码头监测

码头监测（精选3篇）

码头监测 篇1

0 引言

码头的整体形变是关系到港口码头结构健康状况的重要参数。行业规范中对码头整体位移监测方法有相应的规定, 但实际操作中却依然不能达到理想的精度, 如何预知码头的变形趋势、准确判断结构的安全状况依然是个难题。根据水运工程水工建筑物的特点和环境条件, 一般选用GPS测量法、全站仪三维坐标法和水准测量法对码头整体变形进行监测。

测量方法是首先在码头上布设固定测量标志, 求得变形观测点的三维坐标 (X0, Y0, Z0) 作为首期观测值, 然后每次采用相同的观测线路和观测方法, 并在观测方法规定的环境条件下进行观测。第i个观测期内的变形量Δμ为:

采用这种方法对码头进行变形观测的缺点是:1) 码头面装卸作业繁忙, 其结构不停的震动, 架设仪器的工作基点也不停的在抖动, 无法取得理想的观测数据。2) 码头处于的海洋动力环境复杂, 特别是潮汐对码头结构变形有较大影响, 无法固定的选取一个潮位, 对各观测点同时进行观测。3) 码头的一个结构段是由大面积混凝土构成, 受温度影响较大, 没有理想的数据来判断哪些变形是塑性变形。

1 监测方案设计

在码头监测方案设计阶段, 遵照先进、实用、可靠、经济合理、数据共享、模块化设计等原则, 从硬件集成上完成基本功能任务。其设计内容分为三部分。

1.1 基于多体制GNSS技术的实时监控管理系统设计与实现

为了充分对码头的健康状况与安全度进行实时监测, 设计由6个子系统构成的监控系统。

数据采集子系统包括一台或者多台数据采集器, 数据采集器可以为GNSS接收机以及各种专用仪器, 还可结合TPS进行联测。数据采集方式可分为自动采集方式与人工采集方式, 以自动采集为主, 人工采集为辅。所有采集的数据存入到系统数据库中, 并按需调用后续的各子系统完成预处理、分析评价等工作。

报表输出子系统可以把数据采集器采集的原始数据以及各种分析成果经过审查、考证、编辑, 形成各种规格化的表格、图形, 通过打印机输出, 或者形成文件, 保存到计算机硬盘上, 或者刻制成光盘永久保存。

1.2 系统通讯链路设计研究应用

监测系统工作期间, 硬件采集设备工作在无人值守的环境中, 其测量的数据需要远距离传输到监控计算机中, 因此需要实现计算机对采集设备的远程自动控制。监测系统可以采取无线通讯方式, 也可以采取有线通讯方式。

有线通讯方式可以通过RS232串口对控制指令及监测数据进行短距离的传输, 适合监测点采集器与控制器间的数据通讯;还可以通过光电隔离模块、光纤进行长距离的传输, 这种方法则适合监测点与监控系统中心间的数据通讯;无线通讯方式可以采用数传电台、GPRS无线网络以及基于RDSS技术的卫通技术来实现, 本系统将结合工程实践, 综合衡量上述数据通讯方式的优劣, 研究监测数据、控制数据、工况信息、报警信息等应当采取的通讯方式以及这期间的通讯链路设计问题。

1.3 系统控制服务器及备份方案设计及应用

系统控制服务器是监测系统的重要组成部分, 是评价航运枢纽安全性状、变化规律及产生原因的数据基础及控制中心。它包含设计、施工、运行期间的所有数据和资料, 系统的管理人员能对其完成添加、更新及备份等各种操作。其内容主要包括:工程概况信息、用户信息、监测仪器信息/参数设置、监测数据、分析数据、预报预警数据、成果整编数据等。

本系统将采用SQL Server 2000构建基于客户机/服务器体系结构的系统控制服务器。客户机负责管理用户界面、接收用户数据、处理应用逻辑、生成数据库服务请求, 然后将这些请求发送给服务器, 并且接收服务器返回的结果, 最后再将这些结果按照一定的格式返回给用户。服务器接收客户机的请求, 处理这些请求, 返回处理结果给客户机, 这些处理结果包括访问数据库的数据结果和执行状态, 例如成功或失败。

2 数据的处理

码头结构变形监测的数据处理, 关键是确定观测序列在时间域上的变化特征, 也就是不同时间上的观测点形变量。但是, 观测的时间序列常受各种因素的周期性干扰, 为了查明干扰的主要周期成分, 估计其影响大小, 还要研究该时间序列在周期变化上的特征, 一般称之为频率上的特征。现场观测所得的连续曲线, 其函数式是难以确定的, 而在计算时所需要的也是离散观测数据。离散傅里叶分析是有效解决形变数据无规律性的有效手段。

