一种水下数据采集模块

1.本发明涉及一种海洋石油工程技术领域，特别是关于一种水下数据采集模块。


背景技术：

2.海洋石油开采主要是依靠水下生产系统来实现，水下生产系统一旦下水工作，各个设备的工作环境及状态的监测，需要依靠水下传感器和水下摄像头等，以实现对水下设备的实时监控，但是水下生产系统结构复杂且体系庞大，其安装的监测设备众多且复杂。为了能够集成水下监测设备产生的数据，并发送到水上，需要一种水下数据采集模块来实现以上功能。水下数据模块在水下进行工作时，需固定在一个位置上，因而需要设计出在水下便于对接锁紧操作且可靠性高的锁紧结构。
3.目前，现有的水下数据采集模块，其所能采集的数据的数量有限，无法对大量的监测数据进行集成，且对接锁紧机构复杂，对水下机器人(rov)操作要求高；且随着水深逐渐地增加，水下压力也逐渐地增大，能见度逐渐地降低，对于锁紧机构的对接锁紧及rov操作的便利性要求比较高。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种水下数据采集模块，其具有便捷的锁紧结构，在水下对接锁紧时，便于潜水员或者rov进行锁紧操作；而且能对水下生产系统庞大的检测数据进行采集并集成，再发送到陆地。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水下数据采集模块，其包括：基座，安装在水下设备上；信号采集结构，设置在所述基座上，用于对水下生产系统的检测数据进行采集，以建立向海上平台传输数据的渠道；水下对接锁紧机构，设置在所述基座上，用于将所述信号采集结构与所述基座进行对接锁紧；外部密封结构，设置在所述信号采集结构上，用于将信号采集系统密封，防止海水进入；压力补偿结构，设置在所述外部密封结构上，用于向所述外部密封结构内提供压力补偿。
6.进一步，所述外部密封结构包括上顶板、壳体、下底板和上立柱；
7.所述下底板安装在所述信号采集结构底部，所述下底板的中部与所述上立柱的底端连接，所述上立柱的顶部与所述上顶板的中部连接；
8.位于所述上顶板与所述下底板之间设置有所述壳体，且所述壳体与所述上顶板和所述下底板连接处设置有密封圈。
9.进一步，所述下底板的底部两侧边缘处分别设置有外部对接孔，用于与所述水下对接锁紧机构配合，将所述基座与所述下底板之间锁紧。
10.进一步，所述基座的中部设置有下立柱；所述下立柱的底端与所述基座的底部中心连接，所述下立柱的顶部穿出所述基座与所述下底板底部固定连接。
11.进一步，所述下立柱的底端设置有导向定位结构，通过所述导向定位结构将所述基座与所述信号采集结构进行定位。
12.进一步，所述上顶板的中部设置有单吊环，所述单吊环穿过所述上顶板与所述上立柱的顶部固定连接。
13.进一步，所述信号采集结构包括安装机构和水下电子模块；所述安装机构至少设置为三个，每个所述安装机构都通过螺栓连接固定在所述外部密封结构的上立柱上，且相邻所述安装机构之间设置有所述水下电子模块和所述压力补偿结构，并通过金属带进行固定。
14.进一步，所述信号采集结构还包括上顶板电接头和电子模块电接头；所述上顶板电接头安装在所述外部密封结构的上顶板上；所述水下电子模块的顶部设置有所述电子模块电接头，位于最上端的所述电子模块电接头与所述上顶板电接头连接。
15.进一步，所述压力补偿结构包括补偿器呼吸口和补偿器；所述补偿器设置在所述信号采集结构的安装机构上，所述补偿器呼吸口设置在所述外部密封结构的上顶板上，所述补偿器呼吸口与位于最上端的所述补偿器的顶部连接。
16.进一步，所述水下对接锁紧机构包括锁紧杆、锁紧块、锁紧导向轴和锁紧孔；所述锁紧块设置在位于所述基座内的下立柱上，所述锁紧导向轴设置在所述锁紧块上，且所述锁紧杆穿设在所述锁紧导向轴内，位于所述锁紧导向轴的末端设置有所述锁紧孔；
