海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及展望*

李 達(dá) 呂柏呈 武文華 李 輝

(1. 中海油研究總院有限責(zé)任公司 北京 100028； 2. 大連理工大學(xué)工程力學(xué)系 遼寧大連 116024)

海洋平臺(tái)長期服役于復(fù)雜的海洋環(huán)境中，環(huán)境的特殊性使平臺(tái)設(shè)計(jì)預(yù)估的環(huán)境參數(shù)難以完整反映平臺(tái)在服役期間受到的荷載信息。隨著平臺(tái)服役時(shí)間的增加，結(jié)構(gòu)安全問題日益凸顯。數(shù)值分析和模型實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境荷載以及結(jié)構(gòu)模型的簡化，使其難以完全保障平臺(tái)在服役周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)安全。

1987年，首個(gè)海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在CONOCO Joliet張力腿平臺(tái)開展[1]。隨著海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)技術(shù)和生產(chǎn)要求的提高，在墨西哥灣、北海等海域開展了大量監(jiān)測(cè)實(shí)踐。英國Saab、BMT，美國Dunegan、Bentley，挪威CorrOcean等公司針對(duì)各類水上、水下結(jié)構(gòu)開發(fā)了綜合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并在智能化海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)和數(shù)字孿生領(lǐng)域率先開展了應(yīng)用[2]。國內(nèi)中國海油[3-4]、大連理工大學(xué)[5-6]、上海交通大學(xué)[7]、哈爾濱工業(yè)大學(xué)[8]等單位在海洋平臺(tái)國產(chǎn)化監(jiān)測(cè)硬件、軟件、數(shù)值分析、信息傳輸、客戶端部署等方面取得了長足的技術(shù)積累，在冰區(qū)導(dǎo)管架平臺(tái)、軟鋼臂系泊系統(tǒng)、深水半潛式平臺(tái)等監(jiān)測(cè)領(lǐng)域達(dá)到了較為領(lǐng)先的技術(shù)水平。

海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)通過在平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)開展數(shù)據(jù)采集和分析，對(duì)在役結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和安全保障，有效彌補(bǔ)了荷載和結(jié)構(gòu)簡化帶來的安全隱患。近年來，海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)覆蓋率隨工程需求逐年上升，在監(jiān)測(cè)種類、傳輸方式、顯示能力等方面穩(wěn)步提高。

未來海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)將向深水化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展，但目前技術(shù)水平距離達(dá)到依靠智能化監(jiān)測(cè)指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)海上無人自運(yùn)營裝備單元的目標(biāo)仍需要大量的理論創(chuàng)新和監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的建立。本文旨在闡述海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀，并對(duì)未來中國海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)展進(jìn)行探討。

1 海洋環(huán)境荷載監(jiān)測(cè)

1.1 風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)

風(fēng)荷載是海洋結(jié)構(gòu)在服役過程中受到的主要荷載形式之一，監(jiān)測(cè)信息包括風(fēng)速和風(fēng)向。常見的傳感器類型有機(jī)械風(fēng)速儀[9]、超聲波風(fēng)速儀[10]、熱線風(fēng)速儀和激光多普勒風(fēng)速儀。風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量需減少結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量位置為無遮擋、風(fēng)場(chǎng)穩(wěn)定、迎風(fēng)路徑長、湍流系數(shù)與風(fēng)速轉(zhuǎn)換系數(shù)穩(wěn)定的區(qū)域[11]。圖1為幾種常用的風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量儀。表1給出了各類風(fēng)速、風(fēng)向儀的測(cè)量原理和一般參數(shù)。

圖1 典型風(fēng)速、風(fēng)向儀

表1 風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量儀器原理和參數(shù)Table 1 Anemometer measuring principle and parameters

風(fēng)環(huán)境監(jiān)測(cè)既是海洋平臺(tái)服役安全的重要保障，也能夠?yàn)槲磥硇滦秃Ｑ蠼Y(jié)構(gòu)[12]提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。風(fēng)荷載分析一般將風(fēng)速分為長周期部分(平均風(fēng))和短周期部分(脈動(dòng)風(fēng))。平均風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)距5 min或10 min的風(fēng)速平均值。脈動(dòng)部分利用統(tǒng)計(jì)參數(shù)如湍流強(qiáng)度、湍流積分尺度、脈動(dòng)風(fēng)速譜等進(jìn)行描述[13-14]。為計(jì)算靜、動(dòng)態(tài)風(fēng)荷載，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量的頻率通常采用1 Hz。利用海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)在役平臺(tái)受到的風(fēng)荷載進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，能夠更有針對(duì)性地獲得平臺(tái)服役海域的風(fēng)場(chǎng)特性，結(jié)合運(yùn)動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)海洋油氣平臺(tái)在服役過程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)工況進(jìn)行分析[15-16]，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)。

1.2 浪高周期監(jiān)測(cè)

