BR112013009669B1 - sistema e método de monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAR INTEGRIDADE DE PELO MENOS UMA PARTE DE UMA ESTRUTURA ESTACIONÁRIA. A invenção relaciona-se a um sistema de monitoração de integridade para monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária. O sistema inclui um sensor de vibração para sentir vibração como uma função de tempo, um computador, meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador, meio para adquirir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel, tal como um navio, um veículo ou uma ferramenta de escavação, onde o objeto móvel inclui um transmissor, e transmitir a posição como uma função de dados de tempo para o computador quando o objeto móvel está dentro de uma distância selecionada a um local de monitoração. O local de monitoração inclui a parte da estrutura estacionária a ser monitorada e o sensor de vibração está arranjado para sentir vibrações dentro do local de monitoração. O computador inclui hardware e software para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo.
Description
[001] A invenção relaciona-se a um sistema de monitoração de integridade para monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária fora da costa ou na costa, tal como um tubo ou um cabo de energia. A invenção também relaciona-se a um método de monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária.
[002] É bem conhecido usar sensores acústicos para monitorar oleodutos, por exemplo, observar uma ruptura de arame ou semelhante. Um exemplo de tal sistema de monitoração é descrito, por exemplo, em US 6.082.193. Este sistema de monitoração inclui um arranjo de sensores acústicos espaçados ao longo de um cabo e desdobrados em um oleoduto de concreto cheio de fluido. Os sensores são monitorados para achar anomalias acústicas, particularmente anomalias resultando de ruptura de um arame de reforço para o concreto. O local de rupturas de arame pode ser achado dos dados coletados.
[003] Sistemas de monitoração acústica também foram aplicados fora da costa. US 7.751.977 descreve um sistema para evitar colisão entre um navio e uma estrutura feita pelo homem, onde um sensor acústico está conectado ou colocado perto da estrutura feita pelo homem. Os dados medidos pelo sensor acústico são transmitidos por modo sem fios ao navio.
[004] WO 03/100453 descreve um sistema de monitoração acústica com vários hidrofones. Através de ajuda de medições acústicas, o sistema pode detectar desequilíbrios, vibrações e vazamento. US 2009/0132183 descreve uma técnica para monitorar um oleoduto conectado operativamente a uma fibra óptica. A fibra óptica pode, por exemplo, combinar a observância de retroespalhamento de Brillouin e ruído de Rayleigh coerente.
[005] EP 2006 654 expõe vários métodos para detecção de vazamento por sensor acústico de tubos de transmissão e distribuição usando hidrofones.
[006] Em muitas situações, os sistemas de sensor acústico da técnica anterior trabalham bem. Porém, em geral há uma necessidade por um sistema de monitoração melhorado para monitorar a integridade de uma estrutura estacionária e particularmente para monitoração de integridade de estruturas estacionárias que deveriam permanecer em posição por muito tempo, tal como vários anos.
[007] O objetivo da invenção é prover um sistema de monitoração de integridade para monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária, qual sistema de monitoração de integridade provê alta segurança para a estrutura estacionária e qual sistema de monitoração de integridade pode ser provido simultaneamente a custo relativamente baixo comparado a seu alto efeito benéfico.
[008] O sistema de monitoração de integridade da invenção está definido nas reivindicações e na descrição, exemplos e desenhos seguintes.
[009] Vantagens adicionais da invenção e de concretizações dela estarão claras das reivindicações dependentes como também da descrição, exemplos e desenhos seguintes.
[0010] Deveria ser enfatizado que o termo “inclui/incluindo” quando usado aqui é para ser interpretado como um termo aberto, isto é, deveria ser tomado para especificar a presença de características especificamente declaradas, tais como elementos, unidades, inteiros, etapas, componentes e combinações disso, mas não impede a presença ou adição de uma ou mais outras características declaradas.
[0011] Todas as características da invenção incluindo gamas e gamas preferidas podem ser combinadas de vários modos dentro da extensão da invenção, a menos que haja razões específicas para não combinar tais características.
[0012] Uma característica de núcleo do sistema de monitoração de integridade da invenção é que o sistema de monitoração de integridade é arranjado para ou capaz de obter dados de pelo menos duas fontes diferentes e combinando e/ou comparando estes dados. A monitoração de integridade pode por esse meio de uma maneira muito simples ser muito segura. Além disso, o sistema de monitoração de integridade pode ser provido e operado de um modo economicamente atraente para monitorar pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária.
[0013] O termo “estrutura estacionária” é usado aqui para significar qualquer estrutura sólida que em uma condição não danificada está retida em uma posição geralmente estacionária opcionalmente sujeita a movimentos limitados devido a influências ambientais naturais, por exemplo, por vento e/ou água. Se por exemplo a estrutura estacionária for uma estrutura submarina, mudanças no solo oceânico, por exemplo, por sedimentos em movimento, por exemplo, dunas de areia podem em uma concretização conduzir para livrar inundação da estrutura estacionária, por exemplo, quando vibrações são induzidas por correntes subaquáticas. Exemplos adicionais de estruturas estacionárias são dados abaixo.
[0014] No seguinte, o termo “estrutura estacionária” inclui o todo ou uma parte da estrutura estacionária, a menos que outro seja especificamente declarado.
[0015] O sistema de monitoração de integridade da invenção para monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária inclui pelo menos: - um sensor de vibração; - um computador; - meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador; e - meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo.
[0016] Deveria ser notado que o sistema de monitoração de integridade pode incluir elementos e/ou funções adicionais como descrito abaixo.
[0017] Além disso, deveria ser notado que o computador pode ser integrado em qualquer outro elemento do sistema de monitoração de integridade, por exemplo, o computador ou uma parte dele pode ser integrada com o sensor de vibração. O computador pode ser qualquer tipo de dispositivo de computação ou parte de um dispositivo. Um computador está definido aqui como um dispositivo que é capaz de computar dados. Em outras palavras, o computador pode receber dados e pode ser programado para executar cálculos usando os dados recebidos. O computador pode ser uma máquina programável que pode receber dados de entrada, manipular os dados, e prover uma saída em um formato útil. Uma memória é normalmente uma parte integrada do computador ou está em comunicação de dados com um computador. O computador preferivelmente opera usando sistemas de operação digitais, e preferivelmente usa tecnologia de circuito integrado e inclui microprocessadores. Na maioria das situações, é preferido que o computador seja ou inclua um PC ou uma parte disso em que um ou mais elementos de computação podem ser incorporados em outro elemento ou outros elementos do sistema, por exemplo, sendo embutidos em tais outros elementos.
[0018] “Dados” significa qualquer tipo de dados, mas na maioria das situações estará na forma de sinal de dados digitais ou sinal de dados analógicos ou uma combinação, por exemplo, convertidos usando um cartão gráfico ou outros elementos conversores de dados.
[0019] “Posição como uma função de dados de tempo” também será chamada “posição (h)” e significa uma posição física para um dado tempo. A posição pode estar em relação à estrutura submarina ou em coordenadas geográficas. O tempo pode estar na forma de tempo passado de um ponto de partida conhecido (por exemplo, selecionado) ou pode estar em um tempo padrão tal como tempo padrão náutico ou UTC (Tempo Universal Coordenado) ou outras zonas de tempo padrão.
[0020] “Monitoração de integridade” significa que a monitoração é pelo menos capaz de detectar se a parte da estrutura submarina a ser monitorada está danificada severamente, tal como dano que impede sua operação ordinária. Preferivelmente, a monitoração de integridade é suficientemente sensível a até mesmo monitorar menos dano à estrutura submarina ou até mesmo prevenir dano monitorando parâmetro indicando risco aumentado de dano da estrutura submarina.
[0021] “Vibrações” deveriam aqui ser interpretadas para significar vibrações de qualquer comprimento de onda, mas em particular vibrações acústicas, que deveriam ser interpretadas para significar ondas mecânicas em líquidos, e opcionalmente em sólidos.
[0022] O sistema de monitoração de integridade inclui pelo menos um sensor de vibração para sentir vibração como uma função de tempo, um computador, meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador, meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel incluindo um transmissor ao computador quando o objeto móvel está dentro de uma distância selecionada a um local de monitoração, onde o local de monitoração inclui a parte da estrutura estacionária e o sensor de vibração está arranjado para sentir vibrações dentro do local de monitoração, o computador inclui hardware e software para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo.
[0023] O objeto móvel pode em princípio ser qualquer tipo de objeto móvel que inclua um transmissor tal que sua posição como uma função de dados de tempo possa ser transmitida ao computador, diretamente ou por um ou mais outros elementos, por exemplo, incluindo um satélite, a Internet, uma ou mais transmissões sem fios, elementos de posição global ou outros elementos transmissores. O objeto móvel pode, por exemplo, ser um veículo, um avião, uma ferramenta motorizada ou um navio.
[0024] Exemplos adicionais serão providos abaixo.
[0025] Em uma concretização, a estrutura estacionária é uma estrutura substancialmente fixa, tal como uma estrutura aplicada de uma maneira estacionária e/ou deitada no chão e/ou solo oceânico e/ou enterrada e/ou uma estrutura estacionária entrincheirada.
[0026] “Substancialmente fixa” significa que a estrutura estacionária não está sujeita ativamente a movimentos isto é, não está conectada ou inclui uma unidade motorizada. Preferivelmente, a estrutura submarina substancialmente fixa não está sujeita a movimentos além de uma distância de cerca de 20 m, mais preferivelmente a estrutura submarina substancialmente fixa não está sujeita a movimentos além de uma distância de cerca de 10 m, até mesmo mais preferivelmente a estrutura submarina substancialmente fixa está maximamente sujeita a movimentos até uma distância de cerca de 5 m. A fixação pode, por exemplo, ser provida por uma âncora ou estrutura de âncora, um ou mais sistemas de parafuso/porca ou outros elementos de fixação que limitam ou obstruem movimentos da estrutura estacionária.
[0027] Em uma concretização, a estrutura substancialmente fixa está sujeitada a movimento passivo provido por influências desestruturadas do ambiente, por exemplo, provida por influência de vento ou água diretamente ou indiretamente.
[0028] Em uma concretização em que a estrutura estacionária é uma estrutura substancialmente fixa, a estrutura é aplicada de uma maneira estacionária sendo uma estrutura submarina deitada no solo oceânico ou enterrada e/ou uma estrutura submarina entrincheirada ou sendo uma estrutura não submarina enterrada.
[0029] “Uma estrutura submarina” significa aqui uma estrutura ou a parte de uma estrutura que está arranjada debaixo de superfície de mar, tal que pelo menos a parte da estrutura submarina a ser monitorada para sua integridade seja aplicada debaixo de superfície de mar.
[0030] “Uma estrutura não submarina” significa aqui uma estrutura ou a parte de uma estrutura que não é uma estrutura submarina como definida acima, tal que pelo menos a parte da estrutura não submarina a ser monitorada para sua integridade seja aplicada acima de superfície de mar. Por conseguinte, uma estrutura estacionária pode incluir ambas uma estrutura submarina e uma estrutura não submarina se uma parte da estrutura estacionária que é para ser monitorada para sua integridade estiver acima de superfície de mar e outra parte da estrutura estacionária que é para ser monitorada para sua integridade estiver debaixo de superfície de mar.
[0031] O termo “entrincheirado” é usado para especificar que a estrutura submarina está aplicada em um fosso, mas não completamente coberta com sedimento. O termo “enterrado” é usado para especificar que a estrutura estacionária, por exemplo, a estrutura submarina está completamente coberta com sedimento, areia, pedra, concreto e/ou asfalto.
[0032] O termo “sedimento” significa qualquer material sólido que foi ou está sendo erodido, transportado e depositado. O termo “material de cobertura” é um nome comum para material que cobre ou pode cobrir a estrutura estacionária e inclui sedimento, areia, pedra, concreto e/ou asfalto.
[0033] A fim de obter um benefício significativo de aplicar um sistema de monitoração de integridade da invenção, a estrutura estacionária preferivelmente pode ser uma estrutura que está pelo menos parcialmente em risco de ser danificada por um objeto móvel ou uma parte dele ou uma parte conectada ou móvel com o objeto móvel.
[0034] Além disso, a estrutura estacionária pode ser parcialmente ou totalmente escondida de monitoração visual ou pode ter pelo menos uma dimensão grande que pode tornar difícil ou caro monitorar visualmente.
[0035] Em uma concretização, a estrutura estacionária é uma estrutura alongada com uma dimensão de comprimento que é pelo menos cerca de 100 vezes sua dimensão maior determinada perpendicular a sua dimensão de comprimento. A estrutura estacionária preferivelmente pode ter um comprimento de pelo menos cerca de 10 m, tal como pelo menos cerca de 100 m.
