CN107839859A - 一种海底光缆巡检水下航行器及巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底光缆巡检水下航行器及巡检方法,包括用于在海底巡检光缆的航行器主体,航行器主体通过线缆连接海面母船上的控制***、显示***及供电***;航行器主体包括框架,框架的前端设置有海缆检测模块,框架内部分别设置有控制器、多普勒测速仪和推进器,框架上方设置有用于拍摄航行器主体前端环境的相机组,还包括USBL及浮体;本发明的海底光缆巡检水下航行器采用开架式设计,可搭载多种探测功能模块,在一定范围内完成不同的水下海缆巡检与维修探查任务,属于高性能的开架式多功能观测型水下航行器。
Description
【技术领域】
本发明属于水下航行器技术领域,特别涉及一种海底光缆巡检水下航行器及巡检方法。
【背景技术】
我国的各大港口和海岸线水深普遍小于200米,拖网渔船和捕捞船的作业对声纳水下装备的长期生存性将构成极大的威胁。通过多年来海底光缆的损坏情况可以得知声纳水下装备与海底光缆的生存性问题还未得到彻底的解决。据中国电信广东传送网络运营中心资料显示,约70%的海底光缆故障是由渔船捕捞或船舶抛锚引起的。
为了开展维修工作,首先得对故障进行准确定位,目前国内对海缆埋设深度探查和故障点的精确定位的通用方法有两种,一种是利用水下航行器搭载海缆探测模块,贴近海底沿海缆路由对海缆进行探测。另一种由船只拖曳海缆探测模块,沿海缆路由进行探测,但是,缺少一种可自动与可操控相结合的巡检方式。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种海底光缆巡检水下航行器及巡检方法,以解决现有巡检水下航行器不易操控、巡检效率低的问题。
本发明采用以下技术方案:一种海底光缆巡检水下航行器,包括用于在海底巡检光缆的航行器主体,航行器主体通过线缆连接海面母船上的控制***、显示***及供电***;
航行器主体包括框架,框架的前端设置有海缆检测模块,框架内部分别设置有控制器、多普勒测速仪和推进器,框架上方设置有用于拍摄航行器主体前端环境的相机组,还包括USBL及浮体;
控制器用于接收海缆检测模块、多普勒测速仪、相机组、USBL的信息,并通过线缆传输至显示***,供工作人员实时观察航行器主体的状态;
控制器还用于根据海缆检测模块和相机组提供的信息制定航行器主体的初始巡检路线,并通过控制推进器使航行器主体沿初始巡检路线行进;
控制***用于工作人员对航行器主体的运动进行人工干预,以实现工作人员对航行器主体的操控;
供电***用于通过线缆对控制器、海缆检测模块、多普勒测速仪、推进器、相机组、USBL提供电源。
进一步地,航行器主体上还设置有GPS定位模块,GPS定位模块用于航行器主体上浮到海面上时,获取其实时位置信息。
进一步地,推进器的数量为六个,其中,两个推进器用于控制航行器主体前进或后退、两个推进器用于控制航行器主体的左右转向、两个推进器用于控制航行器主体的上浮或下潜。
进一步地,框架上还设置有加固支架,加固支架包括两个横向安装与底板上的横杆,每根横杆的两端位于底板的两侧,还包括设置于顶板上方的圆环板,每根横杆的两端均通过拉杆与圆环板连接,圆环板的上方设置有提手。
进一步地,控制器密封于电子舱A的内部,电子舱A设置于框架上。
进一步地,框架上还设置有电子舱B,电子舱B内设置有电路驱动板,电路驱动板分别与线缆、海缆检测模块、控制器、多普勒测速仪、推进器、相机组、USBL相连接。
本发明还公开了一种使用上述海底光缆巡检水下航行器的海底光缆巡检方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、通过海面母船将海底光缆巡检水航行器带入指定故障点,将航行器主体通过收放装置放入海中;
步骤2、通过海缆检测模块、相机组获取检测环境信息并发送至控制器,控制器通过检测环境信息制定初始巡检路线,并通过推进器控制航行器主体沿巡检路线航行,航行过程中通过多普勒测速仪、海缆检测模块、相机组获取实时检测环境信息及航行器主体的实时状态信息,并通过线缆将实时检测环境信息和航行器主体的实时状态信息发送至显示***,供工作人员实时观察;
步骤3、母船上的工作人员根据显示***显示的信息,根据需要干预航行器主体1的动作;
工作人员通过控制***干预航行器主体的动作后,航行器主体继续沿初始巡检路线行进,直至巡检任务完成;
步骤4、母船上的工作人员根据显示***上显示的航行器主体的实时位置信息,并航行至该位置,通过收放装置将航行器主体收回。
本发明的有益效果是:本发明的海底光缆巡检水下航行器采用开架式设计,可搭载多种探测功能模块,在一定范围内完成不同的水下海缆巡检与维修探查任务,属于高性能的开架式多功能观测型水下航行器。
【附图说明】
图1为本发明中航行器主体的结构示意图;
