对滩海人工岛工程安全监测自动化系统研究

刘子明

摘要：在海上油气的工业生产的基础之上，建筑工程中的对滩海人工岛的运行期的安全监测的方法以及技术要求关注度比较高，在监测方面是以采用全自动化的系统进行操作，并且结合实际油田的人工岛的运行期的安全监测的系统进行研究。真正实现了滩海人工岛的自动监测，数据处理以及最后的信息发布和预警工作。本文根据滩海人工岛的工程监测运行阶段的维护和管理技术进行简单的阐述。

关键词：滩海人工岛；建筑工程；安全监测；自动化系统

一.滩海人工岛工程安全监测自动化系统的发展

我国的近海区域的石油的工业技术正处于发展中，但是相对于过去，石油工业的开采工作和经济发展已经得到了相应的改善，特别是在渤海附近的地区以及其他的近海区域，近几十年来建筑了多个大型的滩海人工岛的结构。虽然滩海人工岛的建设工程，在我国仍然处于起步阶段，施工工程的实践经验也很有限。在施工期的滩海人工岛的建设安全中的控制管理，最先制定技术标准的是中国石油天然气集团公司，并且在2010年颁布实施，对滩海人工岛的工程施工期阶段中的监测安全的施工建设，以及管理打好了坚实的技术基础。但是，对于人工岛在运行期的工程安全管理以及相应地维护标准，我国还没有正式的出台。

滩海人工岛的工程建筑于相对大陆比较复杂的海洋环境中，滩海人工岛的防护结构是围堤，其主要功能和工程结构型式等同于港口工程的防波堤，当受到外来的风浪，海冰，潮流，风暴潮，地震等自然性的海洋灾害环境共同影响时，其损坏程度会比陆地上的工程严重。多年来的人工岛建设及防波堤因自然灾害而损毁的工程事件很多，破坏程度和形式也有很多种，例如：强风，大浪，风暴潮增水，海冰等，这样的恶劣海况会造成人工岛的围堤形式的防护层遭到破坏，还有整个岛面被淹；有时由于海底的动力环境的严重变化，地震，海底地质，填土物质等因素引起的人工岛体的滑移，沉降，断裂现象。

各种人工岛，防波堤的事故发生时间，组织，破坏形式均有自己的结构特点，设计波浪时，标准偏要偏低，对波浪水动力的基本特性认识不足是建筑结构对于外界损坏的主要原因，但是防护结构以及建筑工程施工的工作条对于损坏的结构形态和发展，以及地基的承载能力但不到正常标准，施工期的损坏等应该高度重视。人工岛的围护结构遭到破坏时都会伴随着其自身的结构异常，严重时肯能会出现大面积的变形，但是关于这点，可以通过安全监测系统及时的获取信息，对于灾害体的判断发展情况和预警系统的监测有着重要的技术支持。

人工岛的运行期的工程安全监测理论，对于我国来说还是个空白，建筑系统的各项应用研究和设计就会无章可循。目前，国内的各种大型人工岛均采用施工期的监测延续手段，但是即使这样也不能满足现阶段的现代化的人工岛运行期安全监测管理的要求。滩海人工岛在运行期的安全监测中，应该采取自动化的监测系统，其自动化的安全监测系统对于人工监测来说，有着特殊的作用，不但能实时系统的连续地监测，并且不容易受到外界的环境影响，最重要的是能在恶劣的环境下特殊作业，这是人工采集所不能相比的。这对于跟踪灾害体发展过程，进行预警和反应分析具有十分重要的意义。

二. 人工岛的安全监测自动化系统

人工岛的运行期间的安全监测自动化系统是由四部分构成，包括：监测仪器，数据采集和处理系统，数据传输自动化的系统，网络发布系统。各个子系统都可以独立运行，但是却以“单链”的方式一起协同工作。