[0036] O sistema de monitoração de integridade é particularmente benéfico na situação onde a estrutura estacionária é ou inclui um cabo, um tubo e/ou uma fibra óptica. Cabos, tubos, fibras ópticas e combinações disso são frequentemente bastante longos, difíceis ou caros de monitorar visualmente e podem em muitas situações estarem sujeitos a dano por partes móveis tais como objetos em movimento ou uma parte disso ou uma parte conectada ou móvel com o objeto móvel. O sistema de monitoração de integridade da invenção em particular provê uma solução benéfica para a monitoração de cabos, tubos, fibras ópticas e/ou combinações de partes disso.
[0037] Em uma concretização, a estrutura estacionária opcionalmente é ou inclui um feixe de cabos.
[0038] Um feixe de cabos consiste em dois ou mais tipos diferentes de cabos, tubos e/ou fibras. Eles podem estar integrados mais ou menos entre si, por exemplo, sendo enfeixado um ao outro pelo menos em duas ou mais posições ao longo do seu comprimento ou eles podem ser integrados completamente, por exemplo, em um eletroduto, um umbilical ou uma camada de cobertura exterior semelhante.
[0039] Em uma concretização onde a estrutura estacionária é uma estrutura submarina, a estrutura submarina é uma linha de fluxo aplicada em uma direção substancialmente horizontal.
[0040] Em uma concretização onde a estrutura estacionária é uma estrutura submarina, a estrutura submarina é um elevador aplicado em uma direção substancialmente vertical.
[0041] Tais estruturas submarinas são bem conhecidas na técnica e não serão descritas em detalhes adicionais aqui.
[0042] Em uma concretização, a estrutura estacionária é uma estrutura estacionária de transferência, tal como uma estrutura estacionária capaz de transmitir energia e/ou ondas eletromagnéticas e/ou uma estrutura estacionária capaz de transportar um meio escoável tal como um fluido, por exemplo, um fluido de hidrocarboneto e/ou água.
[0043] Ondas eletromagnéticas significam radiação eletromagnética com qualquer frequência de ondas. As ondas eletromagnéticas podem, por exemplo, ser ondas de rádio, micro-ondas, radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, raios X e raios gama. As ondas eletromagnéticas podem preferivelmente ter comprimentos de onda de cerca de 10 nm ou mais. Para fibras ópticas, o comprimento de onda será normalmente de cerca de 10 nm a cerca de 2000 nm, e preferivelmente dentro de 400 nm a 1600 nm. Em uma concretização, o comprimento de onda pode ser preferivelmente ondas de rádio (de cerca de 1 m e muito mais longas) ou micro-ondas (de cerca de 1 m a cerca de 1 mm).
[0044] Monitoração de integridade de uma estrutura estacionária de transferência provê uma segurança importante, e pode até mesmo resultar em prevenção de dano devido a vazamento e derramamento de hidrocarbonetos, e/ou perda de gás de provisão, água ou energia que pode ser caro, por exemplo, para fábricas, hospitais e outros e/ou causar aborrecimento a residências ordinárias. Devido ao sistema de monitoração de integridade da invenção, dano pode ser predito e a estrutura estacionária de transferência pode ser paralisada e/ou ser substituída antes de uma explosão total da estrutura estacionária de transferência.
[0045] O sistema de monitoração de integridade pode em uma concretização prover a opção de consertar uma estrutura estacionária de transferência danificada ligeiramente para prevenir explosão dela, e por esse meio prolongar o tempo de vida da estrutura estacionária de transferência.
[0046] Em uma concretização, a estrutura estacionária inclui um cabo, tal como um cabo de sinal e/ou transmissão de energia, preferivelmente selecionado de um cabo de energia elétrica de alta tensão (acima de cerca de 72 kV, por exemplo, até cerca de 550 kV ou até mais alto), um cabo de energia elétrica de média tensão (cerca de 10 - 72 kV), um cabo supercondutor, um de cabo de fibra óptica e/ou um cabo de comunicação.
[0047] Em uma concretização, a estrutura estacionária inclui um tubo, tal como um tubo para transportar fluidos, tal como água, gás e/ou hidrocarbonetos, por exemplo, petróleo bruto. Por conseguinte, prevenção de derramamento de fluidos pode ser provida como resultado do sistema de monitoração de integridade da invenção.
[0048] O sensor de vibração pode ser em princípio qualquer tipo de sensor que tenha uma sensibilidade suficiente para sentir vibrações para prover uma monitoração de integridade da estrutura estacionária ou a parte disso a ser monitorada. Sensores de vibração são geralmente conhecidos a uma pessoa qualificada na técnica, e a pessoa qualificada poderá achar um sensor ou sensores de vibração satisfatórios para um dado sistema de monitoração de integridade, por exemplo, contatando um produtor de sensores de vibração. Na seleção dos sensores de vibração, a pessoa qualificada pode, por exemplo, considerar a sensibilidade do sensor de vibração, por exemplo, para tipos diferentes de vibrações/ruído, o custo do sensor de vibração, o tempo de vida predito do sensor de vibração, a precisão do sensor de vibração como também o tamanho dele e possíveis modos de obter saída do sensor de vibração. Exemplos de sensores preferidos, por exemplo, para dadas aplicações do sistema de monitoração de integridade são providos abaixo.
[0049] Em uma concretização, o sensor de vibração é um sensor acústico. Sensores acústicos são geralmente conhecidos na técnica e são usados para muitas aplicações diferentes. O sensor de vibração pode preferivelmente incluir um microfone, um hidrofone, um sismógrafo e/ou um sensor acústico de fibra óptica.
[0050] Em uma concretização, o sensor de vibração opera continuamente e um sinal de saída pode ser obtido continuamente com o passar do tempo. Muitos tipos de sensores de vibração são satisfatórios para tal operação contínua, mas também podem ser aplicados para operar a intervalos predeterminados, no impacto e/ou em vibrações acima de um certo nível de dB selecionado.
[0051] Em uma concretização, o sensor de vibração opera a intervalos predeterminados.
[0052] Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade inclui uma função reguladora para regular a operação do sensor de vibração.
[0053] A função reguladora pode ser, por exemplo, um mecanismo regulador ajustável automaticamente, semiautomaticamente ou aplicado para regular a atividade e/ou a sensibilidade do sensor de vibração.
[0054] Para economizar energia (por exemplo, energia de bateria), a função reguladora pode em uma concretização ser regulada automaticamente em relação à atividade. Na maioria das situações, porém, um modo de economia de energia não faria muito sentido, isto é em situações onde todos os componentes ativos estão colocados na costa e nenhum sistema com base em bateria está envolvido. Geralmente a quantidade de energia exigida é relativamente baixa até mesmo sem um modo de economia de energia.
[0055] Em uma concretização, a função reguladora é um mecanismo regulador automaticamente ou semiautomaticamente, regulando a sensibilidade do sensor de vibração. Geralmente, ruído no ambiente ao redor da estrutura estacionária e também dentro do local de monitoração não será constante com o passar do tempo e não será homogêneo ao longo da estrutura estacionária completa. A fim de ter uma sensibilidade satisfatória é, portanto benéfico se o sensor de vibração incluir tal mecanismo regulador automaticamente ou semiautomaticamente para filtrar ruído. O mecanismo regulador automaticamente ou semiautomaticamente pode, por exemplo, incluir um controle de ganho dependente de alcance e tempo para levar em conta mudanças em níveis de ruído de fundo ao longo da estrutura estacionária e/ou com o passar do tempo.
[0056] Para segurança aumentada, o sistema de monitoração de integridade pode em uma concretização incluir um ou mais sensores de vibração redundantes. Estes um ou mais sensores de vibração redundantes podem ser aplicados para substituir sensores de vibração defeituosos e/ou para testar sensores de vibração ativos, por exemplo, para calibrar um sensor de vibração ativo. O sensor ou sensores redundantes podem ser iguais a ou diferentes dos sensores de vibração que são supostos substituir e/ou testar. Geralmente é mais simples se o sensor ou sensores redundantes selecionados para serem substancialmente iguais a ou pelo menos de tipo semelhante como os sensores de vibração, o sensor ou sensores redundantes são supostos para substituir e/ou testar. Em uma concretização, o sensor ou sensores redundantes são selecionados para serem de uma qualidade mais baixa do que os sensores de vibração, o sensor ou sensores redundantes são supostos para substituir e eles são adaptados somente para serem usados enquanto os sensores de vibração originais estão sendo substituídos.
[0057] O sensor ou sensores redundantes podem preferivelmente ser colocados imediatamente adjacentes aos sensores de vibração que eles são adaptados para substituir e/ou testar.
[0058] Em uma concretização, o sensor ou sensores redundantes são colocados a uma distância dos sensores de vibração que eles são adaptados para substituir e/ou testar. Se por exemplo o sensor de vibração for um sensor de vibração integrado, o sensor de vibração redundante pode ser um sensor de vibração não integrado.
[0059] O sensor de vibração pode em princípio ser colocado em qualquer lugar em relação à estrutura estacionária, contanto que seja capaz de sentir vibrações dentro do local de monitoração incluindo pelo menos a parte da estrutura estacionária a ser monitorada. O lugar ótimo para os sensores de vibração depende grandemente do tipo de estrutura estacionária a ser monitorada e onde a monitoração deverá ser executada. Além disso, alguns arranjos dos sensores de vibração mostraram prover benefícios adicionais como será explicado mais tarde.
[0060] Em uma concretização, o sistema inclui um sensor de vibração que está arranjado em contato direto com a estrutura estacionária para monitorar vibrações da própria estrutura estacionária. Em ambientes relativamente ruidosos, pode ser muito benéfico arranjar o sensor de vibração em contato direto com a estrutura estacionária para monitorar vibrações da própria estrutura estacionária. Por esse meio, pode ser mais simples filtrar fora ruído e uma monitoração de integridade mais correta da estrutura estacionária pode ser obtida. Além disso, em situações onde o sensor de vibração pode ele mesmo estar muito exposto a dano, o sensor de vibração pode ser protegido estando em contato direto - por exemplo, estando integrado - com a estrutura estacionária.
[0061] Em uma concretização, o sistema inclui um sensor de vibração que está arranjado para não estar em contato direto com a estrutura estacionária. Esta concretização pode ter o benefício adicional que uma determinação muito precisa entre a estrutura estacionária e o objeto móvel pode ser obtida. Por exemplo, o sistema de monitoração de integridade pode ser arranjado para iniciar um alarme se um objeto móvel estiver passando por um sensor de vibração. Se por exemplo a estrutura estacionária for um tubo de água enterrado e o sensor estiver enterrado acima, por exemplo, de 10 cm sobre o tubo de água, e o objeto em movimento for uma ferramenta de perfuração, uma advertência pode ser emitida se a broca operacional também vier perto do tubo de água, enquanto ainda evitando emitir falsas advertências somente porque a ferramenta de perfuração está perto do tubo de água.
[0062] Em uma concretização, o sensor de vibração inclui pelo menos um hidrofone, tal como um hidrofone elétrico convencional ou um hidrofone de laser de fibra. Isto é em particular benéfico em uma situação onde o sensor de vibração é para operar em ambiente molhado ou úmido, por exemplo, em ambiente fora da costa.
[0063] Um hidrofone será em particular aplicado a sistemas fora da costa onde a estrutura estacionária é uma estrutura submarina. Um hidrofone é um sensor de ponto. Tais sensores são bem conhecidos na técnica e não serão descritos em detalhe adicional aqui. Em uma concretização, o hidrofone é um hidrofone de laser de fibra. Tal hidrofone de laser de fibra permite um cabo de sinal óptico muito longo (conexão). Mas ainda é um sensor de ponto. Exemplos de hidrofones úteis são, por exemplo, descritos em US 5.227.624, US 4.536.861, US 4.841.192, US 4.958.329 e US 5.136.549.
[0064] Em uma concretização, o sensor de vibração é um sensor de vibração distribuído.
[0065] Um sensor distribuído tal como um sensor de fibra provê a vantagem que um longo alcance, por exemplo, tal como 1 km ou muito mais longo, por exemplo, até mesmo até várias centenas quilômetros, tal como 5100 km ou 10-50 km pode ser monitorado com um sensor. Por conseguinte, um sensor de vibração distribuído é muito benéfico para usar no sistema de monitoração de integridade na situação onde a estrutura estacionária a ser monitorada é relativamente longa. O processamento dos dados obtidos por um sensor de vibração distribuído pode, porém, requerer programação complexa do computador. Software para tal processamento de dados está porém disponível e pode - sem ônus indevido - ser selecionado por uma pessoa qualificada. Frequentemente o software necessário para um dado sensor de vibração distribuído é vendido junto com o sensor de vibração distribuído.
[0066] Em uma concretização, o sensor de vibração inclui um sensor de fibra óptica, o sensor de fibra óptica é preferivelmente arranjado para operar através de efeito de retroespalhamento, tal como Retroespalhamento de Brillouin, Retroespalhamento de Raman ou Retroespalhamento de Rayleigh.