波浪荷載是系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的重要環(huán)境荷載[17]。測(cè)量方法分為水下、水面和水上測(cè)量。水下測(cè)量方法有水壓式測(cè)量儀、聲學(xué)式測(cè)量儀等。水面測(cè)量方法包括電阻式波高傳感器、電容式波高傳感器等。水上測(cè)量方法包括雷達(dá)測(cè)波、立體攝影測(cè)量[18]、光學(xué)測(cè)量等[19]。海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用測(cè)波雷達(dá)，獲取實(shí)時(shí)的波高、周期及波浪方向[20]。圖2為幾種常見的浪高周期測(cè)量儀，表2給出了幾種波浪測(cè)量儀器原理和一般參數(shù)。

圖2 幾種常見的浪高周期測(cè)量儀器

表2 浪高周期測(cè)量儀器原理及適用性Table 2 Wave measurement sensors measuring principle and applicability

波浪譜選取對(duì)于海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全分析具有重要意義。典型的波浪譜有Neumann譜、P-M譜[21]、Jonswap譜[22]。大部分波浪譜是基于經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)半理論得出的，不同海區(qū)、不同水文條件下波浪譜的選擇都有一定的主觀性[23]?；诂F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)海域的波浪特征和波浪譜進(jìn)行修正，預(yù)估在役海洋平臺(tái)在服役期間的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，能夠判斷結(jié)構(gòu)在極端海況下的運(yùn)動(dòng)行為和長期服役下的結(jié)構(gòu)疲勞壽命，保障平臺(tái)服役安全。同時(shí)，基于修正波浪參數(shù)，能夠?yàn)槲磥砗Ｑ笃脚_(tái)設(shè)計(jì)提供更加準(zhǔn)確的波浪環(huán)境條件[24-25]。

1.3 海流流速流向監(jiān)測(cè)

海流是水下管纜和系泊系統(tǒng)受到的主要荷載形式。通常認(rèn)為海流主要由風(fēng)海流、密度流構(gòu)成[26]。海流監(jiān)測(cè)方式分為測(cè)量單一測(cè)點(diǎn)海流計(jì)和測(cè)量海流剖面的剖面儀[27]?，F(xiàn)階段海流監(jiān)測(cè)多利用聲學(xué)多普勒流速流向剖面儀(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)對(duì)分層海流流速及流向進(jìn)行測(cè)量。由于多普勒流速流向剖面儀測(cè)量方向的單一性，采用多個(gè)傳感器組合測(cè)量海流全剖面信息[28]。圖3為幾種常見的海流測(cè)量儀器。表3給出了幾種海流測(cè)量儀器的測(cè)量原理和適用性。

海流流速信息是典型的非穩(wěn)態(tài)隨機(jī)數(shù)據(jù)，采樣頻率和監(jiān)測(cè)周期都會(huì)對(duì)假設(shè)分布規(guī)律的參數(shù)擬合產(chǎn)生影響。單層海流極值預(yù)測(cè)難以反映海流隨水深變化的客觀規(guī)律。簡化的均勻流、剪切流、梯度流也給水下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算和壽命預(yù)測(cè)帶來了不確定性?；诤Ａ髌拭姹O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)海流剖面進(jìn)行降維處理，通過逆一階可靠度和響應(yīng)函數(shù)等方法計(jì)算海流極值剖面能夠更加完整地保留海流各層之間的相關(guān)性，保障水下結(jié)構(gòu)的服役安全，同時(shí)簡化設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境條件的選取[30-32]。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)監(jiān)測(cè)流場(chǎng)進(jìn)行聚類和預(yù)測(cè)，分析上部浮體響應(yīng)和水下結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、疲勞等問題，成為近年海流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用研究的重要方法[33-35]。

圖3 幾種常見的海流測(cè)量儀器

表3 海流測(cè)量儀器原理及適用性Table 3 Current meters measuring principle and applicability

1.4 海冰監(jiān)測(cè)

近年來全球海洋資源開發(fā)和航運(yùn)工業(yè)逐漸向傳統(tǒng)寒區(qū)不斷擴(kuò)展[36]。海冰監(jiān)測(cè)已在庫克灣[37]、Baltic、Confederation[38]、渤海等海域開展[39]。海冰監(jiān)測(cè)包括海冰參數(shù)(冰厚、冰速等)和冰荷載測(cè)量。早期海冰監(jiān)測(cè)利用浮標(biāo)測(cè)量海冰運(yùn)動(dòng)速度，隨著監(jiān)測(cè)手段的提高，多普勒移頻雷達(dá)、衛(wèi)星圖像(合成孔徑雷達(dá)、中分辨率成像光譜儀、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)[40])等技術(shù)逐漸應(yīng)用在海洋冰荷載分析和預(yù)報(bào)中。相比海冰速度、冰緣線測(cè)量，海冰厚度測(cè)量更加困難，早期海冰厚度測(cè)量利用鉆孔和潛艇聲納，目前視頻、衛(wèi)星、雷達(dá)[41-42]、激光、深度學(xué)習(xí)[43]等技術(shù)逐步應(yīng)用在海冰厚度測(cè)量中。冰荷載主要利用冰力測(cè)量壓力盒進(jìn)行測(cè)量。表4為幾種海冰測(cè)量方式原理和適用性。