连续的傅里叶变换公式为:

为将其转为离散形式, 将时间长度T分为N个等分, 其步长Δt, 即T=NΔt, 则其离散数字序列为xk=kΔt, k=0, 1, …, N-1, 相应地函数f (kΔt) , 简记为f (k) , 离散值为f (0) , f (1) , …, f (N-1) 。对于F (f) , 同理取频率间隔, 令j=0, 1, …, N-1, 则离散值记为F (jΔf) , 简记为F (j) , 此时由式 (1) 可得相应的离散傅里叶变换公式为:

则傅里叶变换可写为:

3 实际工程应用

某码头位于天津港三突堤西侧, 南北向布置, 北侧与21段的东无梁板区相接, 南面至三突堤堤头, 全长530 m, 承台总宽40.8 m。设计标高+5.8 m (天津港理论深度基准面, 下同) , 为3个万吨级泊位。2013年公司在原有码头的基础上进行了结构升级改造, 改造内容为在原有码头结构前沿以外区域新建一个15.5 m宽的前方承台, 原有的宽度为13.78 m的前承台改造后作为后承台使用。

在实际检测中在码头表面布设6个GNSS多模接收机, 一个TPS观测机房, 选取某个时间段有大型船舶停靠时对其跟踪监测, 采样频率设定为10 min观测一次。为了直观的分析码头的变形情况, 选取其中2号点的观测数据绘制成图, 多模GNSS观测数据见图1, TPS观测数据见图2, 由于码头是南北方向布局, 故Y位移量为负时表示结构向陆侧移动。

从图1和图2分析可知, 采用TPS对码头进行观测, 所得的数据较为杂乱, 不能反映出码头的真实变形情况, 且数据具有一定的延迟性, 不能及时的对设定的预警值进行报警。而采用多模GNSS所取得的数据非常稳定, 且能迅速的反映出码头结构的变形情况, 根据时程曲线还能有效的判断码头的健康状况和结构变形趋势。

4 结论和建议

1) 结构整体变形是沿海码头健康监测需要取得的重要参数, 监测方法设计必须遵照先进、实用、可靠、经济合理、数据共享、模块化设计等原则, 才能建立科学有效的监测系统, 此项工作正在探索完善当中。

2) 码头结构的整体变形监测, 采用全站仪甚至固定式的TPS全站仪都无法取得高精度的观测数据, 不能有效的分析码头的变形情况和变形趋势。

3) 采用多体制GNSS技术, 可以有效的解决海港地区, 无高精度基准点的问题, 同时能取得高精度的结构变形数据, 可以实时的监测码头的变形情况, 预判码头的变形趋势。

4) 多体制GNSS监测技术是当代高新技术, 如能在水运行业特别是结构监测领域推广, 能有效的解决码头等水工建筑物无高精度变形数据积累等问题, 结合有限元计算等方法, 可以有效的预判码头的变形趋势, 从而为港口建设和维护管理中的防灾减灾工作做出贡献。

摘要：针对码头变形监测多采用人工监测, 存在较多缺点的问题, 提出了采用基于多体制GNSS技术的实时监控管理系统设计、现代通讯技术, 对监测方案的设计内容作了介绍, 并通过实例, 分析研究了数据处理技术, 以达到实时高精度监测码头变形变位的目的。

关键词：GNSS,码头监测,数据处理

参考文献

[1]黄长虹, 韦灼彬.海港码头结构健康监测[J].水运工程, 2009 (4) :34-35.

[2]王浩, 吴振君.水工监测软件开发中数据库和数据结构设计问题[J].岩土力学, 2006, 27 (5) :201-202.

[3]刘向前.30万吨级原油码头主体结构健康监测系统建设及应用研究[D].大连:大连理工大学, 2011.