[0067] Em uma concretização, o sensor óptico opera usando propriedades de polarização da fibra óptica, preferivelmente tal que as propriedades de polarização do sinal retroespalhado sejam usadas para detectar deformações, se quaisquer (por exemplo, através de ondas acústicas) da fibra.
[0068] Em uma concretização, o sensor de vibração inclui um sensor de Grades de Bragg de Fibra (FBGs).
[0069] Todos os supracitados tipos de sensor de vibração são bem conhecidos na técnica.
[0070] O meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador pode ser qualquer tipo de meio que possa ou não ser integrado em quaisquer dos elementos/objetos do sistema de monitoração de integridade ou que possa ser provido completamente ou parcialmente por um elemento externo, tal como a Internet. Hoje é bem conhecido que dados podem ser transmitidos por uma pluralidade de modos diferentes, incluindo meio de transmissão digital.
[0071] Em uma concretização, o sensor de vibração está integrado com ou conectado diretamente ao meio de transmissão. O sensor de vibração pode por exemplo ser conectado diretamente ao computador e o meio de transmissão é provido pela conexão direta, e/ou o sensor de vibração inclui um transmissor por exemplo um transmissor de Bluetooth ou um transmissor de longo alcance. O sensor de vibração pode nesta concretização preferivelmente ser um sensor de fibra óptica.
[0072] Em uma concretização, o computador não está conectado diretamente ao sensor de vibração. Nesta concretização, o computador é opcionalmente um computador remoto arranjado a uma distância do sensor de vibração, qual distância em princípio pode ser qualquer distância. Em uma concretização, o computador é um computador remoto arranjado a uma distância do sensor de vibração que é pelo menos cerca de 1 m, tal como pelo menos cerca de 5 m, tal como pelo menos cerca de 100 m, tal como até cerca de 100 km ou até mesmo mais.
[0073] O computador pode por exemplo ser um computador de monitoração de integridade central que conecta vários sistema de monitoração de integridade, onde pelo menos um do sistema de monitoração de integridade está de acordo com a presente invenção. Por esse meio, é possível prover uma monitoração de integridade central de muitas estruturas estacionárias colocadas em qualquer lugar no mundo. Nesta concretização é preferido que o meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador preferivelmente inclua transmitir dados pela Internet.
[0074] Em uma concretização, o computador está conectado diretamente ao sensor de vibração e o sensor de vibração é um sensor de vibração de fibra e conectar diretamente provê pelo menos uma parte do meio de transmissão. Em uma concretização, o meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador inclui uma transmissão sem fios e/ou uma transmissão por uma fibra óptica e/ou uma Comunicação por Linha de Potência (PLC), a transmissão sem fios pode por exemplo ser uma transmissão de radiofrequência ou de micro-ondas incluindo ambas transmissões de longo alcance e transmissões de curto alcance (Bluetooth).
[0075] Em uma concretização, o meio para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador inclui um meio de gravação. Nesta concretização, os dados de vibração transmitidos incluem a vibração como uma função de tempo e a vibração como uma função de dados de tempo é atrasada, por exemplo com um tempo de atraso de cerca de 10 minutos a cerca de 30 dias, tal como de cerca de 1 hora a cerca de 24 horas.
[0076] Na concretização anterior onde o meio para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador inclui um meio de gravação, o sistema de monitoração de integridade pode operar registrando vibração como uma função de tempo e transmitindo os dados registrados para o computador por exemplo sem fios com um atraso de tempo. Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade opera registrando vibração como uma função de tempo em um primeiro meio de gravação para uma certa duração de tempo, terminando gravação no primeiro meio de gravação e transmitindo os dados registrados para o computador por exemplo sem fios ou por exemplo conectando fisicamente o primeiro meio de gravação (que pode ser um meio de gravação móvel) ao computador. O sistema pode ser operado tal que a transmissão dos dados registrados no primeiro meio de gravação para o computador seja condicionada em posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel transmitido ao computador e/ou no possível defeito/dano observado na estrutura estacionária. Na hora ou sobrepondo com o tempo de terminar gravação em um primeiro meio de gravação, gravação em outro meio de gravação pode por exemplo ser iniciada para obter uma gravação completa. Desse modo, nem todos os dados de vibração precisam ser transmitidos ao computador, mas os dados de vibração podem mais tarde serem examinados por exemplo no caso de incidentes mais cedo por exemplo dano à estrutura estacionária ou os dados de vibração podem ser verificados em uma fase posterior por outras razões.
[0077] O meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador pode ser arranjado para transmitir vibração como uma função de dados de tempo, em particular se os dados de vibração forem transmitidos com um atraso.
[0078] Porém, os dados de vibração podem em uma concretização ser transmitidos sem dados de tempo. Na situação anterior, o tempo conectado aos dados de vibração respectivos é gerado pelo sistema preferivelmente pelo computador. Isto pode em particular ser benéfico se os dados de vibração forem transmitidos sem atraso ou se a duração do atraso for conhecida por exemplo se for um atraso de tempo constante.
[0079] Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade inclui um meio de gravação para registrar os dados de vibração transmitidos como uma função de tempo. Esta gravação pode ser usada para estatísticas para calibração e/ou para exame posterior de um incidente.
[0080] O meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel pode incluir qualquer meio e combinações disso. Como mencionado acima, transmissão de dados, em particular em forma digital ou analógica é bem conhecida e muitos sistemas/métodos podem ser aplicados por uma pessoa qualificada sem ônus indevido, mas somente usando habilidade ordinária.
[0081] Geralmente é desejado que o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel incluindo um transmissor, inclua um meio de transmissão sem fios.
[0082] Em uma concretização, o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel inclui um receptor capaz de receber a posição como uma função de dados de tempo diretamente do transmissor (por exemplo, usando um transmissor de VHF) do objeto móvel, por transmissão de Internet, por satélite e/ou por uma antena externa. O receptor pode opcionalmente ser uma parte integrada do computador ou estar em comunicação sem fios ou de fibra óptica com o computador.
[0083] Em uma concretização, o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel inclui um meio de gravação. Nesta concretização, posição transmitida como uma função de dados de tempo é atrasada, por exemplo com um tempo de atraso de cerca de 10 minutos a cerca de 30 dias, tal como de cerca de 1 hora a cerca de 24 horas.
[0084] Na concretização anterior, onde o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel para o computador inclui um meio de gravação, o sistema de monitoração de integridade pode operar registrando posição como uma função de tempo de um objeto móvel e transmitir os dados registrados para o computador por exemplo sem fios com um atraso de tempo. Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade opera registrando posição como uma função de tempo em um primeiro meio de gravação para uma certa duração de tempo, terminando gravação no primeiro meio de gravação e transmitindo os dados registrados ao computador por exemplo sem fios ou por exemplo conectando fisicamente o primeiro meio de gravação (que pode ser um meio de gravação móvel) ao computador. O sistema pode ser operado tal que a transmissão dos dados registrados no primeiro meio de gravação para o computador seja condicionada em vibração como uma função de dados de tempo transmitidos ao computador e/ou no possível defeito/dano observado na estrutura estacionária. Na hora ou sobrepondo com o tempo de terminar gravação em um primeiro meio de gravação, gravação em outro meio de gravação pode por exemplo ser iniciada para obter uma gravação completa.
[0085] Desse modo, nem todas as posições como uma função de tempo de objeto móvel precisam ser transmitidas ao computador, mas a posição como uma função de dados de tempo pode mais tarde ser examinada para exames de incidentes mais cedo.
[0086] Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade inclui um meio de gravação para registrar a posição transmitida como uma função de dados de tempo. Esta gravação pode ser usada para estatísticas para calibração e/ou para exame posterior de um incidente.
[0087] Em uma concretização, o computador inclui hardware e software incluindo pelo menos um processador para comparar a posição como uma função de dados de tempo com os dados de vibração correlatados ao mesmo tempo tal que pode ser pelo menos estimado se vibrações sentidas pelo sensor de vibração em um dado momento eram ou incluíam vibrações causadas por um objeto móvel, tal como um navio.
[0088] Meio de hardware nesta conexão é o meio físico do computador, e software significa programas de computação. Como mencionado acima, o hardware partes disso podem ser integradas em outras partes do sistema de monitoração de integridade, tal como no sensor de vibração. O software a ser usado no sistema de monitoração de integridade pode ser software bem conhecido aplicado para coletar os vários dados, para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo e preferivelmente prover uma saída do resultado por exemplo em uma exibição, um monitor e/ou por uma impressora.
[0089] Em uma concretização, o computador inclui ou está em comunicação de dados com um monitor e/ou uma impressora para exibir dados recebidos e o resultado da comparação dos dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo.
[0090] Como mencionado acima, o sistema de monitoração de integridade pode incluir uma pluralidade de sensores de vibração que podem ser idênticos ou diferir um do outro.
[0091] O sensor de vibração e opcionalmente o software para o sensor de vibração pode preferivelmente ser selecionado tal que o sistema de monitoração de integridade seja capaz de determinar a direção de uma vibração relativa ao sensor de vibração e/ou relativa à estrutura estacionária.
[0092] Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade inclui pelo menos um sensor de vibração de fibra óptica na forma de um sensor distribuído ou quase distribuído. Um sensor quase distribuído deveria ser tomado para significar um sensor que não é um sensor distribuído, mas que pode ser aplicado para prover saída sensora como tinha sido um sensor distribuído.
[0093] O sensor de vibração de fibra óptica e/ou o computador pode em uma concretização ser adaptado para adquirir e opcionalmente processar sinais de saída de uma pluralidade de seções de comprimento selecionadas N do sensor de vibração de fibra óptica, as seções selecionadas N têm preferivelmente cada uma comprimento de pelo menos cerca de 1 m, tal como até cerca de 50 m, tal como de cerca de 1 a cerca de 10 m, o comprimento das seções respectivas é preferivelmente substancialmente igual.
[0094] Na concretização anterior, a pluralidade de seções de comprimento selecionadas N do sensor de vibração de fibra óptica pode ser arranjada por exemplo substancialmente sistematicamente ao longo do comprimento do sensor de vibração de fibra óptica, por esse meio simplificando o processo de cálculo para obter os dados de vibração distribuídos. As seções de comprimento N pode ser seções sobrepostas, seções imediatamente adjacentes ou seções com uma distância entre si.
[0095] Em uma concretização, o sistema inclui um arranjo de sensor por exemplo na forma de um arranjo de sensores discretos ou na forma de um sensor de fibra distribuído ou quase distribuído. O computador pode preferivelmente ser adaptado para adquirir e processar os dados de vibração do arranjo de sensor. Em uma concretização preferida, o computador inclui software para determinar uma direção, uma distância e/ou uma velocidade de um objeto emissor de vibração, onde o objeto emissor de vibração opcionalmente é o objeto móvel.
[0096] Em uma concretização preferida, o sistema de monitoração de integridade está arranjado para executar uma função de formação de feixe nos dados de vibração do arranjo de sensor ou sensor distribuído ou quase distribuído.
[0097] Em uma concretização, é desejado que o sistema de monitoração de integridade seja arranjado para executar uma função de formação de feixe isto é, uma direção da vibração (som) pode ser calculada que permite a estimação de direção de uma onda sonora entrante.
[0098] Arranjos de sensor e métodos de cálculo (software) são bem conhecidos na técnica e descrição adicional pode por exemplo ser achada em US 7.415.117 e US 7.369.459. A função de formação de feixe pode incluir um cálculo com base em um método portador cruzado. Informação e exemplos adicionais sobre como executar e otimizar processamento de arranjo podem ser achados por exemplo em “Optimum Array Processing (Detection, Estimation, and Modulation Theory, Part IV)” por Harry L. Van Trees (ISBN 0-471-09390-4).
[0099] De acordo com a invenção, o sistema de monitoração de integridade inclui meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel incluindo um transmissor para o computador quando o objeto móvel está dentro de uma distância selecionada a um local de monitoração, onde o local de monitoração inclui a parte da estrutura estacionária a ser monitorada. O local de monitoração é preferivelmente o local que é desejado monitorar, e para simplificar o sistema, o local de monitoração pode ser preferivelmente selecionado para ser idêntico com o local ocupado pela parte da estrutura estacionária a ser monitorada. Se várias estruturas estacionárias forem para ser monitoradas por um sistema de monitoração de integridade, o local de monitoração é preferivelmente selecionado para ser o local menor que inclui todas as estruturas estacionárias a serem monitoradas.
[00100] A distância selecionada para o local de monitoração pode ser uma distância em algumas direções ou em todas as direções. Se por exemplo a estrutura estacionária for uma estrutura estacionária enterrada, a distância selecionada não precisa incluir uma distância selecionada debaixo da estrutura estacionária, desde que é muito improvável que um objeto móvel deveria chegar à estrutura estacionária de debaixo da estrutura estacionária enterrada.
[00101] Além disso, a distância selecionada não precisa ser a mesma em todas as direções, mas pode variar, por exemplo tal que a distância selecionada na direção horizontal seja maior do que a distância selecionada na direção vertical. A seleção da distância é preferivelmente feita em relação ao risco de dano de objetos móveis ou elementos relacionados/conectados.
