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海洋钻井平台是从事海上油气勘探开爆发业的大型钢结构体。自升式钻井平台是海上可移动式钻井平台的一种，作业时将桩腿插入海底泥面以下，站立在海床上，利用桩腿托起船体并坚持船体底部与海平面有一定的气隙。
随着全球海上钻探市场的回暖，自升式钻井平台的市场利用率有所回升，未来需求还将进一步提高。海内自主研发的自升式钻井平台的使用规模也在逐年扩大，中国境内作业的钻井平台中80%为自升式钻井平台。
海上钻井平台运营使用的宁静性和可靠性很是重要，桩腿作为自升式钻井平台的要害结构，其宁静可靠性直接关系到整个钻井平台在海上作业的宁静。
自升式钻井平台的桩腿在使用历程中，恒久受到海水的腐化及不绝变革的情况荷载的作用，在平衡位置四周循环震荡爆发随时间变革的应力（或应变），很容易爆发疲劳裂纹并爆发一定的疲劳累积损伤，对整个自升式平台的宁静性组成严重的威胁。且桩腿处于水下，不易视察。因此，监测技术的接纳是很重要的。
监测技术作为工程师的眼睛，在工程的宁静施工温顺利运营中发挥着不可忽视的作用。目前工程监测所接纳的传感器元件主要是基于电阻式、电感式及钢弦式等的点式传感器。但海洋情况卑劣，湿润且腐化性强，这些通例的电类传感器普遍保存寿命短、易受周围情况影响、易受电磁滋扰、易被腐化等问题。
光纤类传感技术是近年来生长起来的先进监测技术。光纤传感器是利用光纤技术和光学原理，将感受的被丈量转换成可用输出信号的传感器。
在光纤传感器中，光纤既是传感介质，也是传输介质。作为传感介质的光纤，具有丈量敏感性高、性能稳定的优点 ；而作为传输介质的光纤，在传输历程中不受电磁滋扰、信号损失小，传感光纤可以直接通过光缆连到控制检测中心，这样就可以试验远程漫衍式监测。
海上钻井平台桩腿监测计划
针对自升式海上钻井平台桩腿监测这一特定应用，基于SOFO光纤传感器丈量精度和区分率很高，适用于少量布点的结构重点部位监测的特点，我们提出一个参考性建议计划。
SOFO光纤传感器
SOFO(源于法语Surveilance d’Ouvrages par Fibres Optiques的首字母，意为光纤结构监测)是由瑞士联邦工业学院土木工程系IMAC应力剖析实验室开发的一种点式光纤传感器。
SOFO系统包括传感器、一套读数仪、数据收罗和剖析软件。传感器由两根光纤组成，划分是丈量光纤和参考光纤，这两根光纤都装在同一根� ；す苤�。丈量光纤与被测结构结合并随结构一起变形。为了丈量缩短和伸长，丈量光纤被预张拉了0.5%。参考光纤是松弛的，因此与结构的变形无关 ；它的作用是赔偿温度对传感器的影响。读数仪发出的光学信号(光)通过一个 耦合器进入传感器，在两根光纤末端被反射镜反射回读数仪，在读数仪中被一对匹配光纤解调。返回光包括有结构物变形的信息，该信息被读数仪解码，并在条记本电脑上显示。典范传感器的长度规模是250mm-10m，区分率与标距无关，为2 μm，精度为0.2%。传感器的动态规模在受压时为0.5%，在伸长时为1%。
SOFO系统在上世纪90年代初开始研制，1995年开始商业化生产，随后应用于种种民用结构的监测，例如岩土工程、桥梁、大坝、民用和工业建筑等。该系统对温度变革、电磁场、湿度和腐化不敏感，至少6年内（第一次装置后）不受漂移的影响，这使得该系统既适合短期监测也适合恒久监测(预计恒久稳定性长达20年)。传感器可直接埋入新拌混凝土或者使用专门设计的便于装置的L型支架在结构外貌上装置。无需标定，成活率高(在正常条件下，正确埋入混凝土中的传感器的成活率高于95%)。长标距传感器比古板应变传感器更可靠，更精确，它测得的是长距离内的平均应变，不受质料局部缺陷如裂缝和气孔的影响。
SOFO监测系统描述
自升式海上钻井平台桩腿监测基于光纤低相干预原理的SOFO监测系统，接纳按期、连续和准静态监测模式，用以增加对桩腿荷载、桩腿荷载漫衍、来自平台荷载的重心等结构情况的了解。监测参数包括：
每根桩腿(共三根桩腿)某个截面的荷载
平均应变
整体平均曲率和温度
SOFO系统通过监测桩腿每根桩（3根桩/每根桩腿）在荷载作用下爆发的平均应变来间接监测每根桩腿的荷载，如图下所示。测得了桩腿每根桩上的平均应变，可盘算出桩腿的总荷载。
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在”I”桩腿横截面图中SOFO传感器和热电偶的位置
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SOFO传感器和热电偶在桩腿1上的整体位置及系统的集中
