方式中，完整性监测系统是岸上的完整性监测系统。在这 个实施方式中，静止结构是非海下结构，例如应用于岸上的任何上述静止 结构。静止结构优选地包括电缆和/或管道。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，静止结构被埋置或支撑 于一个或多个塔架上。

在岸上的完整性监测系统中，可移动物体可以是可在岸上移动并且包 括用于传输作为时间的函数的位置数据的发射器的任何种类的可移动物 体。可移动物体例如可以是车辆、飞机、和/或机动工具。

在静止结构是传输静止结构，例如管道、电缆和/或光纤的情况中，可 移动物体例如可以是工业车辆、拖车、带有挖掘工具的车辆和或机动的挖 掘工具如钻孔机。

优选地，可移动物体包括或连接到定位系统，例如GPS（全球定位系 统）位置和可选的移动细节，和布置成优选地与可移动物体的唯一标识一 起将数据传输给计算机的发射器。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，系统包括用于接收作为 时间的函数的位置数据和用于将数据可选地无线和/或经由因特网传输给 计算机的发射机应答器，发射机应答器可选地另外能够接收和传输振动数 据。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，系统布置成使得计算机 获取来自距监测点选定距离内具有发射器的可移动物体的作为时间的函 数的位置数据。计算机例如可以直接从可移动物体经由其发射器获取作为 时间的函数的位置数据。

在本发明的岸上的完整性监测系统中，选定距离优选较短，特别是如 果静止结构布置为较嘈杂的环境。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，距监测点的选定距离对 应于离静止结构至少大约10m，优选地离海下结构至少大约100m，优选 地离海下结构至少大约500m。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，距监测点的选定距离为 离监测点至少大约10m、优选至少大约100m、优选至少大约500m。

在一个实施方式中，选定距离可以从一种类型的可移动物体到另一种 类型的可移动物体而不同。例如在一个实施方式中，钻孔机的选定距离可 以是大约20cm而工业车辆的选定距离可以是大约10m。

在其中可移动物体是机动工具的岸上的完整性监测系统的一个实施 方式中，距监测点的选定距离从大约5cm到大约5m，例如从5cm到大约 1m，例如从大约10cm到大约50cm。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，布置一个或多个振动传 感器以检测监测点处的具有低至大约30db、优选低至大约10db、更优选 低至大约3db或甚至低至大约1db的水平的从大约50Hz到大约1kHz的振 动。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，振动传感器安装在静止 结构的安装距离处。安装距离例如可以是高达大约100m、例如高达大约 25m。在高噪音的环境中，安装距离应当优选地为较短。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，振动传感器与静止结构 接触或集成在静止结构中。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，计算机包括硬件和软 件，其至少包含用于将作为时间的函数的位置数据与关联至同一时间的振 动数据进行比较的处理器，以使得至少能估计振动传感器在给定时间检测 到的振动是否为或包括由被识别的可移动物体引起的振动。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，计算机包括数据库存储 器或者与其数据通信。数据库存储器优选地储存由计算机获取的作为时间 的函数的振动数据中的至少一些和/或作为时间的函数的位置数据中的至 少一些。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，计算机被布置成获取另 外的数据，另外的数据包括唯一标识、航线、速度、移动方向、警告、天 气条件和所述数据的预测/预报中的至少一个。另外的数据可优选地至少包 括唯一标识。

对于在岸上的完整性监测系统可以按照上述的相应方式应用另外的 数据和数据库。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，计算机包括计算静止结 构被可移动物体或与这种可移动物体相关联的设备损坏的潜在危险的软 件。计算可以优选地基于至少振动数据中的一些和作为时间的函数的位置 数据以及可选的来自数据库存储器的其它数据的一些，例如以上描述或提 及的类型的数据。