[00102] O sistema está arranjado tal que quando um objeto móvel incluindo um transmissor está dentro da distância selecionada, posição como uma função de dados de tempo pode ser adquirida e transmitida ao computador. Contanto que o objeto móvel não esteja dentro da distância selecionada, posição como uma função de dados de tempo pode ser desconsiderada e não ser adquirida e/ou transmitida ao computador. Por esse meio, posição não pertinente como uma função de dados de tempo pode ser ignorada pelo sistema.
[00103] Deveria ser observado que a distância selecionada pode ser selecionada tão grande que um número grande de posições irrelevantes como uma função de dados de tempo seja transmitido ao computador. Nesta situação é desejado que o computador inclua software para ordenar a posição como uma função de dados de tempo.
[00104] O sistema de monitoração de integridade da invenção pode ser uma integridade para o sistema de monitoração na costa ou um sistema de monitoração de integridade fora da costa. Como deveria estar claro à pessoa qualificada, a parte selecionada detalhada do sistema de monitoração de integridade na costa e do sistema de monitoração de integridade fora da costa pode ser preferivelmente selecionada em relação ao tipo de sistema e em relação a se ou não deveria ser aplicado em água.
[00105] Em uma concretização preferida, o sistema de monitoração de integridade é um sistema de monitoração de integridade fora da costa, e a estrutura estacionária é uma estrutura submarina e o objeto móvel é um navio.
[00106] O termo “navio” é aqui usado para denotar qualquer tipo de navio marítimo, barco ou submarino capaz de cruzar e/ou capaz de navegar no oceano, em canais, e/ou em rios. Em uma concretização, os navios incluem pelo menos todos os navios de mais de 300 t. Em uma concretização, os navios incluem pelo menos todos os navios de mais de 40 t, tais como barcos de pesca de por exemplo 25-100 m em comprimento inclusive traineiras.
[00107] A estrutura submarina pode ser por exemplo como qualquer da estrutura estacionária mencionada acima que é aplicada fora da costa.
[00108] Em uma concretização, a estrutura submarina é um elevador se estendendo em direção substancialmente vertical em pelo menos uma seção da estrutura submarina. “Direção substancialmente vertical” deveria ser vista em relação à superfície de mar a água parada e significa em geral que o elevador não é aplicado no solo oceânico, entrincheirado e/ou enterrado e que não é aplicado essencialmente perpendicular à superfície de mar. Em uma concretização, o elevador se estende do solo oceânico a uma estação de superfície de mar tal como um navio ou uma plataforma.
[00109] Em uma concretização, a estrutura submarina inclui um cabo flexível e/ou um tubo flexível aplicado no solo oceânico, entrincheirado e/ou enterrado.
[00110] No sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção, o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo para o computador pode preferivelmente incluir adquirir dados de um Sistema de Identificação Automático (AIS), os dados sendo adquiridos diretamente do transmissor do navio, por transmissão da Internet, por um serviço de tráfego de navio (VTS) e/ou por uma antena externa, o transmissor do navio sendo um transponder.
[00111] O AIS é um sistema de rastreamento de navio internacional. A partir de dezembro de 2004, a Organização Marítima Internacional (IMO) requer todos os navios de mais de 300 t levar um transponder de AIS a bordo, que transmite sua posição, velocidade e curso, entre alguma outra informação estática, tal como, identificação, dimensões e detalhes de viagem do navio.
[00112] O propósito de AIS era inicialmente ajudar navios a evitar colisões, como também ajudar as autoridades de porto a controlar melhor tráfego marítimo. Geralmente os transponders de AIS aceitos a bordo de navios incluem um sistema de posicionamento, tal como receptor de LORAN- C ou GPS (Sistema de Posicionamento Global), que coleta detalhes de posição e movimento, e um transmissor de VHF, que transmite esta informação e faz estes dados disponíveis ao domínio público. Os transponders de AIS podem ademais serem integrados com outros sensores de navegação eletrônicos, tal como um giroscópio ou um indicador de taxa de curva. Outros navios ou estações base podem receber esta informação, processá-la usando software simples e exibir locais de navios em um traçador de mapas ou em um computador.
[00113] Dados de posição de AIS estão disponíveis na Internet por muitos governos como também sistemas de informação geográficos operados reservadamente, tais como www.marinetraffic.com, www.vesseltracker.com, www.vtexplorer.com, e www.shiptracking.eu. “Um serviço de tráfico de navio (VTS)” é um sistema de monitoração de tráfego marítimo estabelecido por portos ou autoridades de porto. O propósito de VTS é melhorar a segurança e eficiência de navegação, segurança de vida em mar e a proteção do ambiente marinho nas áreas ao redor dos cais e portos. VTS é governado por SOLAS Capítulo V Regulamento 12, junto com as Diretrizes para Serviços de Tráfego de Navio (Resolução IMO A.857 (20)) adotadas pela Organização Marítima Internacional em 27 de novembro de 1997.
[00114] Um VTS terá normalmente uma imagem de tráfego abrangente, que significa que todos os fatores influenciando o tráfego como também informação sobre todos os navios participantes e suas intenções estão prontamente disponíveis. Por meio da imagem de tráfego, situações que estão desenvolvendo podem ser avaliadas e respondidas prontamente.
[00115] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, a posição como uma função de dados de tempo é adquirida pela Internet para o computador.
[00116] Em uma concretização, o local de monitoração é selecionado para ser substancialmente idêntico com o local ocupado pela parte da estrutura submarina a ser monitorada.
[00117] Em uma concretização, o local de monitoração é selecionado para ser uma área alongada com uma largura de até cerca de 100 m, até cerca de 10 m na direção horizontal e perpendicular à direção global da estrutura submarina, e uma altura suficiente para incluir a estrutura submarina. A direção global da estrutura submarina é a direção de comprimento da estrutura submarina ignorando curvas pequenas ao longo do comprimento de 5 m ou menos.
[00118] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, a distância selecionada para o local de monitoração provê uma área horizontal selecionada, o sistema é arranjado tal que o computador esteja adquirindo posição como uma função de dados de tempo de navios com transmissor dentro da área horizontal selecionada.
[00119] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, a distância selecionada para o local de monitoração é selecionada tal que pelo menos um navio de 40 t ruidoso médio e/ou um navio emitindo uma vibração (som) de cerca de 100 dB que está dentro de gama sensora do sensor de vibração também esteja dentro da distância selecionada.
[00120] Desse modo pode ser assegurado que quando o sensor de vibração detecta um navio de 40 t ruidoso médio, a posição como uma função de dados de tempo do navio de 40 t ruidoso médio é transmitida ao computador para ser correlatada com os dados de vibração detectados.
[00121] Em uma concretização, a distância selecionada para o local de monitoração é selecionada para ser suficientemente grande tal que qualquer navio em uma posição onde é sensível pelo sensor de vibração (está em uma posição onde é registrável pelo sensor de vibração) estará dentro da distância selecionada.
[00122] Em geral, os navios mais importantes a terem posição como uma função de dados de tempo são traineiras e navios de pesca chegando, porque tais navios têm frequentemente equipamento puxado ao longo do solo oceânico, e além disso foi observado frequentemente que tais navios por engano estão navegando com sua âncora puxada ao longo do solo oceânico. Em tais situações, as estruturas submarinas podem estar em alto perigo de serem danificadas. A distância selecionada do sistema de monitoração de integridade fora da costa é portanto selecionada preferivelmente tal que o sistema de monitoração de integridade fora da costa possa detectar tais traineiras e navios de pesca em tempo suficiente para ativar um alarme e preferivelmente advertir os navios.
[00123] Nesta conexão, deveria ser observado que a velocidade de som e a distância de qual um dado sensor pode sentir uma vibração, dependem pelo menos ligeiramente da temperatura da água, do conteúdo de sal da água e turbulência e fluxo da água. A menos que caso contrário especificado, a determinação deveria portanto ser determinada na água parada, na temperatura média e concentração de sal da água.
[00124] Na maioria das situações, as condições meteorológicas médias, temperatura, turbulência, concentração de sal, etc., são bem conhecidas para uma dada área e a distância selecionada pode ser selecionada com uma margem de segurança, tal que posição como uma função de dados de tempo para todos os navios que é sentida pelo sensor de vibração possa ser transmitida ao computador.
[00125] Em uma concretização, a distância selecionada para o local de monitoração corresponde a pelo menos cerca de 100 m da estrutura submarina, preferivelmente pelo menos cerca de 1 km da estrutura submarina, preferivelmente pelo menos cerca de 2 km da estrutura submarina, mais preferivelmente pelo menos cerca de 5 km da estrutura submarina. Quando o local de monitoração é o local ocupado pela estrutura submarina, a distância à estrutura submarina é idêntica à distância ao local de monitoração.
[00126] O sensor de vibração deveria ter um preferivelmente longo alcance relativo quando o sistema é um sistema de monitoração de integridade fora da costa. Frequentemente leva tempo relativamente longo para parar ou virar um navio, e no caso de perigo, é preferido que um alarme possa ser provido relativamente cedo em relação a um dano potencial. Além disso, o padrão de vibração fora da costa é frequentemente relativamente estável e simples de identificar, tal que tal ruído possa ser filtrado fora. O ônus de ter sensores de vibração de longo alcance/altamente sensíveis é frequentemente que tais sensores de vibração também capturam uma grande quantidade de ruído, mas como mencionado este ônus pode ser simples para superar filtrando fora a quantidade principal ou todo do ruído.
[00127] Em uma concretização, um ou mais sensores de vibração estão arranjados para detectar vibrações de uma queda de âncora ordinária e/ou um arrasto de uma âncora ou uma ferramenta semelhante ao longo do solo oceânico dentro de uma distância de cerca de 100 m da estrutura submarina, preferivelmente dentro de uma distância de cerca de 500 m da estrutura submarina. Por esse meio, pode ser possível disparar um alarme em tempo suficiente para prevenir dano de um navio se aproximando com uma âncora ou outro equipamento puxado ao longo do solo oceânico.
[00128] Em uma concretização, o um ou mais sensores de vibração estão arranjados para detectar vibrações de cerca de 500 Hz no local de monitoração com um nível até cerca de 30 dB, preferivelmente até cerca de 10 dB, mais preferível de até cerca de 3 dB ou até mesmo até cerca de 1 dB.
[00129] Geralmente os sensores de fibra óptica conhecidos hoje são menos sensíveis do que os hidrofones mais efetivos. Porém, para a maioria dos sensores de vibração, um alcance de detecção para vibrações na gama de cerca de 50 Hz a cerca de 1 kHz será cerca de 2 km ou mais para detecção da vibração (som) provida por um navio de 40 t médio e/ou um navio emitindo uma vibração (som) de quantidade 100 dB.
[00130] Provendo uma pluralidade de sensores de vibração e arranjando uma formação de feixe disso, o alcance de detecção pode ser aumentado e a sensibilidade do sistema de monitoração pode ser aumentada igualmente.
[00131] Em uma concretização é desejado que o alcance de detecção ao redor da estrutura submarina e do local de monitoração seja pelo menos cerca de 1 km, tal como pelo menos cerca de 2 km e preferivelmente até cerca de 10 km.
[00132] Para uma frequência de 500 Hz, o amortecimento de fundo de mar arenoso é esperado ser cerca de 0,12 dB/m. A relação de velocidade de som na interface de água-sedimento está na gama de 1,04-1,08. Velocidade de som em água é cerca de 1470 m/s.
[00133] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, o um ou mais sensores de vibração estão arranjados para detectar vibrações de cerca de 50 Hz a cerca de 1 kHz no local de monitoração com um nível até cerca de 30 dB, preferivelmente até cerca de 10 dB, mais preferível de até cerca de 3 dB ou até mesmo até cerca de 1 dB.
[00134] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, o um ou mais sensores de vibração estão arranjados para detectar vibrações de cerca de 500 Hz a cerca de 1 kHz a um nível até cerca de 100 dB causadas por um navio a águas paradas quando o navio está dentro de um alcance de cerca de 2 km da estrutura submarina, preferivelmente quando o navio está dentro de um alcance de cerca de 4 km da estrutura submarina, preferivelmente quando o navio está dentro de um alcance de cerca de 6 km da estrutura submarina, preferivelmente quando o navio está dentro de um alcance de cerca de 10 km da estrutura submarina.
[00135] Como mencionado acima, o sensor de vibração pode ser arranjado a uma distância da estrutura estacionária, em contato com a estrutura estacionária ou opcionalmente integrado na estrutura estacionária. Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, o sensor de vibração está montado a uma distância de montagem da estrutura submarina.
[00136] A distância de montagem pode em princípio ser tão grande quanto desejado contanto que o sensor de vibração seja capaz de sentir vibrações do local de monitoração. A distância de montagem pode por exemplo ser até cerca de 1 km, tal como até cerca de 500 m, tal como até cerca de 100 m, tal como até cerca de 25 m. Em uma concretização, a distância de montagem está entre cerca de 1 m e cerca de 100 m.
