[实用新型]海上风电基础绝对沉降监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及海上风电基础监测技术领域，具体是一种海上风电基础绝对沉降监测装置。

背景技术

随着海上风电开发步伐的加快，离岸距离、水深、风机桩基础直径越来越大，基础发生较大沉降变形的概率增大，对于开展高精度基础沉降监测的技术需求更强烈。现有的基础变形监测技术有：1）采用倾角传感器进行倾斜度监测；2）采用水准观测技术进行风机基础的沉降监测；3）采用动态或静态GPS技术进行位移监测。

倾角传感器安装方便，能够简便地获得传感器所在位置的倾斜度，目前已应用于海上风电基础监测。它的主要缺陷是：1）、无法获得基础的绝对沉降量，只能获得相对的倾角变化情况；2）、倾角传感器属于电子器件，在恶劣的海洋环境下存在老化、漂移问题，其有效寿命远小于风机基础的设计寿命，存在一定的维护、更换工作量；3）、目前的风机变形监测，往往沿塔高布置一定数量的倾角传感器，在推算风机塔顶位移时存在计算误差较大的问题。因此，倾角传感器监测方法只能部分地监测风机基础相对变形性状，未能实现风机基础绝对变形监测。陆上风电场常采用水准观测方法进行基础变形监测，如果设置较好的变形监测基准点，则能够实现基础的绝对沉降监测。但是，对于海上风电场，难以在海上设置稳定的变形监测基准点，而且海上风电场风机之间距离大，风浪因素对观测误差影响很大，该方法无法在海上实施变形监测。

静态或动态GPS技术是一种高效、先进的变形监测技术，广泛应用于大型边坡、水利枢纽、大型建（构）筑物的变形监测，在对陆上重要工程的监测中具有一定优势。该方法要求观测点之间的距离不宜大于5km，所形成的观测网尽量是等边三角形，随着基准点与观测点之间距离的增大，观测误差会呈几何级数增大。海上风电场一般离岸距离较远，采用GPS技术无法满足海上风电基础变形监测的精度要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种海上风电基础绝对沉降监测装置，能够解决当前海上风机基础安全评价的技术难点，具有重要工程价值和推广应用前景。

本实用新型采取的技术方案为：

海上风电基础绝对沉降监测装置，该装置包括：

安装在风机桩的外壁上、靠近桩基底部的多个土压力计；

安装在风机桩底部的孔隙水压计；

安装在风机桩的内部的固定式测斜仪，固定式测斜仪封装在测斜管内部；

安装在风机桩的顶部外壁的多个钢板应力计；

安装在风机桩顶部的内壁的多个二向加速度计；

所述土压力计、孔隙水压计、固定式测斜仪、钢板应力计、二向加速度计连接测量仪器；

所述风机桩上设有倾角传感器，倾角传感器连接测量仪器；

所述风机桩上设有第一位移传感器、风机塔筒上设置有第二位移传感器，所述第一位移传感器、第二位移传感器均连接测量仪器；

该装置还包括一个电子水准仪，所述电子水准仪用于测量对称布置在风机桩上的1#沉降点、2#沉降点、3#沉降点、4#沉降点的读数。

所述测量仪器包括信号采集处理模块、主控模块、GSM短信模块、GPS定位模块、无线发射模块、LCD显示屏模块；所述主控模块分别与信号采集处理模块、GSM短信模块、GPS定位模块、无线发射模块、LCD显示屏模块连接。

所述信号采集处理模块包括信号放大电路，信号滤波电路、A/D转换电路，所述信号放大电路采用MAX4196芯片，实现传感器检测信号的放大；所述信号滤波电路采用二阶低通ButterWorth滤波电路，滤除传感器信号中的其他干扰杂波；所述A/D转换电路采用ADC0808芯片，实现传感器检测信号的数字转换。

所述GSM短信模块采用西门子公司的TC53i模块，实现与主控模块通讯连接，用于将数据通过GSM发送短信给监测人员。

所述无线发射模块为wifi无线通讯模块或者Zigbee无线通讯模块，监护中心设置有无线接收模块，用于将监控数据上传到监测中心。

所述主控模块采用ARM单片机模块。

所述风机桩的内壁上，通过电缆护筒埋设有通讯线缆。

本实用新型一种海上风电基础绝对沉降监测装置，技术效果如下：

1：获得风机桩的抗压承载力值、获得试验荷载下桩身轴力分布及桩周各岩土层侧摩阻力、桩端阻力；桩端位移、桩身弹性压缩等；获得钢管桩单桩抗拔极限承载力值、得到试验荷载下各岩土层抗拔侧摩阻力和抗拔折减系数等；获得钢管桩单桩水平承载力值、实测试验荷载下各岩土层水平抗力特性、桩身弯矩、桩身挠曲等；分析风机桩桩端闭塞效应等，为桩基的优化设计及大面积施工提供依据。