岸上的完整性监测系统可以包括对于离岸的完整性监测系统所描述 的类似方式的警报器，并且该警报器可以被设置为以类似的方式操作。

在岸上的完整性监测系统的一个实施方式中，系统包括布置成在静止 结构有损坏的潜在或实际危险时启动的警报器，计算机被布置成优选地基 于振动数据中的至少一些和作为时间的函数的位置数据中的至少一些计 算静止结构损坏的潜在或实际危险。系统可以优选地被调节成在检测到具 有预定模式和/或具有高于最大振动设置点的振动水平的振动数据时启动 警报器以减少错误警报。

如上指出的，多个完整性监测系统例如可以连接或结合起来以使得能 够进行完整性监测的静止结构的中央监控。多个完整性监测系统例如可以 结合起来以使得各个完整性监测系统的计算机放置在中心位置以进行集 中管理。在一个实施方式中，多个完整性监测系统通过彼此共享一个或多 个部件而结合起来，多个完整性监测系统例如可以共享共同的中央计算 机。

本发明还涉及一种监测静止结构的至少一部分的完整性的方法。本发 明的方法包括：

(i)提供至少一个用于检测作为时间的函数的振动的振动传感器；

(ii)提供计算机；

(iii)提供用于将来自振动传感器的振动数据传输给计算机的传输装 置；

(iv)布置振动传感器以检测监测点中的振动，该监测点至少包括静止 结构的部分；

(v)当船只在距监测点的选定距离内时获取包括发射器的可移动物体 的作为时间的函数的位置数据；

(vi)给处理振动数据和作为时间的函数的位置数据的计算机提供用于 将振动数据与作为时间的函数的位置数据进行比较的软件。

以上的实例已经在上文描述。此外优选地，本发明的方法包括使用上 述完整性监测系统。

单个元件及其结合可以如上所述。

在本发明方法的一个实施方式中，静止结构是置于海床上的海下结构 或者埋置的和/或沟埋的海下结构，或者静止结构是非海下结构。根据本发 明，该方法包括确定静止结构的至少一部分的完整性。

如上所述，在优选的实施方式中，静止结构是或包括电缆，例如信号 和/或输电电缆，优选选自高压电力电缆（在大约72千伏以上，例如高达 大约550千伏或甚至更高），中压电力电缆（大约10-72千伏），超导电缆， 光缆和/或通讯电缆。

在本发明方法的一个实施方式中，振动传感器连续操作或者以预定时 间间隔操作，并且完整性监测系统包括用于调节振动传感器操作的调节功 能，该方法包括手动、半自动或自动调节振动传感器的操作，例如关于噪 音量、关于在选定距离内的可移动物体数量、关于天气、关于时间（夜晚 /白天/工作日/假日，等等）和/或关于其它。

在本发明方法的一个实施方式中，调节功能是自动或半自动调节的机 构，并且该方法包括优选地根据监测点的选定距离内的振动集中度来调节 振动传感器的灵敏度。

在本发明方法的一个实施方式中，该方法包括过滤掉噪音，优选地过 滤掉至少一部分背景噪音。过滤掉噪音的方法对于技术人员是公知的。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括记录可移动物体的作为时 间的函数的位置数据并且优选地记录的数据被用于或者可以用于事件的 随后分析。

如果例如监测的静止结构突然受到损坏，可以优选将记录的作为时间 的函数的位置数据与记录的振动数据结合，用于分析该事故并且可选地识 别可移动物体。例如可移动物体的操作者可能忽略了警报，则可以就该损 坏向可移动物体的操作者或所有者索赔。

在本发明方法的一个实施方式中，该方法包括：计算机将作为时间的 函数的位置数据与关联至同一时间的振动数据进行比较，并且基于这种关 联估计在给定时间由振动传感器检测的振动是否是、或是否包括可移动物 体引起的振动。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括确定振动相对于振动传感 器和/或相对于静止结构的方向。确定振动方向的方法例如可以如上文所 述。

在本发明方法的一个实施方式中，系统包括例如离散的传感器阵列形 式或分布式或准分布式光纤传感器形式的传感器阵列，方法包括确定发出 振动的物体的方向、距离和/或速度，发出振动的物体可选地为可移动物体。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括对来自传感器阵列的振动 数据进行波束成形，例如上文所述。