表4 海冰測(cè)量原理和適用性Table 4 Sea ice measuring principle and applicability

基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的冰荷載研究主要集中在最大冰力[44-46]、冰激振動(dòng)[47-48]，以及考慮季節(jié)性海冰對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)疲勞[49]影響等問題。中國海冰監(jiān)測(cè)主要針對(duì)在渤海冰區(qū)的導(dǎo)管架平臺(tái)?；诓澈，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，開展了平臺(tái)在動(dòng)冰力作用下的結(jié)構(gòu)特性、疲勞分析方法以及結(jié)構(gòu)選型等研究工作。

除以上監(jiān)測(cè)信息外，根據(jù)海洋平臺(tái)類型以及服役海域特點(diǎn)，海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)還對(duì)空氣溫度、濕度、氣壓、海水鹽度、氣隙高度等信息進(jìn)行持續(xù)測(cè)量。

海洋環(huán)境荷載監(jiān)測(cè)經(jīng)過長期發(fā)展累積了大量的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，測(cè)量技術(shù)已相對(duì)成熟。由于環(huán)境荷載的固有屬性差異以及荷載計(jì)算方式的不同，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確描述海洋平臺(tái)在服役過程中受到的完整時(shí)序荷載仍較為困難，導(dǎo)致現(xiàn)階段海洋環(huán)境荷載信息在海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)分析中的作用難以充分發(fā)揮。隨著傳感器技術(shù)的不斷完善以及荷載模擬理論的進(jìn)步，通過少量監(jiān)測(cè)信息準(zhǔn)確還原真實(shí)環(huán)境荷載，繼而更加準(zhǔn)確地保障現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)和作業(yè)安全是未來海洋平臺(tái)環(huán)境荷載監(jiān)測(cè)的重要研究方向。

2 海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

2.1 結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)

2.1.1浮體及上部結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

海洋平臺(tái)浮體和上部結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)通常將監(jiān)測(cè)對(duì)象假定為剛體，測(cè)量結(jié)構(gòu)平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。傳感器主要有DGPS (Differential Global Position System，差分全球定位系統(tǒng))、INS (Inertial Navigation System，慣性導(dǎo)航系統(tǒng))、傾角傳感器等[50]。傳感器安裝位置一般位于平臺(tái)軸線方向，減少加速度對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的影響。隨著海洋結(jié)構(gòu)物尺寸的逐漸增大，浮體及上部結(jié)構(gòu)的變形逐漸難以被忽略，已有研究利用圖像數(shù)據(jù)，邊緣檢測(cè)等方式對(duì)大型結(jié)構(gòu)整體變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)[51]。圖4為幾種常見的浮體及上部結(jié)構(gòu)測(cè)量傳感器，表5為幾種測(cè)量傳感器的測(cè)量原理和適用性。

對(duì)于導(dǎo)管架平臺(tái)，平臺(tái)產(chǎn)生整體運(yùn)動(dòng)幅值較小，但結(jié)構(gòu)在波浪作用、冰荷載、碰撞沖擊下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率較高，因此對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)信息進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量一般采用加速度傳感器和應(yīng)變測(cè)量裝置，依據(jù)結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率和陣型確定測(cè)點(diǎn)位置和傳感器個(gè)數(shù)[52]。

圖4 幾種常見的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)測(cè)量傳感器

表5 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)測(cè)量傳感器原理及適用性Table 5 Platform movement measuring sensors principle and applicability

2.1.2系泊錨鏈監(jiān)測(cè)

水下測(cè)量是海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)。系泊錨鏈監(jiān)測(cè)主要有3種方式：頂端直接測(cè)量、水下傳感器測(cè)量和水下機(jī)器人輔助測(cè)量。頂端直接測(cè)量利用稱重式傳感器測(cè)量錨鏈頂端張力，該方法成本低、實(shí)施簡單，但定期維護(hù)矯正較為困難。隨著水深和錨鏈長度的增加，頂部測(cè)量難以完整反映水下結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。水下傳感器測(cè)量裝置一般在錨鏈上安裝夾持結(jié)構(gòu)，測(cè)量安裝位置的水深、傾角等信息[53]。由于水深限制，深水結(jié)構(gòu)測(cè)量多采用自容式傳感器。中國南?！疤魬?zhàn)號(hào)”監(jiān)測(cè)中，已利用此類傳感器完成了較長周期的水下錨鏈運(yùn)動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)[54]。水下自容式傳感器目前仍存在功耗、時(shí)間校準(zhǔn)等技術(shù)挑戰(zhàn)[55]。但隨著水下數(shù)據(jù)傳輸和無線充電技術(shù)的進(jìn)步，水下自容式傳感器已逐漸向長監(jiān)測(cè)周期、超深水方向發(fā)展[56-58]。水下機(jī)器人監(jiān)測(cè)通過水下機(jī)器人攜帶的測(cè)量裝置對(duì)水下信息進(jìn)行測(cè)量，突破了水下測(cè)量的空間限制，但水下機(jī)器人難以完成長期連續(xù)監(jiān)測(cè)，增加了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)利用的難度。圖5為幾種常見的系泊錨鏈監(jiān)測(cè)裝置，表6為系泊錨鏈測(cè)量儀的測(cè)量內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)適用性。

