海洋环境监测与数据采集技术研究.pdf

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1、50一■技术交流石20油15和年化第工18设卷备一海洋环境监测与数据采集技术研究裴红英(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)[摘要]通过对铺管作业海况、船舶运动姿态、水下流速剖面等测量数据进行实时立体监测，形成同一的数据管理信息系统，为船舶作业提供及时的监测数据，并反馈给作业系统，为深水起重铺管船操船、起重和铺管作业提供参考依据，最终形成海上铺管作业技术数据库，生成相关图表及存档技术文件。相关软件可进行历史数据、计算数据、经验数据等的比对及查询，积累海上作业第一手资料，提升施工作业技术水平。[关键词]海洋立体监测；数据管理；应用研究随着海洋石

2、油天然气开发的不断深入，海上127条轨道，每个轨道从．66．15。到66．15。存储一铺管、海上吊装作业等活动愈发频繁。然而海洋次数据，从66．15。到。66．15。又存储一次数据，每环境复杂多变，深海工程设备为适应灾害性的环个周期存储254次数据。JASON卫星覆盖了南海海境，对海洋管道主要铺设工具的铺管船，也提出域，能够满足数据研究的需要。了更高的技术要求。未来深水油气开采的潜力巨JASON卫星数据包含南海海域2001年至2010大，其作业环境更加恶劣，对作业者意味着巨大年时间内的风场数据，可以读取任意区域任意时的困难。无论是铺管作业，还是深海吊

3、装、付托间内的风场变化。选择风速数据库文件，如图l所安装等海上施工都依赖于作业环境。海上立体环示为2009年5月1日风速沿经度方向分布曲线。境监测系统管理软件的开发能够为作业管理人员根据得到的2009年5月份所有数据文件，找到提供决策支持，指导铺管、深水吊装、付托安装同一坐标点在每一时间段内所对应的风速数据，等海上作业，并为施工数据挖掘(延升研究)、编辑为同一文件，可以得到坐标点(110．25。E，技术积累提供有力条件和有效依据。l0．25。N)的风速随时间变化规律，如图2所示。l南海环境数据获取及其仿真1．1风场数据处理JAS0N卫星运行轨道从66

4、．04。S到66．04。N，卫星运行周期是9．915天，每个周期有时间(day)图2点位(1lO．25。E，10．25。N)风速随时间变化曲线1．2海平面高度作者简介：裴红英(1979一)，女，甘肃民勤人，本科，工程师。从事海洋工程及科技管理工作。图12009年5月1日风速分布曲线第4期裴红英海洋环境监测与数据采集技术研究一51，JASON卫星数据库包含了2001年至201O年一点的流速剖面，如图5所示，为点位(1l2。E，间全球海平面高度数据，此处海平面高度表示实10。N)和点位(116。E，10。N)的深水流速剖面。测点相对于海平面平均高度的数据

5、，可计算被测点的有效波高。图3为2008年1月海平面高度分布-

6、时间而发散，输出误差随着时间累积。GPS导航系统容易受干扰，输出不连续，输出信息不完整。因此，在船体姿态计算中采用姿态方位组合导航系统，以便得到更精确的载体姿态原始数据。利用Matlab软件对船体姿态各个要素的原始实验数据分别进行野值(在测量得到的原始数据中，受环境和偶然因素的影响不可避免会出现偏差较大的反常值，这些反常值被称为野值)剔除和滤波之后，根据刚体运动学和船舶运动的相图4点位(110．25。E，10．25。N)有效波高变化曲线1．3南海深水流速剖面丰富的风场数据来自NCEP／QSCAT数据，使用高斯网格，分辨率T62。NCEP原始数据来自N

7、OAA气候研究中心。计算的风场范围是110。E-120。E，0。N．15。N。东西方向20组数据，南北方向15组数据。由于网格采用曲线网格，坐标轴方向与经纬度方向不平行，因此需要进行换算。根据上述方法可以得到计算海域任意图6未经处理的数据得到的船体速度52．■技术交流石20油15和年化第工18设卷备一相比，更加科学化和系统化。并行开发方法是先使单个模块生成完毕，然后采用模块集成技术，使所有局部组成一个统一的有机整体。本课题开发的管理信息系统主要是“海洋流速剖面监测”、“作业船位姿监测”和“海表状况监测”3个功能模块并行开发，最后实现作业的决策支持。本

8、系统采用系统分析和系统设计方法。4结论(1)采用模块化方法和并行技术，构建海上环图7经数据处理后得到的船体速