17.该锁紧孔与所述外部密封结构的下底板下部的外部对接孔对应设置，且该锁紧孔能与所述外部对接孔对应嵌套在一起，以使所述锁紧杆穿入所述锁紧孔和所述外部对接孔内，将所述信号采集结构与所述基座对接锁紧。
18.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明具有便捷的锁紧结构，在水下对接锁紧时，便于潜水员或者rov进行锁紧操作；而且能对水下生产系统庞大的检测数据进行采集并集成，再发送到陆地。
附图说明
19.图1是本发明一实施例中水下数据采集模块整体结构示意图；
20.图2是本发明一实施例中内部装配图；
21.图3是本发明一实施例中局部剖视图；
22.图4是本发明一实施例中数据采集模块壳体装配图；
23.图5是本发明一实施例中基座锁紧示意图；
24.图6是本发明一实施例中基座正视图；
25.图7是本发明一实施例中基座侧视图；
26.附图标记：
27.1.上顶板，2.壳体，3.基座，4.补偿器呼吸口，5.上顶板电接头，6.单吊环，7.补偿器，8.安装机构，9.下底板，10.锁紧杆，11.水下电子模块电接头，12.水下电子模块，13.上立柱，14.下立柱，15.锁紧块，16.锁紧导向轴，17.锁紧孔，18.外部对接孔，19.导向键。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术
人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
30.本发明提供的水下数据采集模块，本发明通过专用的安装工具将水下数据采集模块安装到位于水下装备的安装基座上；通过潜水员操作将水下数据采集模块锁紧到安装基座上；通过安装在顶板的电接头连接水下数据采集模块的供电线路和数据采集线路；通过电子模块实现外部设备数据的采集和模块供电；通过补偿器实现壳体的补偿。本发明安装过程操作简单，方案合理可靠，结构稳定。
31.在本发明的一个实施例中，提供一种水下数据采集模块。本实施例中，如图1至图3所示，该水下数据采集模块包括：
32.基座3，安装在水下设备上，用于承载水下数据采集模块；
33.信号采集结构，设置在基座3上，用于对水下生产系统庞大的检测数据进行采集，以建立向海上平台传输数据的渠道；
34.水下对接锁紧机构，设置在基座3上，用于将信号采集结构与基座3进行对接锁紧；
35.外部密封结构，设置在信号采集结构上，用于将信号采集系统密封，防止海水进入；
36.压力补偿结构，设置在外部密封结构上，用于向外部密封结构内提供压力补偿。
37.使用时，当信号采集结构坐落在基座3上时，潜水员或rov通过水下对接锁紧机构，使得基座3与信号采集结构完成锁紧连接。
38.上述实施例中，外部密封结构包括上顶板1、壳体2、下底板9和上立柱13。下底板9安装在信号采集结构顶部，下底板9的中部与上立柱13的底端连接，上立柱13的顶部与上顶板1的中部连接。位于上顶板1与下底板9之间设置有壳体2，且壳体2与上顶板1和下底板9连接处设置有密封圈，用于将壳体2与上顶板1和下底板9围成的空间密封，防止外界海水进入到壳体2内。
39.其中，位于上顶板1和下底板9的中部都设置有相应的安装孔，上立柱13穿过并安装在相应的安装孔内。
40.在本实施例中，位于下底板9底部两侧边缘处分别设置有外部对接孔18，用于与水下对接锁紧机构配合，将基座3与下底板9之间锁紧，进而将设置在下底板9上的信号采集结构与基座3对接锁紧。
41.优选的，壳体2、上顶板1和下底板9之间采用螺栓连接方式组成一个整体。
42.上述实施例中，位于基座3的中部设置有下立柱14。下立柱14的底端与基座3的底部中心连接，下立柱14的顶部穿出基座3与下底板9底部固定连接。
43.其中，如图4所示，位于下立柱14的底端设置有导向定位结构，通过导向定位结构将基座3与信号采集结构进行粗定位，使水下数据采集模块保持在准确的方向上进行下放，实现精准对接。