圖5 幾種常見的系泊錨鏈測(cè)量裝置

表6 系泊錨鏈測(cè)量儀器原理及適用性Table 6 Mooring line measuring devices principle and applicability

2.1.3張力腿與張緊式立管監(jiān)測(cè)

張力腿和張緊式立管(Top Tension Riser，TTR)采用相似的監(jiān)測(cè)方法。主要測(cè)量內(nèi)容為頂部張力、水下運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、底部在位狀態(tài)。頂部張力利用頂張力傳感器和光纖光柵傳感器進(jìn)行測(cè)量[61]。水下運(yùn)動(dòng)姿態(tài)利用水下傳感器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量參數(shù)包括監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的水深、傾角、加速度、溫度等[62]。近年來，水下結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)成為了水下結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的熱點(diǎn)之一[63]。此外水下管纜也可采用預(yù)置式測(cè)量方案[64-65]，將光纖光柵傳感器在制造時(shí)預(yù)置入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，達(dá)到應(yīng)變、溫度等信息完整長度測(cè)量的目的。預(yù)置式測(cè)量方式需考慮在制造、運(yùn)輸、安裝和在位過程中的變形極限，在服役過程中也難以進(jìn)行及時(shí)更換。張力腿底部在位狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要依靠遙控?zé)o人潛水器(Remote Operated Vehicle，ROV)或水下巡檢機(jī)器人完成[66]。一般來說，巡檢機(jī)器人需具有運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、水下視頻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和清障系統(tǒng)幾個(gè)組成部分，保證巡檢過程的安全性和有效性。圖6為TTR立管和張力腿監(jiān)測(cè)方案。

圖6 TTR立管和張力腿監(jiān)測(cè)

2.1.4軟剛臂系泊系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

軟剛臂系泊系統(tǒng)是一種較為特殊的海洋系泊形式，其主要系泊部件在水上，能夠在冰區(qū)海域服役。中國首個(gè)海洋核動(dòng)力平臺(tái)也選取了軟剛臂系泊系統(tǒng)作為系泊形式[69-70]。系泊系統(tǒng)(圖7)利用多鉸連接，達(dá)到釋放油氣開發(fā)平臺(tái)的效果，屬于7自由度多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，結(jié)合平臺(tái)的6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度和系泊腿擺動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可完整計(jì)算系泊結(jié)構(gòu)在服役過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力行為[71]。中國渤海多艘軟剛臂系泊系統(tǒng)已具備系泊系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)算的能力，軟剛臂系泊系統(tǒng)監(jiān)測(cè)已逐漸趨于成熟[72]。

圖7 軟剛臂系泊系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

隨著平臺(tái)尺寸的增加和大量非線性材料的應(yīng)用，常規(guī)監(jiān)測(cè)手段已難以完整描述平臺(tái)的服役姿態(tài)。未來海洋平臺(tái)響應(yīng)監(jiān)測(cè)可基于現(xiàn)有監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)，結(jié)合圖像分析等方法反映平臺(tái)的多維度響應(yīng)特征，更加完整地復(fù)現(xiàn)平臺(tái)真實(shí)服役狀態(tài)。對(duì)于系泊系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，由于涉及水下結(jié)構(gòu)，方案選取和測(cè)量難度都更高，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用也更加復(fù)雜。國產(chǎn)化監(jiān)測(cè)硬件研制和新分析理論是下一步海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)工程化應(yīng)用的重點(diǎn)。

2.2 局部損傷監(jiān)測(cè)

海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)局部損傷監(jiān)測(cè)一般使用無損檢測(cè)的手段。無損檢測(cè)主要有應(yīng)變監(jiān)測(cè)、超聲波檢測(cè)、射線探傷檢測(cè)和磁力探傷檢測(cè)幾種。