图2为本发明中加固支架的结构示意图。
其中:1.航行器主体;2.浮体;3.电子舱A;4.电子舱B;5.海缆检测模块;6.多普勒测速仪;7.推进器;9.相机组;10.USBL;11.GPS定位模块;12.加固支架;121.横杆;122.圆形板;123.拉杆;124.提手。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种海底光缆巡检水下航行器,如图1、图2所示,包括用于在海底巡检光缆的航行器主体1,航行器主体1通过线缆连接有海面母船上的控制***、显示***及供电***。
在维修检测时,对海缆故障点进行精确定位,通过母船上的供电***为航行器主体1供电,避免航行器1携带电源影响使用效果。
如图1所示,航行器主体1包括框架1,框架采用尼龙非金属材料,采用开架式设计,有效减少对磁信号的干扰,利于各个模块的安装,且能减少航行器主体1在水中的航行阻力,框架1的前端设置有海缆检测模块5,框架1内部分别设置有控制器、多普勒测速仪6和推进器7,框架上方设置有用于拍摄航行器主体1前端环境的相机组9,还包括USBL10及浮体2。
控制器用于接收海缆检测模块5、多普勒测速仪6、相机组9、USBL10的信息,并通过线缆传输至显示***,供工作人员实时观察航行器主体)的状态;
控制器还用于根据海缆检测模块5和相机组9提供的信息制定航行器主体1的初始巡检路线,并通过控制推进器7使航行器主体1沿初始巡检路线行进;
控制***用于工作人员对航行器主体1的运动进行人工干预,以实现工作人员对航行器主体1的操控;
供电***用于通过线缆对控制器、海缆检测模块5、多普勒测速仪6、推进器7、相机组9、USBL10提供电源。
海缆检测模块5采用INNOVATUM SMARTRAK***,其为一种专门对管道和光缆进行定位或跟踪监测的设备,使检测更加精准。由于线缆的限制,航行器主体1可在1-2Km作业范围内工作。
通过海缆检测模块5结合相机组9在水下实时获取海缆的信息,并实时发送至母船的显示***,以便工作人员及时发现情况,且通过电子舱A3中的控制器采用控制算法,自动分析处理各种信息,能在检测到海缆有问题时,及时作出应对。
推进器7的数量为六个,其中,两个推进器7用于控制航行器主体1前进或后退,设置于框架1的内部,推进器7有两种工作模式,当这两个推进器7的电机风扇正向转动时,可带动航行器主体1向前运动,当两个推进器7的电机风扇反向转动时,可带动航行器主体1向后退,两个推进器7用于控制航行器主体1的左右转向,且也有两种工作模式,可分别带动航行器主机1的向左转、向右转,最后,还有两个推进器7也根据不同的工作模式,用于控制航行器主体1的上浮或下潜。六个推进器7配合实用可实现航行器主体1的前进、后退、左侧移、右侧移、左转、右转、上浮、下潜。
同时,在框架1的前端还安装有多个LED照明灯,可为相机组9提供光源。多普勒测速仪6用于测量航行器主体1的运动速度和其在海水内的深度,通过多普勒测速仪6不断反馈航行器主体1的运行速度和其在海水内的深度,可实现航行器主体1在海水中定速巡航、定深巡航。
控制器密封于电子舱A3内部,电子舱A3设置在框架上。框架上还设置有电子舱B4,电子舱B4内设置有电路驱动板,电路驱动板分别与线缆、海缆检测模块5、控制器、多普勒测速仪6、推进器7、相机组9、USBL10相连接,并为其提供电源。通过USBL10还可实现航行器主体1在水下的定向巡航。
航行器主体1上还设置有GPS定位模块11,GPS定位模块11用于航行器主体1上浮到海面上时,获取其实时位置信息。
如图2所示,框架1上还设置有加固支架12,加固支架12采用尼龙非金属材料,有效减少对磁信号的干扰。加固支架12包括两个横向安装与底板上的横杆121,每根横杆121的两端位于底板的两侧,还包括设置于顶板上方的圆环板122,每根横杆121的两端均通过拉杆123与圆环板122连接,圆环板122的上方设置有提手124。
本发明还公开了一种使用上述的海底光缆巡检水下航行器的海底光缆巡检方法,包括以下步骤:
步骤1、通过海面母船将海底光缆巡检水下航行器带入指定故障点,一般情况下,由于海水内压力太大,航行器主体1下潜水深不大于300米,工作人员将睡眠控制设备通电运行,检查各个设备就绪后,将航行器主体1通过收放装置放入海底。
步骤2、通过海缆检测模块5、相机组9获取检测环境信息,并发送至控制器,控制器通过检测环境信息制定初始巡检路线,由于线缆的长度限制,控制器制定的巡检路线一般为1-2Km。
通过推进器7控制航行器主体1沿巡检路线航行,航行过程中通过多普勒测速仪6、声纳8、海缆检测模块5、相机组9获取实时检测环境信息、航行器主体1的实时状态信息,并通过线缆将实时检测环境信息和航行器主体1的实时状态信息发送至显示***,同时,通过海缆检测模块5对海缆进行检测。