在本发明方法的一个实施方式中，完整性监测系统是离岸的完整性监 测系统，方法包括确定海下结构的至少一部分的完整性。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括：计算机与自动识别系统 （AIS）通信。

在本发明方法的一个实施方式中，该系统是离岸的完整性监测系统， 并且该方法包括将作为时间的函数的位置数据与关联至同一时间的振动 数据进行比较以使得至少能估计振动传感器在给定时间检测到的振动是 否为或包括由被识别船只所引起的振动。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括在数据库存储器上储存由 计算机获取的作为时间的函数的振动数据中的至少一些和/或作为时间的 函数的位置数据中的至少一些，并且由此建立例如上文所述的数据集合。 本发明的方法可以另外包括使用例如以上提及或描述的数据库。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括获得和/或获取另外的数 据，该另外的数据可以如上所述并且例如包括唯一标识、航线、速度、移 动方向、警告、天气条件和所述数据的预测/预报中的至少一个。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括计算静止结构被可移动物 体或与可移动物体关联的设备损坏的潜在危险。该计算优选地基于振动数 据和作为时间的函数的位置数据和可选地来自数据库存储器的其它数据， 例如任何上面提到数据中的至少一些。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括将振动数据、特别是包括 高振动水平的振动数据与静止结构的潜在危险相关联，例如与海下结构被 可移动物体或与可移动物体关联的设备例如船只或船只设备损坏。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括例如如上文所述地启动警 报器。警报器例如可以在静止结构损坏的潜在或实际危险时启动。优选地， 计算机布置成优选地基于振动数据中的至少一些和作为时间的函数的位 置数据中的至少一些计算静止结构损坏的潜在或实际危险。本发明方法优 选地包括调节系统以在检测到具有预定模式和/或具有高于最大振动设置 点的振动水平的振动数据时启动警报器以减少错误警报。

在本发明方法的一个实施方式中，方法包括对于静止结构的正常振动 模式校准振动数据。

在本发明方法的一个实施方式中，其中系统是离岸的系统并且包括与 计算机数据通信的数据库存储器，数据库存储器包括振动模式相对于一个 或多个船只或者一种或多种船只的船只距离的校准曲线，并且该方法包括 计算距经过的船只的距离和/或计算例如上述的海下结构之上的覆盖物质 水平的变化。

附图说明

以下将会结合优选的实施方式并且参考附图更充分地说明本发明，其 中：

图1是本发明的完整性监测系统的一部分的示意图，其中静止结构是 一段管道；

图2是本发明的离岸的完整性监测系统的示意图；

图3是本发明的结合了离岸的和岸上的完整性监测系统的示意图；

图4是本发明的离岸的完整性监测系统的示意图，其中系统包括几个 光纤传感器并且海下结构是部分埋置和部分未覆盖的；

图5是本发明的离岸的完整性监测系统的示意图，其中系统包括点传 感器并且海下结构是升降器；

图6是本发明的离岸的完整性监测系统的示意图，其中系统包括集成 的传感器并且海下结构放置在海床上；

图7是从上方离开一段距离看的本发明的离岸的完整性监测系统的示 意图，其中示出了若干船只，一些在选定的距离内而有一些在其外；

图8是振动传感器和波束成形原理的示意图；

图9是本发明方法的实施方式的示意图，其中完整性监测系统是离岸 的完整性监测系统。

图为示意图并且可能为了清楚而做了简化。在全文中，相同的附图标 记用于相同或对应的部分。

本发明更多的可应用范围将会由以下给出的详细描述而变得明显。然 而应当理解，虽然详细描述和具体实例指出了本发明的优选实施方式，但 其仅仅作为说明而给出，因为根据该详细描述在本发明的精神和范围内的 各种变化和变型对本领域的技术人员将会变得明显。