應(yīng)變監(jiān)測(cè)測(cè)量結(jié)構(gòu)的應(yīng)變變化。傳感器可分為傳統(tǒng)應(yīng)變計(jì)和智能傳感器。智能傳感器包括光纖傳感器、壓電材料傳感器[73-74]等。與傳統(tǒng)應(yīng)變監(jiān)測(cè)傳感器相比，智能傳感器具有更高的靈敏度、靈活性、嵌入性和抗電磁干擾性。應(yīng)變監(jiān)測(cè)已應(yīng)用于碰撞和海浪引起的應(yīng)變響應(yīng)[75]、立管的軸向張力彎矩[76]、平臺(tái)關(guān)鍵區(qū)域疲勞裂紋[77-78]、船體甲板整體彎曲[79]等領(lǐng)域。超聲波檢測(cè)利用超聲波在構(gòu)件內(nèi)部傳播的反射信號(hào)確定結(jié)構(gòu)發(fā)生缺陷的位置，在系泊錨鏈、平臺(tái)焊接結(jié)構(gòu)方面已有應(yīng)用[80-83]。射線檢測(cè)測(cè)量內(nèi)部缺陷引起的射線強(qiáng)度變化，能夠?qū)Ω黝惒牧线M(jìn)行損傷檢測(cè)，但輻射和顯影定影液的污染問題導(dǎo)致其難以在長期、大規(guī)模的海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用。磁力探傷通過觀測(cè)漏磁磁場(chǎng)大小、數(shù)量以及分布判斷構(gòu)件表面、次表面損傷缺陷。磁粉施加方式分為干式和濕式，海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)磁粉探傷一般采用濕式檢測(cè)[84]。磁粉探傷具有較高的靈敏度，不受試件的大小及形狀限制，但僅局限于磁性材料，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的檢測(cè)能力也較差。渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)表面缺陷檢測(cè)有較高的靈敏度，能夠?qū)ΚM窄區(qū)域結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，但僅適用于導(dǎo)電材料的表面缺陷，適用于定性檢測(cè)。

局部損傷監(jiān)測(cè)面臨的問題主要是無法形成常態(tài)化連續(xù)監(jiān)測(cè)能力。傳統(tǒng)損傷檢測(cè)方式難以形成連續(xù)測(cè)量能力，而利用響應(yīng)信息反演結(jié)構(gòu)損傷的方法對(duì)監(jiān)測(cè)信息質(zhì)量、反演模型精度以及優(yōu)化算法選取都有很高的要求。隨著無人化平臺(tái)的發(fā)展，利用智能巡檢機(jī)器人可提高局部損傷監(jiān)測(cè)的適用性。通過連續(xù)的環(huán)境和響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)局部損傷檢測(cè)位置選擇和探傷方式也是未來海洋平臺(tái)損傷識(shí)別問題的重要研究方向。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析

3.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與集成

海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，即信號(hào)由監(jiān)測(cè)傳感器傳輸至下位機(jī)的過程，涵蓋電壓電流信號(hào)、光信號(hào)、Wi-Fi信號(hào)等。由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸距離較遠(yuǎn)，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中需避免傳感器輸入電壓壓降和輸出模擬信號(hào)衰減等問題。滑環(huán)類結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，由于難以采用線纜形式連接，利用無線傳輸技術(shù)進(jìn)行短距離數(shù)據(jù)傳輸[85]。對(duì)于水下結(jié)構(gòu)，傳輸線纜難以及時(shí)維護(hù)，已有研究將水聲技術(shù)引入長期水下數(shù)據(jù)信息傳輸，通過建立水下信息傳輸節(jié)點(diǎn)，形成水下傳輸網(wǎng)絡(luò)保障采集穩(wěn)定性。考慮傳輸數(shù)據(jù)的采樣頻率和采集類型多樣性，海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般設(shè)置傳輸集成工作站對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行下位存儲(chǔ)和整理。在中控室設(shè)置監(jiān)測(cè)上位機(jī)，集成儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

未來海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和集成需形成水下、水面的完整化、標(biāo)準(zhǔn)化、強(qiáng)魯棒性的信息網(wǎng)絡(luò)，攻關(guān)水下信息傳輸理論和傳輸設(shè)備，結(jié)合水上信息采集集成節(jié)點(diǎn)，搭建完整的監(jiān)測(cè)信息流，保障監(jiān)測(cè)信息的穩(wěn)定性和時(shí)效性。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸

海洋平臺(tái)主要采用衛(wèi)星和海纜傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞铰?lián)通陸地終端和其他平臺(tái)。隨著信號(hào)傳輸技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可選擇的數(shù)據(jù)傳輸方式日趨豐富，如北斗衛(wèi)星傳輸、微波傳輸和散射傳輸[86]。中國海油信息科技在海洋平臺(tái)數(shù)據(jù)多網(wǎng)融合通訊研究和工程實(shí)踐進(jìn)行了大量的探索與創(chuàng)新，形成了較為完備的海洋平臺(tái)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)[87]。表7為各類數(shù)據(jù)傳輸原理和監(jiān)測(cè)適用性。

表7 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸原理和適用性Table 7 Monitoring data transmission principle and applicability