[00137] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, o sensor de vibração está em contato com ou integrado na estrutura submarina.
[00138] “Em contato com” é usado aqui para significar em contato físico com por exemplo estando montado ou simplesmente colocado em contato.
[00139] Preferivelmente, o computador do sistema de monitoração de integridade fora da costa inclui hardware e software incluindo pelo menos um processador para comparar a posição como uma função de dados de tempo com os dados de vibração correlatados ao mesmo tempo tal que possa ser pelo menos estimado se vibrações sentidas pelo sensor de vibração a um dado momento eram ou incluíam vibrações causadas por um navio identificado. Geralmente é desejado que o sistema de monitoração de integridade fora da costa inclua pelo menos uma memória por exemplo uma ou mais memórias como descrito acima.
[00140] Em uma concretização, o computador inclui ou está em comunicação de dados com uma memória de banco de dados. Uma memória de banco de dados deveria ser interpretada aqui ser uma memória incluindo ou arranjada para incluir um banco de dados. Um banco de dados é para ser interpretado como uma coleção organizada de dados que podem ser usados por um ou mais usuários. A memória de banco de dados preferivelmente armazena pelo menos alguma da vibração como uma função de dados de tempo e/ou alguma da posição como uma função de dados de tempo adquiridos pelo computador.
[00141] O sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção pode por esse meio construir um banco de dados de pelo menos alguma da vibração como uma função de dados de tempo e/ou alguma da posição como uma função de dados de tempo adquiridos pelo computador, e o banco de dados pode ser usado por exemplo para calibração do sistema, para predizer incidentes, para regular condições para ativação de um alarme ou para outras coisas.
[00142] Em uma concretização, o sistema inclui uma memória de banco de dados em comunicação de dados com o computador e a memória de banco de dados inclui uma curva de calibração para padrão de vibração contra distância de navio para um ou mais navios ou tipos de navios, o computador inclui software para calcular a distância a um navio passante.
[00143] Em uma concretização, a estrutura submarina inclui uma estrutura submarina enterrada ou entrincheirada e o sistema inclui uma memória de banco de dados em comunicação de dados com o computador, onde a memória de banco de dados inclui uma curva de calibração para padrão de vibração contra distância de navio para um ou mais navios ou tipos de navios.
[00144] Pode ser desejado que o sistema de monitoração de integridade seja capaz de reconhecer um padrão de vibração. Por exemplo, em uma situação onde um navio está passando repetidamente por exemplo regularmente uma estrutura submarina enterrada ou entrincheirada, e o sensor de vibração está enterrado ou entrincheirado com ou além da estrutura submarina, o sistema de monitoração de integridade fora da costa pode detectar uma mudança em nível de vibração no caso que o nível de material de cobertura mudou. Se o sistema de monitoração de integridade fora da costa puder reconhecer o padrão de vibração, opcionalmente calcular a direção, velocidade e outro, o computador do sistema de monitoração de integridade fora da costa pode preferivelmente incluir software para calcular a mudança de nível de material de cobertura sobre a estrutura submarina.
[00145] Por esse meio, o sistema de monitoração de integridade fora da costa pode ser capaz de calcular e/ou predizer se e quando o nível de material de cobertura está ou se torna insuficiente, e material de cobertura adicional pode ser aplicado antes de dano da estrutura submarina por exemplo para prevenir dano da estrutura submarina.
[00146] Em uma concretização onde o meio para determinar e transmitir posição como uma função de dados de tempo para o computador inclui adquirir dados de um Sistema de Identificação Automático (AIS), o computador está arranjado para adquirir dados adicionais do AIS ou de outra fonte. O computador pode ser arranjado por exemplo para adquirir um ou mais de identificação única, curso, velocidade, direção de movimento, advertências, condições meteorológicas e predições/previsões dos dados mencionados. Geralmente é desejado que os dados adicionais pelo menos incluam uma identificação única do navio.
[00147] Informação sobre condições meteorológicas pode por exemplo incluir direção de vento e dados de velocidade como também informação sobre trovoada. Os dados de condição meteorológica podem por exemplo ser providos diretamente pela Internet.
[00148] Informação sobre condições meteorológicas podem por exemplo predizer riscos potenciais por ancoragem durante situações de vento alto, e um alarme pode ser ativado.
[00149] Pode ser que certas condições meteorológicas diminuam/aumentem a sensibilidade do sensor de vibração. As condições meteorológicas ou previsões de condições meteorológicas podem portanto em uma concretização ser aplicadas para regular o ponto fixo de ativação para um alarme, em outras palavras, o ponto fixo de ativação do alarme depende das condições meteorológicas.
[00150] Independentemente de qual fonte a posição como uma função de dados de tempo é adquirida, o sistema de monitoração de integridade pode ser arranjado para coletar dados relacionados a clima, tais como previsões meteorológicas e/ou estatísticas relacionadas a clima e/ou dados relacionados a condições meteorológicas como uma função de tempo.
[00151] As estatísticas relacionadas a clima e/ou dados relacionados a condições meteorológicas como uma função de tempo podem por exemplo ser usados para predizer como um sistema de monitoração de integridade reagirá em vários tipos de clima e/ou para prover uma previsão meteorológica melhorada, que novamente pode ser usada em regular um ou mais elementos do sistema de monitoração de integridade.
[00152] Em uma concretização, o computador inclui software para calcular um perigo potencial de dano da estrutura submarina por um navio ou equipamento de navio. Este cálculo pode por exemplo estar com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e na posição como uma função de dados de tempo e opcionalmente outros dados de uma memória de banco de dados, tal como por exemplo dados relacionados a clima e/ou velocidade, direção de movimento e/ou curso do objeto em movimento.
[00153] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade fora da costa, o computador inclui software para associar pelo menos alguns dos dados de vibração, com um perigo potencial de dano da estrutura submarina por um navio ou equipamento de navio. Por esse meio, um alarme pode ser ativado quando perigo é estimado, calculado ou de outros modos predito.
[00154] Em uma concretização, o sistema inclui um alarme arranjado para ser ativado no perigo potencial ou real de dano da estrutura submarina. O computador pode preferivelmente ser arranjado para calcular o perigo potencial ou real de dano da estrutura submarina. Este cálculo pode preferivelmente estar com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e pelo menos alguma da posição como uma função de dados de tempo. Em uma concretização, o sistema é regulado para ativar o alarme na detecção de dados de vibração com um padrão predefinido e/ou com um nível de vibração acima de um ponto fixo de nível máximo. Por esse meio, o risco de colocação de falso alarme pode ser reduzido altamente e um sistema de alarme mais seguro é obtido.
[00155] Em uma concretização, um ou mais dos casos seguintes são avaliados como alarmes.
[00156] - Detecção de um navio de velocidade anormalmente baixa com ou sem direção variável.
[00157] - Nível de vibração anormalmente alto.
[00158] - Nível de vibração muito alto que não pode ser correlatado a um objeto móvel específico.
[00159] - Vibração/ruído sem dados de AIS disponíveis.
[00160] - Aumento estável de nível de vibração através de período de tempo de por exemplo 1 ano/ 6 meses/1 ano para uma certa parte de uma estrutura submarina.
[00161] Em uma concretização, o sistema de monitoração de integridade é um sistema de monitoração de integridade na costa. Nesta concretização, a estrutura estacionária é uma estrutura não submarina, por exemplo quaisquer das supracitadas estruturas estacionárias aplicadas na costa. A estrutura estacionária preferivelmente inclui um cabo e/ou um tubo.
[00162] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, a estrutura estacionária está enterrada ou está suportada em um ou mais pilares.
[00163] No sistema de monitoração de integridade na costa, o objeto móvel pode ser qualquer tipo de objeto móvel que seja móvel na costa e que inclua um transmissor para transmitir posição como uma função de dados de tempo. O objeto móvel pode ser por exemplo um veículo, um avião, e/ou ferramenta motorizada.
[00164] Na situação onde a estrutura estacionária é uma estrutura estacionária transmissora, por exemplo um tubo, um cabo e/ou uma fibra, o objeto móvel pode por exemplo ser um veículo industrial, um trator, um veículo com ferramentas de escavação e/ou uma ferramenta de escavação motorizada tal como uma broca.
[00165] Preferivelmente, o objeto móvel inclui ou está conectado a um sistema de posicionamento, tal como posição de GPS (Sistema de Posicionamento Global) e opcionalmente detalhes de movimento, e um transmissor, arranjado para transmitir os dados ao computador, preferivelmente junto com uma identificação única do objeto móvel.
[00166] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o sistema inclui um transponder para receber a posição como uma função de dados de tempo e para transmitir os dados ao computador opcionalmente sem fios e/ou pela Internet, o transponder opcionalmente é adicionalmente capaz de receber e transmitir os dados de vibração.
[00167] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o sistema está arranjado tal que o computador esteja adquirindo posição como uma função de dados de tempo de objetos móveis com transmissor dentro da distância selecionada ao local de monitoração. O computador pode por exemplo adquirir a posição como uma função de dados de tempo diretamente do objeto móvel por seu transmissor.
[00168] No sistema de monitoração de integridade na costa da invenção, a distância selecionada é preferivelmente relativamente curta, em particular se a estrutura estacionária for arranjada como um ambiente relativamente ruidoso.
[00169] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, a distância selecionada ao local de monitoração corresponde a pelo menos cerca de 10 m da estrutura estacionária, preferivelmente pelo menos cerca de 100 m da estrutura submarina, preferivelmente pelo menos cerca de 500 m da estrutura submarina.
[00170] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, a distância selecionada ao local de monitoração é pelo menos cerca de 10 m, preferivelmente pelo menos cerca de 100 m, preferivelmente pelo menos cerca de 500 m da estrutura submarina.
[00171] Em uma concretização, a distância selecionada pode variar de um tipo de objeto móvel para outro tipo de objeto móvel. Por exemplo, em uma concretização a distância selecionada para uma broca pode ser cerca de 20 cm e a distância selecionada para um veículo industrial pode ser cerca de 10 m.
[00172] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa em que o objeto móvel é uma ferramenta motorizada, a distância selecionada ao local de monitoração é de cerca de 5 cm a cerca de 5 m, tal como de 5 cm a cerca de 1 m, tal como de cerca de 10 cm a cerca de 50 cm.
[00173] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o um ou mais sensores de vibração estão arranjados para detectar vibrações de cerca de 50 Hz a cerca de 1 kHz no local de monitoração com um nível até cerca de 30 dB, preferivelmente até cerca de 10 dB, mais preferível de até cerca de 3 dB ou até mesmo até cerca de 1 dB.
[00174] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o sensor de vibração está montado a uma distância de montagem da estrutura estacionária. A distância de montagem pode ser por exemplo até cerca de 100 m, tal como até cerca de 25 m. Em ambiente altamente ruidoso, a distância de montagem deveria ser preferivelmente relativamente curta.
[00175] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o sensor de vibração está em contato com ou integrado na estrutura estacionária.
[00176] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o computador inclui hardware e software incluindo pelo menos um processador para comparar a posição como uma função de dados de tempo com os dados de vibração correlatados ao mesmo tempo tal que possa ser pelo menos estimado se vibrações sentidas pelo sensor de vibração a um dado momento eram ou incluíam vibrações causadas por um objeto móvel identificado.
[00177] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o computador inclui ou está em comunicação de dados com uma memória de banco de dados. A memória de banco de dados pode preferivelmente armazenar pelo menos alguma da vibração como uma função de dados de tempo e/ou pelo menos alguma da posição como uma função de dados de tempo adquiridos pelo computador.
[00178] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o computador está arranjado para adquirir dados adicionais, os dados adicionais incluem pelo menos um de identificação única, curso, velocidade, direção de movimento, advertências, condições meteorológicas e predições/previsões dos dados mencionados. Os dados adicionais preferivelmente podem pelo menos incluir identificação única.
[00179] Os dados adicionais e o banco de dados podem ser aplicados de um modo correspondente como descrito acima para o sistema de monitoração de integridade na costa.
[00180] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o computador inclui software para calcular um perigo potencial de dano da estrutura estacionária por um objeto móvel ou equipamentos associados com tal objeto móvel. O cálculo preferivelmente pode estar com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e algumas das posições como uma função de dados de tempo e opcionalmente outros dados de uma memória de banco de dados, por exemplo os tipos de dados descritos ou mencionados acima.
[00181] O sistema de monitoração de integridade fora da costa pode incluir um alarme de um modo semelhante como descrito para o sistema de monitoração de integridade fora da costa e o alarme pode ser fixado para operar de uma maneira semelhante.
