海洋平臺FPSO姿態(tài)監(jiān)測技術與數(shù)據(jù)融合.pdf

1、海洋平臺是人類在海洋作業(yè)的重要基礎設施之一，也是在海洋中開采石油資源和天然氣資源的必要工具和設備，海洋平臺長期受到海洋環(huán)境復雜性和不確定性等因素的影響導致海洋平臺存在一定的安全隱患。風、浪、流等復雜環(huán)境因素的影響導致海洋平臺運動姿態(tài)變得極其復雜，為了海洋平臺能夠安全地生產(chǎn)和生活以及為安全工作提供預警，需要長期有效地監(jiān)測海洋平臺及其周圍的海域環(huán)境。
　　本文以FPSO單點系泊海洋平臺為背景，結合海洋平臺的結構及其所處的海洋環(huán)境特點，

2、對海洋平臺的監(jiān)測技術進行深入探討。本文主要通過安裝在FPSO船體以及系泊系統(tǒng)的傾角傳感器、慣導傳感器、加速度傳感器以及GPS傳感器實時監(jiān)測FPSO船體以及系泊系統(tǒng)的姿態(tài)信息和位置信息，并通過集成的現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，實時顯示監(jiān)測到的姿態(tài)信息。GPS傳感器在海洋平臺現(xiàn)場監(jiān)測中起著重要的作用，主要測量FPSO海洋平臺的位置和姿態(tài)信息，本文基于FPSO海洋平臺的結構特點以及運用GPS測量船體姿態(tài)的實際需要，設計了多個GPS組合測量船體姿態(tài)的方案，并

3、得出基于GPS定位數(shù)據(jù)進行姿態(tài)解算的公式，使用多個GPS解算船體的姿態(tài)信息為后續(xù)的數(shù)據(jù)融合校正傳感器測量數(shù)據(jù)提供了有效的途徑，此外對GPS解算姿態(tài)時所用的關鍵算法進行了詳細地介紹。
　　本文針對FPSO單點系泊海洋平臺在位監(jiān)測中傳感器測量數(shù)據(jù)的誤差問題，提出了一種利用多傳感器冗余監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合方法。該方法利用FPSO船體以及系泊系統(tǒng)上安裝的多個傳感器的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)建立了FPSO軟鋼臂單點系泊的多剛體運動方程，確立了冗余數(shù)據(jù)之間

4、的約束關系，采用非線性最小二乘法修正測量數(shù)據(jù)誤差。實驗表明利用該方法能夠有效地修正監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差，能夠極大地提高數(shù)據(jù)約束的精度。
　　FPSO現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)是國內(nèi)首次實現(xiàn)針對FPSO軟剛臂單點系泊系統(tǒng)的長期現(xiàn)場監(jiān)測，為該類系泊系統(tǒng)姿態(tài)數(shù)據(jù)研究和結構設計提供了寶貴的資料。相比于模型計算和水池實驗，通過現(xiàn)場多傳感器監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)可以更加真實地體現(xiàn)海洋平臺的運動姿態(tài)和系泊受力情況，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行誤差校準可以為后續(xù)海洋平臺的數(shù)據(jù)分析提供準確