2.1运行期安全监测内容

人工岛安全监测分为：施工期，运行期这两个阶段。人工岛的运行期，其安全监测和施工期相比较来说，监测内容和监测运转期间的功能及判断指标有着本质性不同点，两者不可互相替代，或以相似工作性质的都不可以予以替代使用。

人工岛的安全监测自动化系统是采用了自动实时监测的技术手段。实时监测是指通过各种监测，采集，传输，以及发布技术，从而使管理人员能够在第一时间对人工岛的情况进行了解，跟踪和掌握有关围堤的变形动态，以便做出及时的决策和应对技术。自动监测系统中最主要的实时性，也就是远程操作管理人员能够及时的获取灾害体现时主体的变形信息，过程无需技术人员的干预，特别是恶劣的海况条件下，人工是难以对人工岛进行现场采集工作的。这就表明，实时特性最大程度的解放劳动力，降低了监测人员的生命危险和运营成本。

2.2安全监测的自动化系统的工程设计

人工岛的安全监测自动化系统，其中包含四个系统子系统： 围堤沉降监测系统，围堤水平位移监测系统，围堤地基土孔隙水压力监测系统，潮位监测系统。系统的本身特点是具备数据采集，绘制过程线、监测报表、数据管理、传感器设置、用户管理、系统设置、系统帮助等。

2.3 安全监测系统的运行期的预警探究

施工期的预警指标为人工岛的施工安全的监测和维护提供了保障和技术，并且把水平位移，沉降的变化速率以及超静的空隙水压力的增加量定量为预警的指标数据观测点。预警指标在原则意义上是根据工程需要而设计的，当空隙水的压力因潮涨潮落而变化时，就会连带性的滞后，这就可以在安全监测预警方面提供了重要的参考指标。

对于运行期间的预警观测模式包括以下两个方面：环境因素导致的预警和人工岛的安全监测的预警模式。在设计环境因素方面，主要是指建筑工程的施工设计是能够在恶劣的环境条件下进行的，比如：地震，海啸，暴风暴雨，冰害等天气干扰，这些天气数据的掌握可以通过当地的气象部门进行实时的监控和掌握，人工岛的施工单位进行获取预报，预警信息。以上自然灾害对人工岛破坏能力和破坏作用不是绝对的，但是在施工安全上有很大的影响，我们把其归结为人工岛的安全预警环境中。其次，滩海人工岛的运行期的监测预警是指当监测值超过允许值时，滩海人工岛就会出现相应的安全风险，这里一般指的是：围护结构稳定性，人工岛的稳定性等。只有在特殊情况下安全风险指的是后者。安全风险围护结构的稳定性一般表现在围护的沉降，水平位移以及地基的超静空隙的水压力的持续异常。所以在对滩海人工岛的运行期的安全监测方面的主要工作内容就是对围护的水平位移以及围护的沉降这两个预警。

结束语：

我国第一套人工岛系统就是滩海人工岛的安全监测自动化系统，在建筑设计上准确定位了离岸深水的人工岛，其运行期间的监测指标：围堤沉降，围堤的深层下的水平位移，围堤的地基土的超静孔隙水间的压力，围堤地下水位以及潮位等。当技术达到成熟时期，还可以增加波浪，结构化自振等相似的围堤边坡的相对稳定因素。安全监测系统现在是无人值守，动态监测性的，广泛应用于滩海人工岛的运行期安全监测。为了人工岛能够安全运行，管理和维护提供了科学有效的保障。

伴随着全球的气候灾害的日趋剧烈，海洋也有其自身的复杂性，人工岛和相关的结构物损毁经常发生，管理部门应该对人工岛的安全监测系统做好及时的调整和维护，并进行相应的安全编制规范流程，提供科学的数据。对于滩海人工岛的安全监测自动化系统应该结合具体的建筑工程，从而再进行完善以及改进，目的是针对不同的海洋状况的安全监测需要，而使监测系统趋于标准化。

参考文献：

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