码头监测 篇2

涉海工程海洋环境跟踪监测工作已开展多年,目的是为了解建设项目在施工期和运营期对海洋环境所产生的影响进行跟踪,掌握其在施工期和运营期对海洋水文动力、水质、沉积物和生物生态的影响,为海洋行政主管部门进行海洋环境保护和监督管理提供依据。开展海洋环境跟踪监测的法律依据主要为《海洋环境保护法》,在项目进行海洋环保验收时,海洋环境跟踪监测报告是其中必备条件之一。从涉海项目的审批流程上,涉海项目 开展前需 进行海洋 环境影响 评价,在通过海洋环境影响评价经海洋主管部门审批后方可开工建设,海洋环境影响评价报告书也具有相应的法律地位,涉海项目海洋环境跟踪监测计划是其中一个重要组成部分,而跟踪监测计划的确定依据是2002年国家海洋局制定的《建设项目海洋环境影响跟踪监测技术规程》[1],结合项目的特殊性综合考虑而制定。海洋环境跟踪监测方案的编制也应以跟踪监测计划的要求为依据,但在实际工作中,由于海洋环境影响评价报告书的编写人员受个人水平和对规程等的理解不同,导致部分项目的海洋环境跟踪监测计划与《建设项目 海洋环境 影响跟踪 监测技术 规程》的要求背离,这就使跟踪监测方案编制人员产生困惑,而海洋环境跟踪监测方案设计工作是开展海洋环境跟踪监测的基础,方案设计的好坏直接影响海洋环境跟踪监测工作在项目验收时的可靠性。目前在针对跟踪监测方案编制方面的文献基本很少有所涉及。

2 《建设项目海洋环境影响跟踪监测技术规程》要求

海洋环境跟踪监测依据《建设项目海洋环境影响跟踪监测技术规程》执行,监测内容为在丰水期、平水期和枯水期3个水期,开展大小潮的海洋水文动力、海水水质、海洋沉积物和海洋生物跟踪监测,规程中对监测范围、站位布设、监测指标和监测频率有明确的规定。

(1)监测范围分为横向和纵向,横向为距离建设项目海域外缘两侧不小于1 000 m,纵向为不小于1个潮程。

(2)站位布设要求:水文监测横向不小于3个断面,中心点需经过建设项目海域中心,水质监测纵向设3 ~5个断面,主断面需经过建设项目所处海域;水文主断面设连续站1~3个,其他断面设连续站1个,大面测站1~3个,站的间距不小于监测范围的1/3。水质断面设连续站1个,每个断面大面测站不小于3个,站的间距应有建设项目所处海域中心点向外由密到疏。沉积物和生物监测站位在每个断面选取1~3个测站。站位布设原则为站位具有代表性,以最少站位满足监测要求,若监测范围有生态敏感区,应适当增加生态敏 感区的测 站数,尽可能使 用历史资料。

(3)监测指标:1水文。水色、透明度、悬浮物及特征参数。2水质:铜、铅、镉、石油类及特征参数。3沉积物。铜、铅、镉、石油类及特征参数。4生物生态。叶绿素a、浮游植物、浮游动物、底栖生物及特征污参数。

(4)监测频率:水文项目在建设项目施工后的大潮期和小潮期进行,施工期每个季节大、小潮进行,施工后进行一次评估监测;水质项目在施工期大于一年时至少在每个施工期的丰水期、平水期和枯水期进行大小潮监测,施工后进行一次评估监测。运营期至少在一个潮汐年的丰水期、平水期和枯水期进行一次大小潮监测;沉积物项目在施工后 开展一次 监测,施工期每 年一次,运营期每两年一次,对明显改变海底地形的项目,应适当加大监测频率;生物项目可参考水质项目适当减少频率,但对监测范围内存在生态敏感区应加大监测频率;临时监测在项目施工或生产特殊情况时进行监测。

3 跟踪监测计划

本研究以漳州港古雷港区南2#液体化工码头工程为例。

3.1 环评中跟踪监测计划内容

引用《漳州港古雷港区南2#液体化工码头工程环评报告书》[2]中的施工期的跟踪监测计划内容,其依据为工程施工产生的污染物和可能的影响范围(表1)。

3.2 跟踪监测方案设计内容

方案设计主要包括监测范围确定、监测断面(站位)布设、监测指标筛选、监测频率等几个方面,以上各项指标的确定主要依据《海洋环境影响报告书》中建设项目生产过程中产生的主要污染物和数模预测 悬浮物等 的影响范 围,并结合《建设项目海洋环境影响 跟踪监测技术规程》的要求共同考虑。

(1)监测范围确定:环评跟踪监测计划中的横向距离符合技术规程要求,横向距离为1 500m满足不少于1 000m的要求;纵向范围在东山珊瑚保护区至施工点250m处范围过小,但若以一个潮程的距离为纵向距离,则距离约10km对单一工程的范围过大,因此建议依据环评报告中悬浮物10mg/L的最大预测影响纵向范围的2 300m为边界,东山珊瑚保护区距工程位置在2 300m范围外,跟踪监测外侧站位布设时应尽量靠近东山珊瑚保护区不再设单独站位。

