目前世界范围内有大量海洋平台正在服役或需要延寿继续服役,为保证平台服役期间的安全,必须研究相关的结构健康监测与预警技术。本课题结合国家863项目“近海老龄平台延寿技术研究”与中央高校基本科研业务费专项资金项目“南海深水油气开采风险控制技术应用基础研究”中海洋平台结构监测与管理等内容展开研究,在海洋平台状态监测模型实验、损伤识别、损伤定位与工程预警技术等4个方面取得较大进展,为技术理论的实际工程应用提供支持。本文主要研究成果归纳如下:　　 1.海洋平台状态监测模型实验　　 设计振动与声发射检测监测方案,以海洋平台模型为实验对象,通过预制损伤等物理手段模拟平台的不同状态,调试加载设备,采集模型在振动台不同加载角度、频率与增益激励下的动力响应。利用传感器、信号调理仪以及信号采集软硬件系统组成监测实验设备。分析实验数据,进一步验证设计的合理性,根据实验结果调整相关实验参数从而选取最佳的信号采集状态。　　 2.海洋平台损伤识别技术研究　　 为分析海洋平台是否出现损伤,进行信号处理方法及平台不同状态的定性对比研究。对多种信号处理方法进行理论调研与数据分析,选择合适的算法并调试计算程序。以实验得到的振动与声发射数据为依据,选择能够有效表征平台不同结构健康状态的特征参数与信号处理方法。结合数值分析结果,研究不同失效模式下海洋平台结构安全性能及健康状态的动态变化特点及规律。探索应用声发射与振动监测方法对表征不同结构状态的有效性和敏感性,并据此开展监测方法的有效组合模式和测点位置优化研究。　　 3.海洋平台损伤定位技术研究　　 为发现海洋平台损伤位置,进行基于振动与声发射信息融合的损伤定位研究。对声发射信号沿平台构件的传播特性进行分析,研究声发射信号的衰减特点,找出信号衰减主要发生的频段,为损伤定位及传感器布设方法的制定提供理论依据。研究振动定位法,经滤波后采用细化FFT法进行信号处理,分析完好与损伤状态下信号幅值变化率与损伤位置的对应关系,得出振动法可以在垂直方向上确定损伤位置。研究声发射定位法,确定能量计数的变化与损伤位置之间的关系,得出声发射法可以在水平方向上确定损伤位置。两种方法通过信息融合,可以对平台整体进行损伤定位。在此基础上,根据声发射信号传播规律研究,概括数学公式从而实现损伤的精细定位,实现损伤位置的快速准确定位。　　 4.海洋平台工程预警技术研究　　 为提前预测海洋平台安全隐患,进行工程预警技术研究。依据RBI制定经济合理技术流程,论述检测设备各部分的布置要求,周围环境噪声的检查与清除,平台工作人员的注意事项,以及辅助设备的选取。提出基于声发射技术的直接预警指标,并针对不同加载状态下得到的振动监测数据,通过计算分析,得出基于振动监测法的间接预警指标。建立完善的海洋平台安全监测与预警硬件系统,实现海洋平台安全状况的24小时全天候监测与预警功能。　　 5.海洋平台监测与预警软件系统研究　　 为方便快速准确处理声发射与振动信号实现平台预警功能,基于MATLAB GUI功能,通过将多种信号处理方法进行有效集成,最终开发出海洋平台预警信号处理系统,分为数据输入、数据库和应用模块三部分。数据库是软件中所有数据存储和交换的场所,是软件的核心部分;数据输入是软件实现其功能的依据,包括声发射、振动等检测数据;应用模块是软件具体功能的实现,主要包括5个应用模块:预处理、时域分析、频域分析、时频分析、预警,其中每个大的应用模块又分为若干个子模块。借助该系统,用户能够通过界面操作的方式,选择性组合应用多种方法对监测得到的声发射或振动信号数据进行分析处理,最终实现结构健康状态的快速识别与预警。