監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確傳輸是臺(tái)風(fēng)期間海洋油氣平臺(tái)決策的重要依據(jù)。考慮功耗和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立生存時(shí)長要求，北斗衛(wèi)星短報(bào)文傳輸技術(shù)成為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在臺(tái)風(fēng)條件下的有效信息傳輸手段[88]。臺(tái)風(fēng)期間通過北斗衛(wèi)星信號(hào)將平臺(tái)實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至陸地監(jiān)測(cè)中心，能夠使決策人員更加準(zhǔn)確地掌握臺(tái)風(fēng)期間平臺(tái)實(shí)時(shí)安全狀態(tài)，評(píng)估作業(yè)決策。微波是比普通無線電波更短、頻率超過1 GHz的電磁波[89]。海上微波無線傳輸組網(wǎng)技術(shù)在陸地建立通訊站點(diǎn)，利用海洋平臺(tái)組成微波局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)超視距遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。中國南海運(yùn)營的一條微波鏈路傳輸距離達(dá)到98 km，30 MHz頻寬下可以提供50～80 Mbps的信息傳播率[90]。散射傳輸利用流層中的不均勻體對(duì)微波和毫米波的折射和再次輻射進(jìn)行信號(hào)傳輸[91]。與衛(wèi)星傳播方式相比，微波和散射傳輸硬件占地面積及功耗更大。

目前各類信息傳輸模式已經(jīng)能夠較為完整地傳輸海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)信息。隨著各種新興數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，未來海洋平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸將不斷向低功耗、大帶寬、低延時(shí)的方向發(fā)展。

3.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與集成軟件數(shù)據(jù)庫

在役海洋平臺(tái)安全評(píng)估、預(yù)測(cè)、預(yù)警以及未來海洋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)用的核心問題。目前海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析方法主要分為兩類，直接基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析方法和結(jié)合模型及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析方法。

直接基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析方法研究較為深入，常見的分析方法有特征參數(shù)分析、概率分析以及機(jī)器學(xué)習(xí)(表8)。特征參數(shù)分析方法一般對(duì)一維監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，與設(shè)計(jì)參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)比較，對(duì)環(huán)境荷載和結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行定量分析[92]。概率分析利用長期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的概率特征，評(píng)估環(huán)境荷載、平臺(tái)響應(yīng)的長重現(xiàn)期極值、安全預(yù)警等級(jí)等指標(biāo)[93-94]。機(jī)器學(xué)習(xí)涵蓋了大量算法，已應(yīng)用在多維環(huán)境荷載類別分析、響應(yīng)預(yù)測(cè)預(yù)警以及結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別等多個(gè)方面[95-96]。隨著海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量的累積和機(jī)器學(xué)習(xí)在其他領(lǐng)域的成功應(yīng)用，機(jī)器學(xué)習(xí)分析方式逐漸被海洋工程領(lǐng)域接受。

表8 基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的海洋平臺(tái)分析方法Table 8 Offshore platform analysis methods based on monitoring data

結(jié)合模型的分析方法不僅利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合結(jié)構(gòu)物理特征實(shí)現(xiàn)在役平臺(tái)響應(yīng)復(fù)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)屬性反演(表9)。理論上，模型和數(shù)據(jù)結(jié)合的方法能夠更好地解釋結(jié)構(gòu)特征變化，保障分析方法的泛化能力，但建模能力和簡化方法也增加了此類分析方式的難度和結(jié)構(gòu)屬性反演計(jì)算的收斂性?；诮Y(jié)構(gòu)模型和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析方式多采用智能優(yōu)化算法擬合結(jié)構(gòu)特征完成對(duì)在役結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)反演，在導(dǎo)管架[97]、軟鋼臂系泊系統(tǒng)[98]、半潛式平臺(tái)監(jiān)測(cè)過程中已對(duì)腐蝕程度、磨損損傷、系泊損傷等問題開展了相關(guān)研究，但距離工程應(yīng)用仍需大量驗(yàn)證工作和理論迭代。

表9 基于模型和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的海洋平臺(tái)分析方法Table 9 Offshore platform analysis methods based on modeling and monitoring data

海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果需完整體現(xiàn)在海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)軟件上。監(jiān)測(cè)軟件和數(shù)據(jù)庫的建立需綜合考慮各類數(shù)據(jù)的錄入、管理、查詢并兼顧數(shù)據(jù)的初步分析能力[99]，對(duì)傳感器型號(hào)信息、有效期、DGPS固定站變化、校準(zhǔn)日期、傳感器存余數(shù)量、獨(dú)立供電系統(tǒng)容量等信息進(jìn)行完備存儲(chǔ)。常用的數(shù)據(jù)庫有Oracle、MySQL、Microsoft SQL Server等。建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫的主要目的之一在于對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的回溯和分析，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫存對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、更新、匯總時(shí)保障原始數(shù)據(jù)不被覆蓋。