[00182] Em uma concretização do sistema de monitoração de integridade na costa, o sistema inclui um alarme arranjado para ser ativado no perigo potencial ou real de dano da estrutura estacionária, o computador é arranjado para calcular o perigo potencial ou real de dano da estrutura estacionária, preferivelmente com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e pelo menos alguma da posição como uma função de dados de tempo. O sistema pode preferivelmente ser regulado para ativar o alarme na detecção de dados de vibração com um padrão predefinido e/ou com um nível de vibração acima de um ponto fixo de vibração máxima para redução de falso alarme.
[00183] Como indicado acima, uma pluralidade de sistemas de monitoração de integridade pode ser conectada ou pode ser combinada por exemplo tal que uma vigilância central da estrutura estacionária monitorada em integridade possa ser executada. A pluralidade de sistemas de monitoração de integridade pode por exemplo ser combinada tal que seus computadores dos sistemas de monitoração de integridade respectivos sejam colocados em um ponto central para administrar centralmente. Em uma concretização, a pluralidade de sistemas de monitoração de integridade é combinada compartilhando parte ou partes entre si, a pluralidade de sistemas de monitoração de integridade pode por exemplo compartilhar um computador central comum.
[00184] A invenção também relaciona-se a um método de monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária. O método da invenção inclui: (i) prover pelo menos um sensor de vibração para sentir vibração como uma função de tempo; (ii) prover um computador; (iii) prover meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração para o computador; (iv) arranjar o sensor de vibração para sentir vibrações dentro de um local de monitoração incluindo pelo menos a parte da estrutura estacionária; (v) adquirir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel incluindo um transmissor quando os navios estão dentro de uma distância selecionada ao local de monitoração; (vi) prover o computador para processar os dados de vibração e a posição como uma função de software de dados de tempo para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo.
[00185] Exemplos do anterior já foram descritos acima. Ademais, é preferido que o método da invenção inclua usar um sistema de monitoração de integridade como descrito acima.
[00186] Os elementos individuais como também combinações disso podem ser como descrito acima.
[00187] Em uma concretização do método da invenção, a estrutura estacionária é uma estrutura submarina deitada no solo oceânico ou uma estrutura submarina enterrada e/ou entrincheirada ou a estrutura estacionária é uma estrutura não submarina. De acordo com a invenção, o método inclui determinar a integridade de pelo menos uma parte da estrutura estacionária.
[00188] Como mencionado acima, em uma concretização preferida, a estrutura estacionária é ou inclui um cabo, tal como um cabo de transmissão de sinal e/ou energia, preferivelmente selecionado de um cabo de energia elétrica de alta tensão (acima de cerca de 72 kV por exemplo até cerca de 550 kV ou até mais alto), um cabo de energia elétrica de média tensão (cerca de 10 - 72 kV), um cabo supercondutor, um cabo de fibra óptica e/ou um cabo de comunicação.
[00189] Em uma concretização do método da invenção, o sensor de vibração opera continuamente ou a intervalos predeterminados, e o sistema de monitoração de integridade inclui uma função reguladora para regular a operação do sensor de vibração, o método inclui regular manualmente, semiautomaticamente ou automaticamente a operação do sensor de vibração, por exemplo em relação à quantidade de ruído, em relação ao número de objetos móveis dentro da distância selecionada, em relação a clima, em relação a tempo (noite/dia/dia de trabalho/feriado, ..., etc.) e/ou em relação a outro.
[00190] Em uma concretização do método da invenção, a função reguladora é um mecanismo regulador automaticamente ou semiautomaticamente, e o método inclui regular a sensibilidade do sensor de vibração, preferivelmente em dependência da concentração de vibrações dentro da distância selecionada do local de monitoração.
[00191] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui filtrar fora ruído, preferivelmente pelo menos uma parte de ruído de fundo é filtrada fora. Métodos de filtrar fora ruído são bem conhecidos a uma pessoa qualificada.
[00192] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui gravar a posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel e preferivelmente os dados registrados são ou podem ser usados para análise posterior de um evento.
[00193] Se por exemplo uma estrutura estacionária monitorada for sujeita subitamente a dano, a posição registrada como uma função de dados de tempo preferivelmente em combinação com dados de vibração registrados pode ser usada para analisar o acidente e opcionalmente identificar o objeto móvel. Por exemplo, pode ser que o operador do objeto móvel ignorou um alarme e que dano pode ser reivindicado do operador ou do dono do objeto móvel.
[00194] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui o computador compare a posição como uma função de dados de tempo com os dados de vibração correlatados há mesmo tempo, e com base nesta correlação estima se vibrações sentidas pelo sensor de vibração a um dado momento eram ou incluíam vibrações causadas por um objeto móvel.
[00195] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui determinar a direção de uma vibração relativa ao sensor de vibração e/ou relativa à estrutura estacionária. O método de determinar a direção de vibração pode por exemplo ser como descrito acima.
[00196] Em uma concretização do método da invenção, o sistema inclui um arranjo de sensor por exemplo na forma de um arranjo de sensores discretos ou na forma de um sensor de fibra distribuído ou quase distribuído, o método inclui determinar uma direção, e distância /ou velocidade de um objeto emissor de vibração, o objeto emissor de vibração opcionalmente sendo o objeto móvel.
[00197] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui formar em feixe os dados de vibração do arranjo de sensor, por exemplo como descrito acima.
[00198] Em uma concretização do método da invenção, o sistema de monitoração de integridade é um sistema de monitoração de integridade fora da costa, o método inclui determinar a integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura submarina.
[00199] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui que o computador esteja em comunicação com um Sistema de Identificação Automático (AIS).
[00200] Em uma concretização do método da invenção, o sistema é um sistema de monitoração de integridade fora da costa, e o método inclui comparar a posição como uma função de dados de tempo com os dados de vibração correlatados ao mesmo tempo, tal que possa ser pelo menos estimado se vibrações sentidas pelo sensor de vibração a um dado momento eram ou incluíam vibrações causadas por um navio identificado.
[00201] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui armazenar pelo menos algumas das vibrações como uma função de dados de tempo e pelo menos algumas das posições como uma função de dados de tempo adquiridos pelo computador em uma memória de banco de dados, e por esse meio construir uma coleção de dados por exemplo como descrito acima. O método da invenção pode ademais incluir usar o banco de dados por exemplo como mencionado ou descrito acima.
[00202] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui obter e/ou adquirir dados adicionais, os dados adicionais podem ser como descrito acima e por exemplo incluem pelo menos um de identificação única, curso, velocidade, direção de movimento, advertências, condições meteorológicas e predições/previsões dos dados mencionados.
[00203] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui calcular um perigo potencial de dano da estrutura estacionária por um objeto móvel ou equipamento associado com um objeto móvel. O cálculo é preferivelmente com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e a posição como uma função de dados de tempo e opcionalmente outros dados de uma memória de banco de dados por exemplo quaisquer dos dados mencionados acima.
[00204] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui associar os dados de vibração, e em particular os dados de vibração incluindo alto nível de vibração, com um perigo potencial de dano da estrutura estacionária, tal como uma estrutura submarina por um objeto móvel ou equipamento associado com um objeto móvel, tal como um navio ou equipamentos de navio.
[00205] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui ativar um alarme por exemplo como descrito acima. O alarme pode ser ativado por exemplo no perigo potencial ou real de dano da estrutura estacionária. O computador é preferivelmente arranjado para calcular o perigo potencial ou real de dano da estrutura estacionária, preferivelmente com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e pelo menos alguma da posição como uma função de dados de tempo. O método da invenção preferivelmente inclui regular o sistema para ativar o alarme na detecção de dados de vibração com um padrão predefinido e/ou com um nível de vibração acima de um ponto fixo de vibração máxima para redução de falso alarme.
[00206] Em uma concretização do método da invenção, o método inclui calibrar os dados de vibração para padrão de vibração normal da estrutura estacionária.
[00207] Em uma concretização do método da invenção onde o sistema é um sistema fora da costa e inclui uma memória de banco de dados em comunicação de dados com o computador, a memória de banco de dados inclui uma curva de calibração para padrão de vibração contra distância de navio para um ou mais navios ou tipos de navio, e o método inclui calcular a distância a um navio passante e/ou calcular mudança de nível de material de cobertura sobre a estrutura submarina por exemplo como descrito acima.
[00208] A invenção será explicada mais completamente abaixo com relação a uma concretização preferida e com referência aos desenhos, em que:
[00209] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma parte de um sistema de monitoração de integridade da invenção onde a estrutura estacionária é uma seção de um tubo.
[00210] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção.
[00211] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de monitoração de integridade fora da costa e na costa combinado da invenção.
[00212] A Figura 4 é uma ilustração esquemática de sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção, onde o sistema inclui vários sensores de fibra e a estrutura submarina está enterrada parcialmente e descoberta parcialmente.
[00213] A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção, onde o sistema inclui sensores de ponto e a estrutura submarina é um elevador.
[00214] A Figura 6 é uma ilustração esquemática de um sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção, onde o sistema inclui sensores integrados e a estrutura submarina está colocada no solo oceânico.
[00215] A Figura 7 é uma ilustração esquemática de um sistema de monitoração de integridade fora da costa da invenção, visto uma distância de cima, onde vários navios são mostrados, alguns dentro da distância selecionada e alguns fora.
[00216] A Figura 8 é uma ilustração esquemática de um sensor de vibração e um princípio de formação de feixe.
[00217] A Figura 9 é uma ilustração esquemática de uma concretização do método da invenção, onde o sistema de monitoração de integridade é um sistema de monitoração de integridade fora da costa.
[00218] As figuras são esquemáticas e podem ser simplificadas para clareza. Em toda parte, os mesmos numerais de referência são usados para partes idênticas ou correspondentes.
[00219] Ademais extensão de aplicabilidade da presente invenção se tornará aparente da descrição detalhada dada em seguida. Porém, deveria ser entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, enquanto indicando concretizações preferidas da invenção, são dados por meio de ilustração somente, desde que várias mudanças e modificações dentro do espírito e extensão da invenção se tornarão aparente àqueles qualificados na técnica desta descrição detalhada.
[00220] O sistema de monitoração de integridade mostrado na Figura 1 está adaptado para monitorar a integridade de pelo menos uma seção de comprimento de um tubo 1. O sistema de monitoração de integridade inclui um sensor de fibra 2 enrolado helicoidalmente ao redor do tubo 1. O sensor de fibra é ou inclui um sensor de vibração por exemplo como descrito acima. O sensor de fibra está conectado a sistema de sensor não mostrado para alimentar luz ao sensor e para receber e opcionalmente analisar os sinais resultantes. O sistema de monitoração de integridade também inclui um computador 3, que está nesta concretização ilustrado como um computador pessoal, mas como explicado, o computador pode ser qualquer outro elemento ou combinação de elementos que podem executar a computação prescrita. O sistema de monitoração de integridade inclui meio de transmissão não mostrado para transmitir dados de vibração do sensor de vibração 2 para o computador 3. Este meio de transmissão pode ser provido por uma conexão direta do sensor de fibra 2 para o computador 3, por transmissão sem fios e/ou por qualquer outro meio por exemplo como descrito acima.
[00221] O sistema de monitoração de integridade ademais é arranjado para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de objetos móveis 4a, 4b incluindo um transmissor 5 para o computador 3 quando os objetos móveis 4a estão dentro de uma distância selecionada 6a, 6b, aqui ilustrada com linhas pontilhadas, para um local de monitoração que é nesta concretização o local ocupado pelo tubo 1.
[00222] Os objetos móveis 4a, 4b podem ser por exemplo veículos e/ou ferramentas por exemplo como descrito acima. Os objetos móveis 4a, 4b incluem antenas 5, por uso de quais eles podem transmitir seus dados de posição ou posição como uma função de dados de tempo por exemplo diretamente ser recebido pelo computador 3 ou por outro sistema tal como a Internet ou um sistema coletor de dados central, que pode transmitir a posição como uma função de dados de tempo ademais para o computador 3.
[00223] Como ilustrado, a distância selecionada 6a, 6b ao local de monitoração não precisa ser equidistante em toda a direção do local de monitoração, mas pode ser frequentemente maior em uma direção (por exemplo, a direção do local de monitoração e na direção para a distância selecionada 6a) do local de monitoração do que em outra direção (por exemplo, a direção do local de monitoração e na direção para a distância selecionada 6b) do local de monitoração.
[00224] O computador está nesta concretização prescrito e programado para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo e por esse meio estimar se o objeto móvel 4a dentro da distância selecionada 6a, 6b está em risco de dano ao tubo 1.
