[發(fā)明專利]海底電纜巡檢用水下航行器智能監(jiān)測系統(tǒng)及組合導航方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810602183.2
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN109084745A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 王萌;高延濱;管練武;羅徐龍;楊麗;張帆;張琳;孫云龍;李抒桐;李慧蕓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01D21/00;G01S15/02;B63C11/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供的是一種海底電纜巡檢用水下航行器智能監(jiān)測系統(tǒng)及組合導航方法。包括自主水下航行器、水面浮臺和岸站監(jiān)控系統(tǒng)。組合導航系統(tǒng)包括MINS、GM、DVL、Visual四個子導航系統(tǒng)。采用水下航行器作為智能監(jiān)測系統(tǒng)平臺實現(xiàn)海底電纜巡檢的智能化；采用小型水面浮臺作為信息傳輸中轉及水下航行器提供二次電能供應極大提高其水下續(xù)航能力和連續(xù)巡檢作業(yè)時間；采用MINS/DVL/Visual/GM的組合導航定位方式，實現(xiàn)了水下航行器姿態(tài)、速度、位置等導航信息的全面獲取，且通過聯(lián)邦濾波技術實現(xiàn)各導航子系統(tǒng)的數(shù)據信息有效融合，提高導航定位信息的精度，滿足監(jiān)測系統(tǒng)低成本、小型化、低功耗、便于安裝等技術要求。

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種海底電纜巡檢系統(tǒng)，本發(fā)明也涉及一種海底電纜巡檢系統(tǒng)的組合導航定位方法。

背景技術

海底電纜廣泛應用于海島間供電、海上作業(yè)平臺供電、海上風電場、跨江河海峽短程輸電等重要場合，是海洋電力傳輸?shù)闹匾橘|及方式。然而，由于海水的腐蝕作用，早年鋪設的海底電纜絕緣保護層老化脫落、線纜斷裂等事故時常發(fā)生，加之其易受到船錨、水下作業(yè)活動、水下大型生物及水下洋流運動的損壞，由此引發(fā)的漏電危害、電力中斷、人身安全威脅及經濟問題及都是極為嚴重的。為此，為保證輸電海纜的安全穩(wěn)定運行及對其潛在危險進行預警，需要建立有效的海底電纜巡檢措施。

傳統(tǒng)的海底電纜巡檢辦法主要包括：(1)定期派遣潛水人員水下巡檢，該方式總體作業(yè)時間長、水下拍照取證及信息記錄困難、效率低、危險性高且有時因電纜鋪設水深過大致使?jié)撍藛T無法完成巡檢任務；(2)水面母船下部搭載監(jiān)測設備對水下電纜定期巡檢，這種方法費用高、靈活度低，且在進行小范圍和大深度作業(yè)時受限嚴重。因此實現(xiàn)基于水下航行器的智能監(jiān)測系統(tǒng)對海底電纜進行全方位高效巡檢是十分必要的，然而導航定位技術是實現(xiàn)水下航行器自主有效航行的關鍵技術，必須加以解決。傳統(tǒng)導航定位系統(tǒng)面臨成本高、體積大、功耗大、過于笨重、不易安裝、維護費用高等突出問題，無法滿足水下航行器對導航設備低成本、小型化、便于防水密封的實際需求。此外，單一導航定位方式面臨導航定位信息不全面、準確度低、系統(tǒng)冗余可靠性低等問題，無法滿足水下航行器對導航信息全面準確及導航系統(tǒng)高可靠性的特定要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠實現(xiàn)對海底電纜的全方位、高效能巡檢的海底電纜巡檢用水下航行器智能監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的還在于提供一種基于本發(fā)明的海底電纜巡檢用水下航行器智能監(jiān)測系統(tǒng)的組合導航方法。

本發(fā)明的海底電纜巡檢用水下航行器智能監(jiān)測系統(tǒng)包括自主水下航行器、水面浮臺和岸站監(jiān)控系統(tǒng)；

所述自主水下航行器的頭部為半球殼狀，正前方殼體上分布有四個前向DVL傳感器；自主水下航行器的中部為長形圓柱殼狀，其上部分布有供電通信一體化接口、弓形吊裝掛鉤、高清云臺相機，其下部分布有水下照明燈，其側部對稱分布兩個DVL傳感器，自主水下航行器中部艙內設置有多功能運動控制電路、信息與處理與通信電路以及組合導航系統(tǒng)；自主水下航行器尾部為半球殼狀，其上均等分布有三個舵葉，其后通過旋轉軸與螺旋槳連接；螺旋槳外部設置保護環(huán)，所述保護環(huán)通過支架與自主水下航行器尾部固連；

所述水面浮臺的殼體下部為半球殼狀、上部為圓臺狀，下部半球狀殼體內部固連有金屬支撐支架，電源箱固連在金屬支撐支架地板上；水面浮臺內部中部臺面上安裝有GPS接收機和無線傳輸模塊；水面浮臺最頂部安裝有GPS接收天線和無線傳輸天線；水面浮臺供電通信一體化線纜通過底部小圓形孔徑與延伸出來連接水下航行器供電通信接口；

所述岸上監(jiān)控站包括監(jiān)控PC機及供電電源，監(jiān)控PC機具有數(shù)據存儲與分析、數(shù)據可視化效果處理、圖像信息處理功能，用于接收水下回傳信息及水下監(jiān)測控制。