隨著計(jì)算能力的提高，海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析不斷前移，時(shí)效性也不斷提高。未來海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析將逐漸降低對(duì)陸地端科研人員的依賴，通過新理論和新算法的大量應(yīng)用，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，保障在役結(jié)構(gòu)安全，指導(dǎo)海上資源開發(fā)作業(yè)。

4 平臺(tái)監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)

海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需獨(dú)立于海洋平臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)。在臺(tái)風(fēng)等極端工況下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要依靠自身的能源持續(xù)工作，穩(wěn)定的電力供應(yīng)直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性。供電系統(tǒng)電壓一般設(shè)置為48 V，利用變壓裝置對(duì)各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件提供穩(wěn)定的工作電壓，滿足絕大多數(shù)工控機(jī)和傳感器使用要求。獨(dú)立供電系統(tǒng)(圖8)需充分考慮各類傳感器、采集裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置和上、下位機(jī)的功耗總和，預(yù)估監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需容量，保障至少在一個(gè)平均臺(tái)風(fēng)周期的連續(xù)采集能力。

圖8 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立供電系統(tǒng)

現(xiàn)階段獨(dú)立供電技術(shù)已能較好地保障平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在避臺(tái)期間的連續(xù)電力供應(yīng)。隨著監(jiān)測(cè)對(duì)象的不斷完善，海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電力需求逐步提高。近年來，充放電優(yōu)化設(shè)計(jì)[100]、風(fēng)光互補(bǔ)[101]以及新型蓄電池技術(shù)取得了快速發(fā)展，未來海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)需具備更長周期的穩(wěn)定電力供應(yīng)能力，提高海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的獨(dú)立生存能力。

5 海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)展望

伴隨現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)硬件、軟件和分析技術(shù)的進(jìn)步，以及大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、元宇宙等新理論和新算法的應(yīng)用，未來海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)將逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化、深水化、智能化方向發(fā)展。

5.1 監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化

海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)之一在于海洋平臺(tái)種類眾多，同一類海洋平臺(tái)服役環(huán)境也不相同，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的側(cè)重點(diǎn)存在差別，尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)和建造階段，未充分考慮監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件布局、走線方式以及集成空間冗余，造成目前海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)往往在平臺(tái)服役后逐步更新，加大了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝的困難。未來海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)需形成較為統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)物理量選擇、測(cè)點(diǎn)位置、走線方式、集成方式、接口方式、波特率、功耗、工作電壓、硬件構(gòu)架和傳感器硬件標(biāo)準(zhǔn)，利用集成程度更高、數(shù)量更少的監(jiān)測(cè)傳感器使海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)能夠更加快速、完備地在各類海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)物上開展。

標(biāo)準(zhǔn)化信息管理平臺(tái)既是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)工程化應(yīng)用的重要手段，也是未來海洋平臺(tái)智能化發(fā)展的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。建立標(biāo)準(zhǔn)化信息管理平臺(tái)，完整覆蓋海上各類油氣開發(fā)設(shè)施，構(gòu)建區(qū)域化信息管理網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合陸地運(yùn)營決策中心為在役海洋平臺(tái)提供更加科學(xué)的運(yùn)營維護(hù)服務(wù)和工程作業(yè)指導(dǎo)。

5.2 監(jiān)測(cè)深水化

隨著水下技術(shù)日趨成熟，海洋資源開發(fā)逐漸向深水發(fā)展。中國典型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服役平臺(tái)所在海域水深逐步增大(圖9)。1 500 m水深的“深海一號(hào)”能源站服役，標(biāo)志著中國海洋平臺(tái)開發(fā)已經(jīng)從淺海走向深遠(yuǎn)海[102]。未來海洋資源開發(fā)，作業(yè)中心逐漸向深水轉(zhuǎn)移。對(duì)于海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)，深水、超深水水下監(jiān)測(cè)傳感器、水下信號(hào)傳輸裝置、水下信息組網(wǎng)技術(shù)、水下聲傳輸、水下無線充電技術(shù)以及水下多功能機(jī)器人等多領(lǐng)域的國產(chǎn)化硬件研制和集成化水下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將成為海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)深水化的研究重點(diǎn)。

圖9 中國典型海洋平臺(tái)水深

5.3 監(jiān)測(cè)智能化

海洋平臺(tái)智能化監(jiān)測(cè)旨在通過傳感器采集環(huán)境信息、響應(yīng)信息，形成具有認(rèn)知能力、記憶能力、學(xué)習(xí)能力、自適應(yīng)能力、預(yù)測(cè)能力和決策能力的智能數(shù)字化孿生系統(tǒng)，完成對(duì)在役結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)評(píng)估、預(yù)測(cè)和控制。目前海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)智能化核心問題，實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)評(píng)估和預(yù)測(cè)的理論與技術(shù)的研究仍較為初步。其主要原因首先在于海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)需在真實(shí)的海洋環(huán)境下，真實(shí)結(jié)構(gòu)上開展，現(xiàn)場(chǎng)開展難度限制了監(jiān)測(cè)技術(shù)和分析方法研究的參與性；其次，海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析綜合多個(gè)復(fù)雜學(xué)科、領(lǐng)域的理論和技術(shù)，增加了海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)智能化的研究難度。