SOFO系统硬件配置
整套系统建议接纳9个SOFO标准传感器(3个/桩腿)和9个热电偶(三根桩腿)。使用标准的L形支架并按焊接办法把这些传感器装置在外貌上。
01
标准SOFO传感器
标准SOFO传感器用于监测平均应变。由于桩腿由钢材制成，而钢材被认为是均匀质料，建议的传感器长度为0.5到1m。
SOFO VII 标准变形传感器
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适用规模 装置在结构外貌上或埋入在混凝土或砂浆中。适合恒久监测结构的变形。 |
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主要特点
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技术规格  |
02
热电偶
因为结构袒露在温度变革的情况中，因此有须要监测温度来区分测得总应变中的温度应变。为此建议使用SOFO系统兼容的K型热电偶。为了使这些传感器与SOFO系统相兼容，必须使用SOFO桥接设备和ADAM� ？�。
iCIVIL-2404热电偶
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适用规模 用于结构体内部或外部温度的是非期监测。 |
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主要特点
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技术规格  |
03
读数仪
把同在一根桩腿上的一组SOFO传感器连接到中继连接箱，以便进行集中丈量。相应的ADAM� ？橐沧爸迷谙渥又�。三其中继连接箱被连接到平台上办公室内的丈量中心。丈量中心包括12通道的SOFO读数仪，SOFO桥接单位，以及ADAM� ？榈牡缭�。读数仪可以选择SOFO便携读数仪，使用便当。
SOFO VII/MuST 便携式读数仪
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适用规模 适合现场使用的可靠、多功效光纤数据纪录仪，可测读SOFO和FBG传感器。 |
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主要特点
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性能参数&技术规格  |
SOFO系统丈量参数
SOFO系统将纪录变形和温度，并生保存简单关系数据库中。这简化了数据处理和剖析。该数据库可以与其它数据库对接，便于和其它已装置的监测系统进行数据同步。SOFO传感器读数一次约需6-10秒，热电偶读数一次约需2-3秒。传感器仅能顺序读取(非同时)。因此，读取所有传感器的平均时间约莫是2分钟。使用SOFO Pro和SOFO View软件，可以实时盘算，并在显示屏上显示预警和警告(如凌驾某些阀值)。
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系统丈量参数
SOFO系统丈量和数据治理计划
零点丈量是第一步执行的有意义的丈量(之前的丈量可视为检查丈量)，零点是将来所有丈量的基准。因此，监测参数的演变将相关于零点被纪录和显示。这就是准确确定丈量时间如此重要的原因。零点丈量的设定取决于实际项目的要求。
24~48 小时连续监测：为了纪录结构对每天温度变革的响应，建议连续监测。在24到48小时内，每小时将做一组丈量。
荷载测试 (若有的话)： 一般每次加载后，做一组丈量。
翻新、维修或扩建之前：该丈量有助于了解结构重建前的状态，每天在一段既准时间（有代表性的）丈量频频 (如：在早上、中午、下午和晚上做一组丈量)。另外为了确定每日温度的影响，建议做频频连续24小时或者48小时的监测 (每小时做一组丈量)。
翻新、维修 或扩建期间：除了每天4次的连续监测外， 一般每次增加或减少荷载后做一组丈量。
在役期间恒久监测：关于恒久监控，建议每天至少做1-4组丈量，关于周期监测，至少每周到每月做一组丈量� ；菇ㄒ槊磕曜�24-28小时连续监测（24小时内至少每小时做一组丈量）。
特别事件：在强风、大雨或者地动爆发时或之后做一组丈量。
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