44.优选的，导向定位结构为导向键19。
45.上述实施例中，信号采集结构包括安装机构8和水下电子模块12。安装机构8至少
设置为三个，每个安装机构8都通过螺栓连接固定在上立柱13上，且相邻安装机构8之间设置有水下电子模块12和压力补偿结构，并通过金属带进行固定。
46.其中，信号采集结构还包括上顶板电接头5和电子模块电接头11。在上顶板1上设置有若干个安装孔，上顶板电接头5通过安装孔安装在上顶板1上。水下电子模块12的顶部设置有电子模块电接头11，位于最上端的电子模块电接头11与上顶板电接头5连接。供电线路通过上顶板1上安装的上顶板电接头5和水下电子模块电接头11给水下电子模块12供电，水下电子模块12再从外部设备采集数据。
47.在本实施例中，电子模块电接头11包括公电接头和母电接头；公电接头安装在水下电子模块12的顶部，母电接头通过螺纹与公电接头连接。
48.上述实施例中，压力补偿结构包括补偿器呼吸口4和补偿器7。补偿器7设置在安装机构8上，并通过金属带与水下电子模块12一起固定在安装机构8上。补偿器呼吸口4设置在上顶板1上，补偿器呼吸口4与位于最上端的补偿器7的顶部连接，使得补偿器7通过补偿器呼吸口4与海水接触，保证壳体2内的压力与外部压力一致。
49.在本实施例中，优选的，补偿器7采用皮囊式补偿器。
50.上述实施例中，在基座3的两侧分别设置有一个水下对接锁紧机构；如图5至图7所示，水下对接锁紧机构包括锁紧杆10、锁紧块15、锁紧导向轴16和锁紧孔17。锁紧块15设置在位于基座3内的下立柱14上，锁紧导向轴16设置在锁紧块15上，且锁紧杆10穿设在锁紧导向轴16内，位于锁紧导向轴16的末端设置有锁紧孔17。该锁紧孔17与下底板9下部的外部对接孔18对应设置，且该锁紧孔17能与外部对接孔18对应嵌套在一起，以使锁紧杆10穿入锁紧孔17和外部对接孔18内，将设置在底板9上的信号采集结构与基座3之间对接锁紧。
51.上述实施例中，在上顶板1的中部还设置有单吊环6，单吊环6穿过上顶板1与上立柱13的顶部固定连接，保证在安装时，水下数据采集模块能够竖直下落在基座3上，有利于保证水下采集模块在水下安装时的垂直度。
52.综上，本发明的安装包括以下步骤：
53.1)先将下底板9安放在架子上；
54.2)将上立柱13和下立柱14安装在底板9上；
55.3)将上顶板安装在上立柱13上；
56.4)将单吊环6安装在上顶板1，在上顶板1上补偿器呼吸口4安装保护盖；
57.5)将安装机构8安装在上立柱13上；
58.6)将补偿器7和两个水下电子模块12安装在安装机构8上，并用金属带固定。
59.7)安装锁紧杆10、锁紧块15、锁紧导向轴16和锁紧孔17；
60.8)将锁紧孔17与基座3进行焊接，完成安装。
61.总体来说，本发明的工作原理为：将本发明用吊车吊住往水下缓慢地下放，当水下数据采集模块到达指定的海底采油设备后，操作员水下机器人上的水下摄像机找到基座3，基座3主要是用于支撑水下数据采集模块的重量。通过水下摄像机观察水下数据模块方位，并对吊车进行调整，进而调整水下数据采集模块与基座3位置，水下数据采集模块通过导向键19来进行粗定位，使水下数据采集模块保持在准确的方向上进行下放。当水下数据采集模块完全坐落在基座3上时，通过水下机器人制动基座3上的锁紧装置，扭转锁紧杆10，使得锁紧块15到平行于锁紧导向轴16的槽上，再推动锁紧杆10，使得基座3与水下数据采集模块