監(jiān)測(cè)智能化分析主要有以下幾部分核心內(nèi)容。

1) 數(shù)據(jù)特征分析。

數(shù)據(jù)特征分析包括環(huán)境數(shù)據(jù)、單一或組合響應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特征分析，如頻域分布、相關(guān)性分析、概率密度擬合、功率譜、固有頻率等。通過數(shù)據(jù)特征分析獲得服役海域環(huán)境和海洋平臺(tái)響應(yīng)的特征，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和安全評(píng)估。

2) 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類別分析。

海洋平臺(tái)大部分時(shí)間處在較為溫和的海況下，監(jiān)測(cè)信息集中在安全范圍。結(jié)構(gòu)安全分析中，極端工況等偶發(fā)行為對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、系統(tǒng)穩(wěn)定性校核更加重要。海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)維度多、耦合性強(qiáng)，合理劃分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類別對(duì)在役平臺(tái)安全和新平臺(tái)設(shè)計(jì)都有重要意義。

3) 在役結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。

在役結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)主要分析長期服役導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)固有屬性和運(yùn)動(dòng)特征變化，考核在役結(jié)構(gòu)的安全性、人員舒適性等指標(biāo)。目前針對(duì)平臺(tái)質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、節(jié)點(diǎn)損傷等問題已開展了大量研究，但海洋結(jié)構(gòu)參數(shù)多，相關(guān)研究仍難以滿足智能化監(jiān)測(cè)要求。近年來，深度學(xué)習(xí)[103]為在役海洋結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)提供了新的方案。深度學(xué)習(xí)對(duì)海洋結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問題在于提出準(zhǔn)確且有效的含標(biāo)簽訓(xùn)練集。與其他大型工業(yè)裝備面臨的問題相同，有效數(shù)據(jù)的匱乏限制了現(xiàn)階段深度學(xué)習(xí)在真實(shí)海洋結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)的泛化能力。

4) 響應(yīng)預(yù)測(cè)。

海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)響應(yīng)預(yù)測(cè)能夠保障海洋結(jié)構(gòu)物在特殊工況的作業(yè)安全，尤其對(duì)極端天氣下(臺(tái)風(fēng))的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全意義重大。響應(yīng)預(yù)測(cè)基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的環(huán)境荷載信息和結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息對(duì)平臺(tái)未來的運(yùn)動(dòng)時(shí)程和特征進(jìn)行預(yù)測(cè)。目前利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)在役結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)已開展了相關(guān)研究[104]。

5) 數(shù)字孿生。

數(shù)字孿生技術(shù)[105]在數(shù)字維度建立與物理平臺(tái)等效的數(shù)字模型。與傳統(tǒng)的有限元等建模方式不同，數(shù)字孿生的特點(diǎn)在于涵蓋特征維度更廣、參數(shù)隨真實(shí)模型的改變可進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，且具備更強(qiáng)的人機(jī)交互能力。數(shù)字孿生技術(shù)既是未來智能化監(jiān)測(cè)的最適合載體，同時(shí)也是未來無人化海洋平臺(tái)、海洋風(fēng)場(chǎng)、海上城市建設(shè)的重要核心。在美國、韓國的海洋風(fēng)場(chǎng)，數(shù)字孿生技術(shù)已有較為實(shí)際的應(yīng)用，為海洋風(fēng)場(chǎng)安全、運(yùn)維提供了科學(xué)的數(shù)值參考，節(jié)省了資金投入。未來海洋平臺(tái)數(shù)字孿生系統(tǒng)不僅包含現(xiàn)階段海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，還將集成平臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)、生活系統(tǒng)，形成在役海洋平臺(tái)的完整數(shù)字映射。

6 結(jié)束語

近年來中國海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)技術(shù)能力和國產(chǎn)化水平都有了快速提升。但由于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的復(fù)雜性，海洋平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)仍缺乏頂層設(shè)計(jì)，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用和后評(píng)估的部分環(huán)節(jié)難以達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)的能力。同時(shí)各領(lǐng)域未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，未建立起由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)到遠(yuǎn)程智能化控制的技術(shù)閉環(huán)。未來，大量新知識(shí)新概念的出現(xiàn)和應(yīng)用，將成為海洋油氣平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)最明顯的特征，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)為載體，以原創(chuàng)理論、原創(chuàng)技術(shù)為核心的智能化海洋平臺(tái)監(jiān)測(cè)體系將逐步建立，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)和裝備設(shè)計(jì)，提升中國海洋資源開發(fā)能力。