(2)监测断面和站位布设:环评跟踪监测计划中的横向断面布设4条,符合技术规程要 求;每条断面只布设一个监测站位未满足每条断面至少3个站位的要求,因此应在100 m、500 m、1 000m断面各布设3个监测站位、1 500m断面仍保持一个监测站位。水质监测站位取所有监测站位,水文监测站位取各断面中心点,沉积物、生物生态在水 质监测站 位基础上 按50% 比例选取。

(3)监测指标:环评跟踪监测计划中的监测指标包括海水水质和海洋生物两部分,水文项目在很多方案中也列入水质项目,计划中缺少了沉积物监测。水质监测项目(含水文)为:悬浮物、COD、BOD5、氨氮、石油类,按照技术规程要求水色、透明度、铜、铅、镉、悬浮物、石油类为必测项目,再增加特征污染物指标,按照环评报告书的内容其中COD、BOD5、氨氮作为为陆域的主要污染物排入陆域污水处理、排放系统,海上施工特征污染物为悬浮物和石油类,因而COD、BOD5、氨氮可不作为监 测指标;沉积物需 增加必测 项目:铜、铅、镉、石油类可满足要求;生物生态项目为:浮游植物、浮游动物、底栖生物、鱼卵仔稚鱼、叶绿素a可满足要求,同时项目所在位置处于东山湾内属于传统的三场一通道区域,应重点监测施工对鱼卵仔稚鱼的影响情况,而计划中已包含鱼卵仔稚鱼项目。

(4)监测频率:环评跟踪监测计划中水质项目施工期第一 季度每月 开展一次 海水水质 监测,其后每季度开 展一次监 测。生物项 目施工期开始一次监测,其后每年春季开展一次监测。该项目的 施工期为2013年2月至2014年12月,根据技术规程要求,2013—2014年水质项目(含水文)丰水期、平水期和枯水期进行大、小潮监测开展监测,其中水色、透明度、悬浮物、石油类项目为大、小潮均开展监测,铜、铅、镉只在大潮期开展监 测,施工后大 潮期再开 展一次监测;沉积物项目 在2013年和2014年丰水期和施工后 大潮期各 开展一次 监测;生物监测 在2013年和2014年丰水期以及施 工后大潮 期开展一次,但考虑到东山湾内为产卵场,因而应在5月份开展监测。

3.3 重新设计后的跟踪监测方案设计

按照3.2中的内容重新对海洋环境跟踪监测方案进行设计(表2)。

4 结论及建议

(1)从海洋行政管理和法律意义两个层面而言,跟踪监测工作内容应由跟踪监测承担单位按照环评中的跟踪监测计划内容执行,原因在于环评报告书具有相应的法律效力,其中规定的跟踪监测计划也相应的具有法律意义。但实际上在海洋环境影响评价报告书的评审时,对于后续跟踪监测计划的关注点在于是否有此章节内容,而对跟踪监测计划内容是否合理等方面关注较少,跟踪监测计划应该有环评报告书编制部门依据《建设项目海洋环境影响跟踪监测技术规程》中的要求结合项目特殊性等综合考虑而编制,在环境影响评价报告书评审时予以审核确认。因而建议今后在涉海工程海洋环境影响评价工作中,应加强对环境跟踪监测部分内容的可靠性和可行性的审查,使环评报告中的跟踪监测计划真正能够成为跟踪监测承担部门的依据。同时,建议今后还应加强生态补偿计算标准和方法在跟踪监测工作中的应用,给出项目在施工期和运营期所造成的环境损失,在项目验收时提交生态损失情况和应缴纳的生态补偿金额,从而可更有效地保护海洋环境。

码头监测 篇3

液化烃卸船作业危险系数极大, 保障其作业安全对整个港区安全生产至关重要。从卸船作业整个过程以及工艺设备操作的各个环节着手, 以卸船作业经验积累为基础, 辨识出卸船作业中存在的主要风险, 科学制定并严格落实具有针对性的安全防范措施很有必要。

2 作业中的风险分析

液化烃类物质都属于甲类和甲A类火灾危险性介质, 具有明显的火灾爆炸危险性。储存温度在-196-50℃之间。这种常温下为气体的混合气, 沸点很低, 自燃点一般在250-480℃不等。常温、常压下极易在空气中形成爆炸性气体混合物。这种液化烃的爆炸性气体混合物密度一般比空气重 (甲烷、乙烯除外) , 泄漏后极易在低洼处积聚。液化烃的点燃能量很低, 一般都在0.25m J左右 (乙烷为0.25m J, 丙烷为0.26m J, 丁烷为0.25m J) , 乙烯的爆炸性气体混合物的点火能量仅为0.0096m J, 很容易被点燃爆炸。