具体实施方式

图1中所示的完整性监测系统适合于监测至少一段长度的管道1的完 整性。完整性监测系统包括螺旋状缠绕在管道1周围的光纤传感器2。光 纤传感器是或包括例如上文所述的振动传感器。光纤传感器连接到未示出 的传感器系统以将光供应给传感器并且接收和可选地分析最后得到的信 号。完整性监测系统还包括计算机3，其在这个实施方式中表示为个人计 算机，但是正如解释过的，该计算机可以是可以进行规定计算的任何其它 元件或元件结合。完整性监测系统包括未示出的用于将来自振动传感器2 的振动数据传输给计算机3的传输装置。这个传输装置可以通过将光纤传 感器2直接连接到计算机3、通过无线传输和/或通过例如以上所述的任何 其它装置而提供。

完整性监测系统进一步布置成当可移动物体4a在距监测点的选定距 离6a、6b内时，获取并向计算机3传输包括发射器5的可移动物体4a、 4b的作为时间的函数的位置数据，其中选定距离6a、6b在此以虚线示出， 在这个实施方式中监测点是管道1所占据的地点。

可移动物体4a、4b例如可以是车辆和/或例如以上所述的工具。可移 动物体4a、4b包括天线5，利用天线其可以将其位置数据或作为时间的函 数的位置数据例如直接传输以便通过计算机3或者由另一个系统如因特网 或中央数据收集系统接收，这另一个系统可以进一步将作为时间的函数的 位置数据传输给计算机3。

如图所示，距监测点的选定距离6a、6b不必在所有方向上离监测点 等距，而是通常可以在一个方向上（例如从监测点朝向选定距离6a的方 向）比在另一个方向上（例如从监测点朝向选定距离6b的方向）离监测 点较远。

在这个实施方式中，计算机规定并且编程为将振动数据与作为时间的 函数的位置数据进行比较，并且由此估计在选定距离6a、6b内的可移动 物体4a是否处于损坏管道1的危险中。

图2中显示的完整性监测系统是离岸的完整性监测系统并且适合于监 测至少一段长度的埋置电缆11的完整性。埋置电缆11覆盖有在海床17 处的覆盖物质。在电缆11的正上方，是埋置的光纤传感器形式的振动传 感器12。光纤传感器12连接到未示出的传感器系统，未示出的传感器系 统用于将光供给至传感器并且用于接收和可选地分析最后得到的信号。线 10表示岸上和离岸之间的线。线18表示海面。离岸的完整性监测系统包 括如上文公开的计算机13。该计算机13在这个实施方式中布置在岸上例 如在中央监控点，在此可选地几个本发明的完整性监测系统被保持在监控 下。可以如上所述地进行振动数据/作为时间的函数的振动数据和作为时间 的函数的位置数据的传输。

图3显示了本发明的结合的离岸和岸上的完整性监测系统。结合的岸 上/离岸的完整性监测系统适合于监测包括岸上的管道部分21a和离岸的 管道部分21b的管道21的至少一段长度的完整性。完整性监测系统的岸 上部分包括数据获取元件20a，其包括用于接收来自岸上的可移动物体24a 和可选地来自离岸的可移动物体24b的信号的接收器和发射器。在所示的 实施方式中，岸上的可移动物体24a表示为带有挖掘工具29a和发射器25a 的工作车辆，并且离岸的可移动物体24b表示为带有降下的锚29b和发射 器25b的船只。

完整性监测系统的离岸部分包括未示出的数据获取元件20b，其布置 成从以上所述的AIS获取作为时间的函数的位置数据。从岸上的数据获取 元件20a和离岸的数据获取元件20b获取的作为时间的函数的位置数据被 传输给第一计算机23（1），在其中无关的作为时间的函数的位置数据被归 类而相关的作为时间的函数的位置数据可选地可以被储存。相关的作为时 间的函数的位置数据可选地以延迟的形式被传输给第二计算机23（2）以 便如下所述进行进一步分析。