对接锁紧，最后再扭转锁紧杆10到垂直于锁紧导向轴16的槽上。使水下数据采集模块保持在准确的方向上进行下放，与基座3实现精准对接。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种水下数据采集模块，其特征在于，包括：基座，安装在水下设备上；信号采集结构，设置在所述基座上，用于对水下生产系统的检测数据进行采集，以建立向海上平台传输数据的渠道；水下对接锁紧机构，设置在所述基座上，用于将所述信号采集结构与所述基座进行对接锁紧；外部密封结构，设置在所述信号采集结构上，用于将信号采集系统密封，防止海水进入；压力补偿结构，设置在所述外部密封结构上，用于向所述外部密封结构内提供压力补偿。2.如权利要求1所述水下数据采集模块，其特征在于，所述外部密封结构包括上顶板、壳体、下底板和上立柱；所述下底板安装在所述信号采集结构底部，所述下底板的中部与所述上立柱的底端连接，所述上立柱的顶部与所述上顶板的中部连接；位于所述上顶板与所述下底板之间设置有所述壳体，且所述壳体与所述上顶板和所述下底板连接处设置有密封圈。3.如权利要求2所述水下数据采集模块，其特征在于，所述下底板的底部两侧边缘处分别设置有外部对接孔，用于与所述水下对接锁紧机构配合，将所述基座与所述下底板之间锁紧。4.如权利要求2所述水下数据采集模块，其特征在于，所述基座的中部设置有下立柱；所述下立柱的底端与所述基座的底部中心连接，所述下立柱的顶部穿出所述基座与所述下底板底部固定连接。5.如权利要求2所述水下数据采集模块，其特征在于，所述下立柱的底端设置有导向定位结构，通过所述导向定位结构将所述基座与所述信号采集结构进行定位。6.如权利要求2所述水下数据采集模块，其特征在于，所述上顶板的中部设置有单吊环，所述单吊环穿过所述上顶板与所述上立柱的顶部固定连接。7.如权利要求1所述水下数据采集模块，其特征在于，所述信号采集结构包括安装机构和水下电子模块；所述安装机构至少设置为三个，每个所述安装机构都通过螺栓连接固定在所述外部密封结构的上立柱上，且相邻所述安装机构之间设置有所述水下电子模块和所述压力补偿结构，并通过金属带进行固定。8.如权利要求7所述水下数据采集模块，其特征在于，所述信号采集结构还包括上顶板电接头和电子模块电接头；所述上顶板电接头安装在所述外部密封结构的上顶板上；所述水下电子模块的顶部设置有所述电子模块电接头，位于最上端的所述电子模块电接头与所述上顶板电接头连接。9.如权利要求1所述水下数据采集模块，其特征在于，所述压力补偿结构包括补偿器呼吸口和补偿器；所述补偿器设置在所述信号采集结构的安装机构上，所述补偿器呼吸口设置在所述外部密封结构的上顶板上，所述补偿器呼吸口与位于最上端的所述补偿器的顶部连接。10.如权利要求1所述水下数据采集模块，其特征在于，所述水下对接锁紧机构包括锁
紧杆、锁紧块、锁紧导向轴和锁紧孔；所述锁紧块设置在位于所述基座内的下立柱上，所述锁紧导向轴设置在所述锁紧块上，且所述锁紧杆穿设在所述锁紧导向轴内，位于所述锁紧导向轴的末端设置有所述锁紧孔；该锁紧孔与所述外部密封结构的下底板下部的外部对接孔对应设置，且该锁紧孔能与所述外部对接孔对应嵌套在一起，以使所述锁紧杆穿入所述锁紧孔和所述外部对接孔内，将所述信号采集结构与所述基座对接锁紧。

技术总结
本发明涉及一种水下数据采集模块，其包括：基座，安装在水下设备上；信号采集结构，设置在所述基座上，用于对水下生产系统的检测数据进行采集，以建立向海上平台传输数据的渠道；水下对接锁紧机构，设置在所述基座上，用于将所述信号采集结构与所述基座进行对接锁紧；外部密封结构，设置在所述信号采集结构上，用于将信号采集系统密封，防止海水进入；压力补偿结构，设置在所述外部密封结构上，用于向所述外部密封结构内提供压力补偿。本发明安装过程操作简单，方案合理可靠，结构稳定；可以在海洋石油工程领域中应用。洋石油工程领域中应用。洋石油工程领域中应用。


技术研发人员：陈宏举 王向宇 孙钦 马强 韩云峰 王海 魏娟 尹丰 贾鹏 吴露
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京研究中心 哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/3/14