3 点火源的控制

3.1 明火的控制

3.1.1 动火作业的控制。

液化烃船舶在港及卸船作业期间, 码头区域严禁任何形式的动火作业;无船作业, 需要进行动火作业时, 要严格按照审批手续办理动火许可证, 作业前要逐条确认各项动火要求得以落实。

3.1.2 机动车辆排烟喷火的控制。

机动车辆一般都以汽油或柴油作燃料, 在它们排出的尾气中夹带着火星, 要严禁未佩戴防火帽的车辆进入码头区域。

3.1.3 烟火控制。

烟火在“防火防爆十大禁令”中列第一位, 打火机、火柴或烟头点燃时散发的能量大大超过油气所需要的点燃能量, 而且抽烟属于未采取任何安全措施的明火, 是不受控制的点火源, 特别是在吸烟者移动时危险性极大, 作业现场禁烟是绝不可逾越的一条红线。

3.2 静电和杂散电流的控制

3.2.1 为防止静电和杂散电流要安排专人负责静电跨接装置的连接和拆除, 确保船岸静电跨接装置连接须保证在输油臂连接前, 拆除须保证在输油臂拆除后;要特别注意提醒船方不能在输油臂拆除前擅自拆除静电跨接;静电跨接使用时要开关旋转至“合”。

3.2.2 为避免作业过程中的静电过快积聚, 卸船作业时严格控制流速, 初始流速不高于1m/s, 正常作业时最高流速不超过3m/s。

3.2.3 装卸设备设施及作业管线的静电接地设施不良也是造成静电积聚的重要原因, 因此静电接地设施的设计、安装、检验一定要严格按照标准、规范进行。

3.3 金属撞击火花的控制

接拆输油臂等作业时, 一是要确保使用防爆工具, 工具要轻拿轻放, 不能扔递。

使用金属工具作业时, 操作面下方要铺上绝缘胶垫, 防止工具掉落产生撞击火花。

3.4 电气设备缺陷和故障的防范

在防范此类点火源时现场作业人员要做的是, 在使用时要注意观察, 发现放电等异常现象要引起足够重视, 要立即对设备进行断电, 放电点周围要用可燃气体探测仪进行检测并及时上报技术人员全面检修。

4 防止爆炸性混合物的形成

4.1 泄漏的控制

液化烃泄漏后与空气形成爆炸性混合物后遇火源发生火灾爆炸是液化烃事故中很常见的一种, 因此在液化烃卸船作业中泄漏的控制十分重要, 作业时现场操作人员需要重点采取的措施有以下几点:

管道连接前要检查垫片, 防止老化;管道连接后要试压, 确保法兰紧固合格, 密封良好。试压时要求压力足够, 并用肥皂水检验连接处气密性;管线充压后要保持一段时间, 管线内压力保持不变且检查无漏点, 方算试压合格。

防止憋压。作业前要反复确认作业流程涉及阀门已经开启到位, 进行阀门开关时严格执行一人操作、一人确认的双人负责制;在船方起泵到罐区见货过程中, 要时刻关注作业管线状态, 如有异常立即通知船方停泵, 防止管线压力急剧上升;作业过程中, 要密切关注作业管线压力, 避免突然憋压。

4.2 防止可燃气体与空气混合形成爆炸性混合物

控制泄漏量。若泄漏已经发生, 泄漏量越大, 与空气的混合越难控制, 且扩散范围越大, 范围内的各类点火源越难杜绝, 火灾爆炸危险性越大。所以控制泄漏量尤为重要。一旦发生较严重泄漏不必紧张, 一是要立即通知码头调度, 要求船方停泵;二是要立即采取措施制止泄漏, 如压力表处泄漏可关闭针阀;如泄漏不能立即制止, 要采取措施 (关闭相邻阀门等) 尽量减少泄漏量。

防止可燃气体积聚。可燃气体容易在低洼处或通风不良处积聚, 容易形成混合型爆炸物。在管线泄漏后要对管线下方等通风不良处用惰性气体 (氮气) 等吹扫, 以驱散可燃气体, 驱散过程中要用手持可燃气体探测仪对现场进行检测。

5 结语