本发明的结合了离岸和岸上的完整性监测系统包括光纤传感器形式 的振动传感器22，其具有岸上的振动传感器部分22a和离岸的振动传感器 部分22b。振动传感器22连接到用于将光供给到传感器并且用于接收和可 选地分析和/或储存最后得到的振动信号的传感器系统22c。通过与原本的 振动信号实时的方式或者通过与作为时间的函数的振动数据实时或延迟 的方式，将振动信号传输给第二计算机23（2）。

另外的数据，例如以上描述的与天气相关的数据或其它数据可以经由 岸上的数据获取元件20a和/或离岸的数据获取元件20b和/或经由另一个 获取元件20（1）传输给第二计算机23（2）。

第二计算机23（2）包括软件，用于将作为时间的函数的振动数据与 关于相同时间的作为时间的函数的位置数据进行比较并且基于这种比较 和可选地另外的数据来计算岸上的以及离岸的管道21、21a、21b的损坏 危险。

在所示的实施方式中，第二计算机23（2）与第三计算机23（3）数 据通信，计算机23（3）是监控计算机并且优选地包括监视器和警报指示 器。几个完整性监测系统可以耦合到相同的监控计算机，其例如可以被保 持在操作者的监控之下，操作者例如还将其它的监控计算机保持在监控之 下。如果警报启动，操作者可以立即警告可能处于损坏管道危险中的可移 动物体。例如如果船只24b上的船长忘记拉起他的锚29b并且锚29b在距 监测点的选定距离内在海床上拖曳，这可能引起警报启动，并且操作者可 以立即识别船只24b并且警告船长，从而使船长能够在其损坏管道22b之 前拉起锚29b。

图4示出了以透视图观察的离岸的完整性监测系统。平面38表示海 面而平面37a、37b表示海床。离岸的完整性监测系统包括3个平行于待 监测其完整性的管道31a、31b布置的光学振动传感器32a、32b、32c。所 示的距离MDa、MDb、MDc分别表示振动传感器32a、32b和32c的安装 距离。

将振动传感器32a、32b和32c连接到用于将光供给到传感器并且接 收和可选地分析和/或储存最后得到的振动信号的传感器系统32d。

离岸的完整性监测系统还包括计算机33。如图中所示并且如上所述， 计算机23包括获取来自AIS的作为时间的函数的位置数据的硬件和软件。 由振动传感器32a、32b和32c获取的振动信号传输给计算机33用于分析 和如上所述与作为时间的函数的位置数据进行比较并且可选地用于记录 各种数据。

图4进一步显示了带有发射器35和锚39的船只34。

正如通过海床37a、37b的阴影部分37b所示，部分管道31b和部分 振动传感器32a、32b和32c是埋置的，然而在海床37a、37b的非阴影部 分37a中，管道31a和振动传感器32a、32b和32c是未被覆盖的。尤其在 暴露是选定的布置时，未被覆盖的管道部分31a可以优选地是沟埋的。

这种未被覆盖的管道是比较灵敏的并且可以容易地被在海床上拖曳 的锚损坏。如果船只34正在接近未被覆盖的区域31a中的管道31a、31b， 最接近船只34的锚39的传感器32a将会检测到锚39及其移动方向并且 会将检测到的振动数据传输给计算机33。计算机还将会获取来自船只34 的作为时间的函数的位置数据，并且通过比较这些数据，可以计算出管道 31a是否处于被锚39损坏的危险中，并且果真如此的话可以警告船只。

如果例如管道的未被覆盖的部分不是有意为之的结构，而是覆盖物质 随着时间的经过而被移除，例如由在航道中在管道31上方经过的船只， 则离岸的完整性监测系统可以包括数据库存储器，其具有振动模式相对于 一个或多个船只或者一种或多种船只的船只距离的校准曲线。