巡检过程中,相机组9和海缆检测模块5一直处于工作状态,控制器根据相机组9和海缆检测模块5的实时信息,可适当调整航行器主体1的前进路线。当海缆较直时,航行器主体1行进速度较快,效率较高。当海缆弯曲时,航行器主体1行进速度下降,利用推进器7自动调整艏向。
步骤3、母船上的工作人员根据显示***显示的信息,根据需要干预航行器主体1的动作;
当工作人员通过控制***干预航行器主体1的动作后,航行器主体1继续进行巡检,直至巡检任务完成。
步骤4、母船上的工作人员根据显示***上显示的航行器主体1的实时位置信息,并航行至该位置,通过收放装置将航行器主体1收回。
当需检测海缆长度大于预定路线时,可重复执行上述过程,直至巡检完成。
Claims (7)
1.一种海底光缆巡检水下航行器,其特征在于,包括用于在海底巡检光缆的航行器主体(1),所述航行器主体(1)通过线缆连接海面母船上的控制***、显示***及供电***;
所述航行器主体(1)包括框架,所述框架的前端设置有海缆检测模块(5),所述框架内部分别设置有控制器、多普勒测速仪(6)和推进器(7),所述框架上方设置有用于拍摄所述航行器主体(1)前端环境的相机组(9),还包括USBL(10)及浮体(2);
所述控制器用于接收所述海缆检测模块(5)、多普勒测速仪(6)、相机组(9)、USBL(10)的信息,并通过所述线缆传输至所述显示***,供工作人员实时观察所述航行器主体(1)的状态;
所述控制器还用于根据所述海缆检测模块(5)和相机组(9)提供的信息制定所述航行器主体(1)的初始巡检路线,并通过控制所述推进器(7)使所述航行器主体(1)沿初始巡检路线行进;
所述控制***用于工作人员对所述航行器主体(1)的运动进行人工干预,以实现工作人员对所述航行器主体(1)的操控;
所述供电***用于通过线缆对所述控制器、海缆检测模块(5)、多普勒测速仪(6)、推进器(7)、相机组(9)、USBL(10)提供电源。
2.如权利要求1所述的海底光缆巡检水下航行器,其特征在于,所述航行器主体(1)上还设置有GPS定位模块(11),所述GPS定位模块(11)用于所述航行器主体(1)上浮到海面上时,获取其实时位置信息。
3.如权利要求1所述的海底光缆巡检水下航行器,其特征在于,所述推进器(7)的数量为六个,其中,两个所述推进器(7)用于控制所述航行器主体(1)前进或后退、两个所述推进器(7)用于控制所述航行器主体(1)的左右转向、两个所述推进器(7)用于控制所述航行器主体(1)的上浮或下潜。
4.如权利要求1所述的海底光缆巡检水下航行器,其特征在于,所述框架上还设置有加固支架(12),所述加固支架(12)包括两个横向安装与所述底板上的横杆(121),每根所述横杆(121)的两端位于所述底板的两侧,还包括设置于所述顶板上方的圆环板(122),每根所述横杆(121)的两端均通过拉杆(123)与所述圆环板(122)连接,所述圆环板(122)的上方设置有提手(124)。
5.如权利要求1所述的海底光缆巡检水下航行器,其特征在于,所述控制器密封于电子舱A(3)的内部,所述电子舱A(3)设置于所述框架上。
6.如权利要求1所述的海底光缆巡检水下航行器,其特征在于,所述框架上还设置有电子舱B(4),所述电子舱B(4)内设置有电路驱动板,所述电路驱动板分别与所述线缆、海缆检测模块(5)、控制器、多普勒测速仪(6)、推进器(7)、相机组(9)、USBL(10)相连接。
7.一种使用权利要求1-6任一所述的海底光缆巡检水下航行器的海底光缆巡检方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、通过海面母船将海底光缆巡检水下航行器带入指定故障点,将航行器主体(1)通过收放装置放入海中;
步骤2、通过海缆检测模块(5)、相机组(9)获取检测环境信息,并发送至控制器,控制器通过所述检测环境信息制定初始巡检路线,并通过推进器(7)控制航行器主体(1)沿所述巡检路线航行,航行过程中通过多普勒测速仪(6)、海缆检测模块(5)、相机组(9)获取实时检测环境信息及航行器主体(1)的实时状态信息,并通过线缆将所述实时检测环境信息和航行器主体(1)的实时状态信息发送至显示***,供工作人员实时观察;
步骤3、母船上的工作人员根据显示***显示的信息,根据需要干预所述航行器主体(1)的动作;
工作人员通过控制***干预所述航行器主体(1)的动作后,所述航行器主体(1)继续沿初始巡检路线行进,直至巡检任务完成;
步骤4、母船上的工作人员根据显示***上显示的所述航行器主体(1)的实时位置信息,并航行至该位置,通过收放装置将所述航行器主体(1)收回。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180327 |
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