[发明专利]海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统及组合导航方法

说明书

本发明提供的是一种海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统及组合导航方法。包括自主水下航行器、水面浮台和岸站监控系统。组合导航系统包括MINS、GM、DVL、Visual四个子导航系统。采用水下航行器作为智能监测系统平台实现海底电缆巡检的智能化；采用小型水面浮台作为信息传输中转及水下航行器提供二次电能供应极大提高其水下续航能力和连续巡检作业时间；采用MINS/DVL/Visual/GM的组合导航定位方式，实现了水下航行器姿态、速度、位置等导航信息的全面获取，且通过联邦滤波技术实现各导航子系统的数据信息有效融合，提高导航定位信息的精度，满足监测系统低成本、小型化、低功耗、便于安装等技术要求。

技术领域

本发明涉及的是一种海底电缆巡检系统，本发明也涉及一种海底电缆巡检系统的组合导航定位方法。

背景技术

海底电缆广泛应用于海岛间供电、海上作业平台供电、海上风电场、跨江河海峡短程输电等重要场合，是海洋电力传输的重要介质及方式。然而，由于海水的腐蚀作用，早年铺设的海底电缆绝缘保护层老化脱落、线缆断裂等事故时常发生，加之其易受到船锚、水下作业活动、水下大型生物及水下洋流运动的损坏，由此引发的漏电危害、电力中断、人身安全威胁及经济问题及都是极为严重的。为此，为保证输电海缆的安全稳定运行及对其潜在危险进行预警，需要建立有效的海底电缆巡检措施。

传统的海底电缆巡检办法主要包括：(1)定期派遣潜水人员水下巡检，该方式总体作业时间长、水下拍照取证及信息记录困难、效率低、危险性高且有时因电缆铺设水深过大致使潜水人员无法完成巡检任务；(2)水面母船下部搭载监测设备对水下电缆定期巡检，这种方法费用高、灵活度低，且在进行小范围和大深度作业时受限严重。因此实现基于水下航行器的智能监测系统对海底电缆进行全方位高效巡检是十分必要的，然而导航定位技术是实现水下航行器自主有效航行的关键技术，必须加以解决。传统导航定位系统面临成本高、体积大、功耗大、过于笨重、不易安装、维护费用高等突出问题，无法满足水下航行器对导航设备低成本、小型化、便于防水密封的实际需求。此外，单一导航定位方式面临导航定位信息不全面、准确度低、系统冗余可靠性低等问题，无法满足水下航行器对导航信息全面准确及导航系统高可靠性的特定要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现对海底电缆的全方位、高效能巡检的海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统。本发明的目的还在于提供一种基于本发明的海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统的组合导航方法。

本发明的海底电缆巡检用水下航行器智能监测系统包括自主水下航行器、水面浮台和岸站监控系统；

所述自主水下航行器的头部为半球壳状，正前方壳体上分布有四个前向DVL传感器；自主水下航行器的中部为长形圆柱壳状，其上部分布有供电通信一体化接口、弓形吊装挂钩、高清云台相机，其下部分布有水下照明灯，其侧部对称分布两个DVL传感器，自主水下航行器中部舱内设置有多功能运动控制电路、信息与处理与通信电路以及组合导航系统；自主水下航行器尾部为半球壳状，其上均等分布有三个舵叶，其后通过旋转轴与螺旋桨连接；螺旋桨外部设置保护环，所述保护环通过支架与自主水下航行器尾部固连；

所述水面浮台的壳体下部为半球壳状、上部为圆台状，下部半球状壳体内部固连有金属支撑支架，电源箱固连在金属支撑支架地板上；水面浮台内部中部台面上安装有GPS接收机和无线传输模块；水面浮台最顶部安装有GPS接收天线和无线传输天线；水面浮台供电通信一体化线缆通过底部小圆形孔径与延伸出来连接水下航行器供电通信接口；

所述岸上监控站包括监控PC机及供电电源，监控PC机具有数据存储与分析、数据可视化效果处理、图像信息处理功能，用于接收水下回传信息及水下监测控制。