通过使用这种校准曲线，完整性监测系统能够识别振动模式，从而可 以检测到管道是否已经被过往船只无意地解除覆盖。如果离岸的完整性监 测系统可以识别振动模式，其可以计算方向、速度及其它，并且离岸的完 整性监测系统的计算机33优选地包括计算在海下结构31a、31b之上的覆 盖物质水平的变化的软件。

图5显示了连接到离岸结构49a、49b，例如放置在海床47上的平台 的例如以上所述的海下结构41（电缆/管道）。离岸结构49a、49b包括海 面48以下的部分49a和海面48以上的部分49b。若干点振动传感器42a、 42b、42c放置在离岸结构49a的海面以下部分上。船只44正在接近离岸 结构49a、49b，例如要停泊于离岸结构49a、49b。

点振动传感器42a、42b和42c是本发明的完整性监测系统的一部分， 并且将振动数据传输给未示出的计算机，在计算机中将振动数据与从接近 船只的AIS获取的作为时间的函数的位置数据进行比较。

在船只44处于损坏海下结构41的危险中的情况下，完整性监测系统 可以如上所述发出警报。

图6示出了以透视图观察的离岸的完整性监测系统。平面58表示海 面而平面57表示海床。离岸的完整性监测系统包括集成在海下结构51中 的光学振动传感器52（以虚线显示）。海下结构51是沟埋的以便其不会伸 出到海床57之上。

完整性监测系统进一步包括未示出的计算机，未示出的用于将来自振 动传感器52的振动数据传输给计算机的传输装置，未示出的用于获取和 向计算机传输包括发射器55的可移动物体54的作为时间的函数的位置数 据的装置。在所示的实施方式中，可移动物体54呈船只54的形式并且包 括发射器和在海床57上拖曳的锚59。离岸的完整性监测系统如上所述地 操作。

图7中示出的完整性监测系统适合于监测至少一段长度的海下结构61 的完整性。完整性监测系统包括紧邻海下结构61放置的光纤振动传感器 61。光纤振动传感器可以如上文所述。光纤振动传感器连接到用于将光供 给到传感器并且用于接收和可选地分析最后得到的信号的未示出的传感 器系统。完整性监测系统还包括如上所述的未示出的计算机和各种传输装 置和获取装置。

海下结构61和传感器62连接到离岸结构69，例如图4中所述的平台。

完整性监测系统布置成当可移动物体64a处于距监测点的选定距离 SD内时，在此用虚线66表示，获取和向未示出的计算机传输包括未示出 的发射器的可移动物体64a、64b的作为时间的函数的位置数据，在这个 实施方式中，监测点是被海下结构61占据的地点。

如图7中所见，一些船只64b在表示距监测点的选定距离SD内的区 域的虚线66以外，并且在这个实施方式中，在虚线66以外的这些船只64b 的作为时间的函数的位置数据将不会被获取并且传输给未示出的计算机， 然而被虚线66包围的在选定距离SD内的船只64a的作为时间的函数的位 置数据将会被获取并传输给未示出的计算机。

阴影区域60表示保护区域60，并且完整性监测系统调节为：如果或 当有噪音的平均40吨的船只或发出大约100db声音的船只处于保护区域 60内，则发出警报。

在图7中所示实施方式的变化中，被虚线66包围的细长区域基本上 平行于海下结构并且该海下结构应用于其中轴处，优选地离岸结构69基 本上布置在细长区域的弯曲端部的中心。

图8显示了可用于本发明的完整性监测系统中的波束成形的原理。

波束成形例如可以用于估计静止结构和可移动物体或者由可移动物 体发出噪音的事件（例如锚降）之间的距离的方法。完整性监测系统例如 可以是图3中所示的完整性监测系统。当船只24b降下锚29b时，可以利 用光纤传感器22b的输出信号的波束成形来估计/计算距船只24b和锚29b 的距离。输出信号关于传感器22b的长度段被标记为…、N-2、N-1、N、 N+1、N+2、…。某个段N的典型长度是1-10m，段之间的距离是固定的， 典型的值是1-3m。