[00225] O sistema de monitoração de integridade mostrado na Figura 2 é um sistema de monitoração de integridade fora da costa e está adaptado para monitorar a integridade de pelo menos uma seção de comprimento do cabo enterrado 11. O cabo enterrado 11 está coberto com material de cobertura no solo oceânico 17. Logo acima do cabo 11, está um sensor de vibração 12 na forma de um sensor de fibra enterrado. O sensor de fibra 12 está conectado a sistema de sensor não mostrado para alimentar luz ao sensor e para receber e opcionalmente analisar os sinais resultantes. A linha 10 ilustra uma linha entre na costa e fora da costa. A linha 18 ilustra a superfície de mar. O sistema de monitoração de integridade fora da costa inclui um computador 13 como exposto acima. Este computador 13 está nesta concretização arranjado na costa por exemplo em um local de vigilância central, onde opcionalmente vários sistemas de monitoração de integridade da invenção são mantidos sob vigilância. As transmissões de dados de vibração/vibração como uma função de dados de tempo e posição como uma função de dados de tempo podem ser executadas como descrito acima.
[00226] A Figura 3 mostra um sistema de monitoração de integridade fora da costa e na costa combinado da invenção. O sistema de monitoração de integridade na costa/fora da costa combinado está adaptado para monitorar a integridade de pelo menos uma seção de comprimento de um tubo 21 incluindo uma seção de tubo na costa 21a e uma seção de tubo perto fora da costa 21b. A parte na costa do sistema de monitoração de integridade inclui um elemento de aquisição de dados 20a incluindo um receptor e transmissor para receber sinais de objetos móveis na costa 24a e opcionalmente de objetos móveis fora da costa 24b. Na concretização mostrada, um objeto móvel na costa 24a é ilustrado como um veículo de trabalho com uma ferramenta de escavação 29a e um transmissor 25a, e objetos móveis fora da costa 24b são mostrados como um navio com uma âncora abaixada 29b e um transmissor 25b.
[00227] A parte fora da costa do sistema de monitoração de integridade inclui um elemento de aquisição de dados não mostrado 20b arranjado para adquirir posição como uma função de dados de tempo do AIS como descrito acima. A posição como uma função de dados de tempo obtida de ambos elemento de aquisição de dados na costa 20a e elemento de aquisição de dados fora da costa 20b é transmitida para um primeiro computador 23(1), onde posição irrelevante como uma função de dados de tempo é ordenada e a posição pertinente como uma função de dados de tempo opcionalmente pode ser armazenada. A posição pertinente como uma função de opcionalmente de dados de tempo em forma atrasada é transferida para um segundo computador 23(2) para análises adicionais como descrito abaixo.
[00228] O sistema de monitoração de integridade fora da costa e na costa combinado da invenção inclui um sensor de vibração 22 na forma de um sensor de fibra com uma seção de sensor de vibração fora da costa 22a e uma seção de sensor de vibração fora da costa 22b. O sensor de vibração 22 está conectado a um sistema de sensor 22c para alimentar luz ao sensor e para receber e opcionalmente analisar e/ou armazenar os sinais de vibração resultantes. Os sinais de vibração são transferidos ao segundo computador 23(2) tanto em tempo real como sinais de vibração como tais ou em tempo real ou atrasados como vibração como uma função de dados de tempo.
[00229] Dados adicionais, tais como dados relacionados a clima ou outros como descrito acima podem ser transmitidos ao segundo computador 23(2) tanto pelo elemento de aquisição de dados na costa 20a e/ou o elemento de aquisição de dados fora da costa 20b e/ou por outro elemento de aquisição 20(1).
[00230] O segundo computador 23(2) inclui software para comparar vibração como uma função de dados de tempo com posição como uma função de dados de tempo relativo há mesmo tempo e com base nesta comparação e opcionalmente dados adicionais calculam o risco de dano do tubo 21, 21a, 21b na costa como também fora da costa.
[00231] O segundo computador 23(2) está na concretização mostrada em comunicação de dados com um terceiro computador 23(3), que é um computador de vigilância e preferivelmente inclui um monitor e um indicador de alarme. Vários sistemas de monitoração de integridade podem ser acoplados ao mesmo computador de vigilância, que pode por exemplo ser mantido sob vigilância por um operador que por exemplo também está mantendo outros computadores de vigilância sob vigilância. Se um alarme disparar, o operador pode imediatamente advertir objetos móveis que podem estar em risco de dano a um tubo. Por exemplo, se um capitão em um navio 24b esqueceu de levantar sua âncora 29b e for puxado sobre o solo oceânico dentro da distância selecionada ao local de monitoração, isto pode fazer um alarme disparar, e o operador pode identificar imediatamente o navio 24b e advertir o capitão, tal que o capitão possa levantar a ancora 29b antes que esteja danificando o tubo 22b.
[00232] A Figura 4 ilustra um sistema de monitoração de integridade fora da costa visto em uma vista de perspectiva. O plano 38 ilustra a superfície de mar e o plano 37a, 37b ilustram o solo oceânico. O sistema de monitoração de integridade fora da costa inclui 3 sensores de vibração óptica 32a, 32b, 32c arranjados em paralelo a um tubo 31a, 31b a ser monitorado por integridade. As distâncias mostradas MDa, MDb, MDc indicam as distâncias de montagem de respectivamente o sensor de vibração 32a, 32b e 32c.
[00233] Os sensores de vibração 32a, 32b e 32c estão conectados a um sistema de sensor 32d para alimentar luz ao sensor e para receber e opcionalmente analisar e/ou armazenar os sinais de vibração resultantes.
[00234] O sistema de monitoração de integridade fora da costa também inclui um computador 33. O computador 33 inclui hardware e software para adquirir posição como uma função de dados de tempo do AIS como indicado no desenho e como descrito acima. Os sinais de vibração obtidos pelos sensores de vibração 32a, 32b e 32c são transferidos ao computador 33 para análise e comparação com a posição como uma função de dados de tempo como descrito acima e opcionalmente para gravar os vários dados.
[00235] A Figura 4 mostra ademais um navio 34 com um transmissor 35 e uma âncora 39.
[00236] Como indicado pela seção hachurada 37b do solo oceânico 37a, 37b, uma parte do tubo 31b e partes dos sensores de vibração 32a, 32b e 32c estão enterradas, enquanto na seção não hachurada 37a do solo oceânico 37a, 37b, o tubo 31a e os sensores de vibração 32a, 32b e 32c estão descobertos. A seção de tubo descoberta 31a pode preferivelmente ser entrincheirada em particular o descobrimento é um arranjo escolhido.
[00237] Tal tubo descoberto é relativamente sensível e pode facilmente ser danificado por uma âncora que é puxada através do solo oceânico. Se o navio 34 estiver chegando ao tubo 31a, 31b na área não coberta 31a, o sensor 32a mais perto da âncora 39 do navio 34 detectará a âncora 39 e sua direção de movimento e transferirá os dados de vibração detectados para o computador 33. O computador também adquirirá posição como uma função de dados de tempo do navio 34, e comparando estes dados pode ser calculado se o tubo 31a está em perigo de ser danificado pela âncora 39, e nesse caso o navio 34 pode ser advertido.
[00238] Se por exemplo a parte descoberta do tubo não for uma estrutura intencionada, mas o material de cobertura foi removido com o passar do tempo por exemplo por navios passando sobre o tubo 31 em um canal de navegação, o sistema de monitoração de integridade fora da costa pode incluir uma memória de banco de dados com uma curva de calibração para padrão de vibração contra distância de navio para um ou mais navios ou tipos de navios.
[00239] Usando esta curva de calibração, o sistema de monitoração de integridade é capaz de reconhecer um padrão de vibração, tal que possa ser detectado se o tubo foi descoberto acidentalmente por navios passantes. Se o sistema de monitoração de integridade fora da costa puder reconhecer o padrão de vibração, ele pode calcular a direção, velocidade e outro, e o computador 33 do sistema de monitoração de integridade fora da costa preferivelmente inclui software para calcular a mudança de nível de material de cobertura sobre a estrutura submarina 31a, 31b.
[00240] A Figura 5 mostra uma estrutura submarina 41 por exemplo como descrito acima (cabo/tubo) conectada a uma estrutura fora da costa 49a, 49b, tal como uma plataforma colocada no solo oceânico 47. A estrutura fora da costa 49a, 49b inclui uma parte 49a debaixo da superfície de mar 48 e uma parte 49b sobre a superfície de mar 48. Vários sensores de vibração de ponto 42a, 42b, 42c estão colocados na parte de debaixo de superfície de mar da estrutura fora da costa 49 a. Um navio 44 está chegando à estrutura fora da costa 49a, 49b, por exemplo para atracar à estrutura fora da costa 49a, 49b.
[00241] Os sensores de vibração de ponto 42a, 42b e 42c fazem parte de um sistema de monitoração de integridade da invenção e estão transmitindo dados de vibração para um computador não mostrado, onde os dados de vibração são comparados com posição como uma função de dados de tempo adquiridos do AIS de navios se aproximando.
[00242] No caso que o navio 44 está em perigo de danificar a estrutura submarina 41, o sistema de monitoração de integridade pode disparar um alarme como descrito acima.
[00243] A Figura 6 ilustra um sistema de monitoração de integridade fora da costa visto em uma vista de perspectiva. O plano 58 ilustra a superfície de mar e o plano 57 ilustra o solo oceânico. O sistema de monitoração de integridade fora da costa inclui um sensor de vibração óptico 52 (mostrado como uma linha pontilhada) integrado na estrutura submarina 51. A estrutura submarina 51 está entrincheirada, tal que não se salienta sobre o solo oceânico 57.
[00244] O sistema de monitoração de integridade ademais inclui computador não mostrado, meio de transmissão não mostrado para transmitir dados de vibração do sensor de vibração 52 para o computador, meio não mostrado para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel 54 incluindo um transmissor 55 para o computador. Na concretização mostrada, o objeto móvel 54 está na forma de um navio 54 e inclui um transmissor e uma âncora 59, que é puxada através do solo oceânico 57. O sistema de monitoração de integridade fora da costa opera como descrito acima.
[00245] O sistema de monitoração de integridade mostrado na Figura 7 está adaptado para monitorar a integridade de pelo menos uma seção de comprimento de uma estrutura submarina 61. O sistema de monitoração de integridade inclui um sensor de vibração de fibra 61 colocado imediatamente adjacente à estrutura submarina 61. O sensor de vibração de fibra pode ser como descrito acima. O sensor de vibração de fibra está conectado a sistema de sensor não mostrado para alimentar luz ao sensor e para receber e opcionalmente analisar os sinais resultantes. O sistema de monitoração de integridade também inclui um computador não mostrado e vários meios de transmissão e meios de aquisição como descrito acima.
[00246] A estrutura submarina 61 e o sensor 62 estão conectados a uma estrutura fora da costa 69, tal como uma plataforma por exemplo como descrito na Figura 4.
[00247] O sistema de monitoração de integridade está arranjado para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de objetos móveis 64a, 64b incluindo transmissores não mostrados para o computador não mostrado quando os objetos móveis 64a estão dentro de uma distância selecionada SD, aqui ilustrada com linhas pontilhadas 66, para um local de monitoração que é nesta concretização o local ocupado pela estrutura submarina 61.
[00248] Como visto na Figura 7, alguns dos navios 64b estão fora da linha pontilhada 66 indicando a área dentro da distância selecionada SD ao local de monitoração, e nesta concretização, posição como uma função de dados de tempo para estes navios 64b estão fora da linha pontilhada 66 não será adquirida e transmitida ao computador não mostrado, enquanto a posição como uma função de dados de tempo para os navios 64a dentro da distância selecionada SD, cercada pela linha pontilhada 66 será adquirida e transmitida ao computador não mostrado.
[00249] A área hachurada 60 indica uma proteção zona 60, e o sistema de monitoração de integridade é regulado tal que um alarme seja disparado se/quando um navio de 40 t ruidoso médio ou um navio emitindo som de cerca de 100 dB estiver dentro da zona de proteção 60.
[00250] Em uma variação da concretização mostrada na Figura 7, a zona alongada cercada pela linha pontilhada 66 é substancialmente paralela à estrutura submarina e a estrutura submarina é aplicada no eixo mediano disso, preferivelmente com a estrutura fora da costa 69 arranjada substancialmente no centro do fim curvado da zona alongada.
[00251] A Figura 8 mostra um princípio de formação de feixe que pode ser usado no sistema de monitoração de integridade da invenção.
[00252] A formação de feixe pode por exemplo ser usada em um método de estimar a distância entre uma estrutura estacionária e um objeto móvel ou um evento de emissão de ruído por um objeto móvel por exemplo uma queda de âncora. O sistema de monitoração de integridade pode por exemplo ser o sistema de monitoração de integridade mostrado na Figura 3. Quando o navio 24b derruba a âncora 29b, à distância ao navio 24b e a âncora 29b pode ser estimada/calculada usando formação de feixe dos sinais de saída do sensor de fibra 22b. Os sinais de saída estão rotulados por ..., N-2, N-1, N, N+1, N+2, ... relativo a seções de comprimento do sensor 22b. Um comprimento típico de uma seção N é 1 - 10 m. A distância entre as seções é fixa, valores típicos são 1 - 3 m.
[00253] Os sinais de saída de um arranjo de várias seções (por exemplo 4) são processados juntos e sinais orientados a espaço (feixes, por exemplo 5) são gerados para cada arranjo com número ..., K-1, K, K+1, ... Isto permite a estimação de direção de uma onda sonora entrante.
[00254] Se por exemplo a âncora 29b for derrubada no fundo de mar, a seção com o nível de saída mais alto é determinada. Se por exemplo esta seção for número N pertencendo a arranjo K. Então, os sinais de saída de um arranjo na redondeza de arranjo K são analisados e uma estimativa da distância de evento é determinada através de porte cruzado.
[00255] Este método pode por exemplo ser simplificado para altas relações de sinal para ruído omitindo o processamento de arranjo. Se uma âncora for derrubada no fundo de mar, a seção com o nível de saída mais alto (N) é determinada. O sinal de saída de uma segunda seção (por exemplo com número N+5) é analisado e correlatado com o sinal de saída de seção N. A diferença de tempo entre os dois sinais é usada para estimar a distância de evento.
[00256] A Figura 9 mostra um diagrama de um método de processamento da invenção. Um sensor de vibração 82a está conectado a um sistema de sensor 82b para alimentar luz ao sensor e para receber os sinais de vibração resultantes. Dados de tempo são adquiridos pelo sistema de sensor por exemplo de uma unidade de colocação de tempo 80 ou de um relógio não mostrado incorporado no sistema de sensor 82b. Os dados de vibração são correlatados com dados de tempo para prover vibração como uma função de dados de tempo.
[00257] A vibração como uma função de dados de tempo é transmitida para um primeiro computador 83(1), onde a vibração como uma função de dados de tempo é classificada, opcionalmente filtrada para remover ruído estacionário e é analisada ademais por exemplo por formação de feixe. A vibração analisada como uma função de dados de tempo é transferida para uma primeira memória de banco de dados 89a. A primeira memória de banco de dados 89a também pode armazenar a vibração não analisada como uma função de dados de tempo.
[00258] A vibração analisada como uma função de dados de tempo também é transferida para um segundo computador 83(2), onde é comparada com outros dados.
[00259] Simultaneamente, um primeiro elemento de aquisição de dados 90a adquire posição como uma função de dados de tempo e opcionalmente outros dados do AIS. Dados de tempo são adquiridos pelo primeiro elemento de aquisição de dados 90 por exemplo de uma unidade de colocação de tempo 80 ou de um relógio não mostrado incorporado no sistema de sensor 82b. A posição como uma função de dados de tempo é correlatada com os dados de tempo adquiridos para assegurar que os dados de vibração e dados de posição correlatem a dados de tempo harmonizados.
[00260] A posição como uma função de dados de tempo é transmitida para um segundo elemento de aquisição de dados 90b, qual segundo elemento de aquisição de dados 90b também adquire dados de outras fontes, tal como da Internet e de uma estação meteorológica. O segundo elemento de aquisição de dados 90b pode também adquirir dados de tempo como o primeiro elemento de aquisição de dados 90a.
[00261] Os dados do segundo elemento de aquisição de dados 90b são transmitidos para um elemento de filtro 88, onde dados irrelevantes são filtrados fora. O filtro pode ser regulado em dependência dos dados armazenados na primeira memória de banco de dados. Por esse meio, o ruído detectado pelo sensor de vibração 82a influencia quais dados são filtrados fora.
[00262] Os dados filtrados são transmitidos para um terceiro computador 83(3). O segundo computador 83(2) e o terceiro computador 83(3) estão em uma concretização fundidos a um único computador e em outra concretização - a concretização mostrada - o segundo computador 83(2) e o terceiro computador 83(3) trocam dados. No segundo computador 83(2), os dados são classificados e arranjados e transmitidos para uma segunda memória de banco de dados 89b como também para um monitor de operador 87. No terceiro computador 83(3), a posição como uma função de dados de tempo e a vibração como uma função de dados de tempo são comparadas e outros dados são correlatados simultaneamente entre si e no mesmo computador ou em um quarto computador 84(4) (como na concretização mostrada), uma avaliação de ameaças é executada e o resultado é transmitido ao monitor. Simultaneamente, o quarto computador 84(4) pode disparar um alarme opcionalmente depois de uma confirmação de um operador, que está mantendo o monitor 87 sob vigilância.
[00263] O quarto computador 83(4) também pode receber dados da segunda memória de banco de dados 89b para avaliar as ameaças, ou para executar análise complementar. A vibração também como uma função de dados de tempo pode ser transmitida do primeiro computador 83(1) para a segunda memória de banco de dados 89b e/ou para o monitor 87.
[00264] As figuras são esquemáticas e podem ser simplificadas para clareza. Em toda parte, os mesmos numerais de referência são usados para partes idênticas ou correspondentes.
[00265] Extensão adicional de aplicabilidade da presente invenção se tornará aparente da descrição detalhada dada em seguida. Porém, deveria ser entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, enquanto indicando concretizações preferidas da invenção, são dadas por meio de ilustração somente, desde que várias mudanças e modificações dentro do espírito e extensão da invenção se tornarão aparentes àqueles qualificados na técnica desta descrição detalhada.
[00266] Algumas concretizações preferidas foram mostradas no antecedente, mas deveria ser salientado que a invenção não está limitada a estas, mas pode ser concretizada de outros modos dentro do assunto definido nas reivindicações seguintes.
Claims (17)
1. Sistema de monitoração de integridade para monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69), compreendendo: pelo menos um sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) para sentir vibração como uma função de tempo; um computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)); um meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)); um meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b) para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) quando o objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b) compreende um transmissor (5, 25a, 25b, 35, 55) e está dentro de uma distância selecionada (6a, 6b, SD) a um local de monitoração, onde o local de monitoração inclui pelo menos uma parte da estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69) e o sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) está arranjado para sentir vibrações dentro do local de monitoração, caracterizadopelo fato de que os dados de vibração são transmitidos para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) como vibração como uma função de dados de tempo ou o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) gera vibração como uma função de dados de tempo a partir de dados de vibração; e em que o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) compreende hardware e é programado para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo correlacionados ao mesmo tempo, sendo que preferencialmente a estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69) é uma estrutura fixa, sendo a estrutura (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69) preferencialmente uma estrutura aplicada de uma maneira estacionária ao ser uma estrutura submarina (11, 21b, 31b) colocada no solo oceânico ou enterrada e/ou ao ser uma estrutura submarina entrincheirada (31b, 51).
2. Sistema de monitoração de integridade de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69) é ou compreende um cabo, um tubo e/ou uma fibra óptica, a estrutura estacionária opcionalmente é ou compreende um feixe de cabos.
3. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que o sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) é um sensor acústico tal como um microfone, um hidrofone, um sismógrafo e/ou um sensor acústico de fibra óptica.
4. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que o sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) é um sensor de vibração distribuído, sendo que preferencialmente o sensor de vibração compreende um sensor de fibra óptica, o sensor de fibra óptico está arranjado para operar através de efeito de retroespalhamento, tal como Retroespalhamento de Brillouin, Retroespalhamento de Raman ou Retroespalhamento de Rayleigh.
5. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b) compreende um receptor (20a) capaz de receber a posição como uma função de dados de tempo diretamente do transmissor do objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b), por transmissão de Internet, por satélite e/ou por uma antena externa, o receptor opcionalmente sendo uma parte integrada do computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) ou estando em comunicação sem fios ou de fibra óptica com o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)).
6. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) compreende hardware, pelo menos um processador, e sendo programado para comparar a posição como uma função de dados de tempo com os dados de vibração correlatados ao mesmo tempo tal que possa ser estimado pelo menos se vibrações sentidas pelo sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) a um dado momento eram ou incluíam vibrações causadas por um objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b), tal como um navio.
7. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que está adaptado para determinar a direção de uma vibração relativa ao sensor de vibração (32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c) e/ou relativa à estrutura estacionária (31a, 31b, 41, 49a, 49b).
8. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de compreender pelo menos um sensor de vibração de fibra óptica (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62), em que o sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) é um sensor distribuído ou quase distribuído, onde o sensor de vibração de fibra óptica e/ou o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) está adaptado para adquirir e opcionalmente processar sinais de saída de uma pluralidade de seções de comprimento selecionado N do sensor de vibração de fibra óptica, sendo que preferencialmente o sistema está arranjado para executar uma função de formação de feixe nos dados de vibração do arranjo de sensor ou do sensor distribuído ou quase distribuído.
9. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que compreende um arranjo de sensor, por exemplo, na forma de um arranjo de sensores discretos (42a, 42b, 42c) ou na forma de um sensor de fibra distribuído ou quase distribuído (32a, 32b, 32c), o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) é adaptado para adquirir e processar os dados de vibração do arranjo de sensor, e o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) é programado para determinar uma direção, distância e/ou velocidade de um objeto emissor de vibração, o objeto emissor de vibração opcionalmente sendo o objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b).
10. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que é um sistema de monitoração de integridade fora da costa, a estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69) é uma estrutura submarina e o objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b) é um navio.
11. Sistema de monitoração de integridade de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o meio para adquirir e transmitir posição como uma função de dados de tempo para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) compreende adquirir dados de um Sistema de Identificação Automático (AIS), os dados sendo adquiridos diretamente do transmissor do navio, por transmissão de Internet, por um serviço de tráfego de navio (VTS) e/ou por uma antena externa, o transmissor do navio sendo um transponder.
12. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizadopelo fato de que a distância selecionada ao local de monitoração provê uma área horizontal selecionada, sendo o sistema arranjado de tal modo que o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) esteja adquirindo posição como uma função de dados de tempo de navios com o transmissor (5, 25b, 35, 55) dentro da área horizontal selecionada.
13. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizadopelo fato de que o meio para determinar e transmitir posição como uma função de dados de tempo para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) compreende adquirir dados de um Sistema de Identificação Automático (AIS), o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) é arranjado para adquirir dados adicionais do AIS ou de outra fonte, os dados adicionais incluem pelo menos um de identificação única, curso, velocidade, direção de movimento, advertências, condições meteorológicas e predições/previsões dos dados mencionados, preferivelmente os dados adicionais incluem pelo menos identificação única.
14. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizadopelo fato de compreender ainda um alarme arranjado para ser ativado no perigo potencial ou real de dano da estrutura submarina (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69), o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) é arranjado para calcular o perigo potencial ou real de dano da estrutura submarina (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69), preferivelmente com base em pelo menos alguns dos dados de vibração e da posição como uma função de dados de tempo, preferivelmente o sistema é regulado para ativar o alarme na detecção de dados de vibração com um padrão predefinido e/ou com um nível de vibração acima de um ponto fixo de vibração máxima para redução de falso alarme.
15. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizadopelo fato de que a estrutura submarina (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69) compreende uma estrutura submarina enterrada ou entrincheirada, com o sistema compreendendo uma memória de banco de dados em comunicação de dados com o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)), onde a memória de banco de dados compreende uma curva de calibração para padrão de vibração contra distância de navio para um ou mais navios ou tipos de navios, e o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) sendo programado para calcular uma mudança de nível de material de cobertura sobre a estrutura submarina (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69).
16. Sistema de monitoração de integridade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que é um sistema de monitoração de integridade fora da costa, a estrutura estacionária (21a) é uma estrutura não submarina, preferivelmente compreendendo um cabo e/ou um tubo, preferivelmente o objeto móvel (24a) é um veículo, um avião ou uma ferramenta motorizada compreendendo um sistema de posicionamento, tal como posição de GPS (Sistema de Posicionamento Global) e opcionalmente detalhes de movimento, e um transmissor, arranjado para transmitir os dados para o computador (23(1), 23(2), 23(3)), preferivelmente junto com uma identificação única do objeto móvel (24a).
17. Método de monitorar integridade de pelo menos uma parte de uma estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69), caracterizadopelo fato de compreender as etapas de: (i) prover pelo menos um sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) para sentir vibração como uma função de tempo; (ii) prover um computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)); (iii) prover um meio de transmissão para transmitir dados de vibração do sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)), em que os dados de vibração são transmitidos para o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) como vibração como uma função de dados de tempo ou o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) gera vibração como uma função de dados de tempo a partir de dados de vibração; (iv) arranjar o sensor de vibração (2, 12, 22, 22a, 22b, 32a, 32b, 32c, 42a, 42b, 42c, 52, 62) para sentir vibrações dentro de um local de monitoração compreendendo pelo menos uma parte da estrutura estacionária (1, 11, 21, 21a, 21b, 31a, 31b, 41, 49a, 49b, 51, 61, 69); (v) adquirir posição como uma função de dados de tempo de um objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b) compreendendo um transmissor quando o objeto móvel (4a, 4b, 24a, 24b, 34, 44, 54, 64a, 64b) está dentro de uma distância selecionada ao local de monitoração; (vi) prover o computador (3, 13, 23(1), 23(2), 23(3)) para comparar os dados de vibração com a posição como uma função de dados de tempo correlacionados ao mesmo tempo, em que o método compreende usar um sistema de monitoração de integridade como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.
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