若干个段（例如4段）的阵列的输出信号被一起处理并且对具有编 号…、K-1、K、K+1、…的每个阵列产生面向空间的信号（波束，例如5 个）。这容许对到来的声波的方向估计。

如果例如锚29b下降到海底上，则确定具有最高输出水平的部分。如 果例如这个部分是属于阵列K的编号N。然后分析阵列K附近的阵列的 输出信号并且通过交叉定位确定事件距离的估算。

该方法例如对于高信噪比可以被简化而省略阵列处理。如果锚下降到 海底上，则确定具有最高输出水平的段（N）。分析第二部分（例如具有编 号N+5）的输出信号并且将其与段N的输出信号相关联。两个信号之间的 时间差被用于估计事件的距离。

图9示出了本发明处理方法的图。将振动传感器82a连接到用于将光 供给到传感器并且用于接收最后得到的振动信号的传感器系统82b。通过 传感器系统例如从时间设置单元80或者从集成在传感器系统82b中的未 示出的时钟获取时间数据，将振动数据与时间数据关联以提供作为时间的 函数的振动数据。

将作为时间的函数的振动数据传输给第一计算机83（1），在第一计算 机中将作为时间的函数的振动数据归类，可选地进行过滤以除去静止噪音 并且例如通过波束成形而对振动进行进一步分析。将分析过的作为时间的 函数的振动数据传输给第一数据库存储器89a，第一数据库存储器89a还 可以储存未分析过的作为时间的函数的振动数据。

分析过的作为时间的函数的振动数据还传输给第二计算机83（2），在 此将其与其它数据进行比较。

同时第一数据获取元件90a获取作为时间的函数的位置数据和可选地 来自AIS的其它数据。第一数据获取元件90例如从时间设置单元80或者 从未示出的集成在传感器系统82b中的时钟获取时间数据。作为时间的函 数的位置数据与获取的时间数据相关联以确保振动数据和位置数据关联 于一致的时间数据。

将作为时间的函数的位置数据传输给第二数据获取元件90b，该第二 数据获取元件90b还获取来自其它来源例如来自因特网和来自气象站的数 据。第二数据获取元件90b还可以如第一数据获取元件90a那样获取时间 数据。

将来自第二数据获取元件90b的数据传输给过滤器元件88，在此不相 关的数据被过滤掉。过滤器可以独立于储存在第一数据库存储器上的数据 而被调节。由此振动传感器82a检测到的影响这些数据的噪音被过滤掉。

将过滤的数据传输给第三计算机83（3）。第二计算机83（2）和第三 计算机83（3）在一个实施方式中并入一个单一的计算机，而在另一个实 施方式中—所示的实施方式—第二计算机83（2）和第三计算机83（3） 交换数据。在第二计算机83（2）中，数据被归类和组织并且传输给第二 数据库存储器89b以及操作者监视器87。在第三计算机83（3）中比较作 为时间的函数的位置数据和作为时间的函数的振动数据并且同时在同一 个计算机中或者在第四计算机84（4）（正如在所示的实施方式中那样）中 将其它数据彼此关联，进行威胁评价并且将结果传输给监视器。同时第四 计算机84（4）可以可选地在将监视器87保持在监督之下的操作者确认以 后发出警报。

第四计算机83（4）还可以接收来自第二数据库存储器89b的数据以 评价威胁，或者进行补充分析。作为时间的函数的振动数据还可以从第一 计算机83（1）传输给第二数据库存储器89b和/或监视器87。

附图为示意性的并且可能为了清楚而简化。在全文中，相同的附图标 记用于相同或对应的部分。

本发明更多的可应用范围将会由以下给出的详细描述而变得明显。然 而，应当理解指出了本发明的优选实施方式的详细描述和具体实例仅仅作 为说明而给出，因为根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种变 化和变型对本领域的技术人员将会变得明显。

前文中已经显示了一些优选实施方式，但是应当强调本发明并不限于 这些，而是可以在下列权利要求中限定的主题内以其它方式实施。