一种线圈海缆探测装置及其探测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海底检测技术领域，更具体地，涉及一种线圈海缆探测装置及其探测方法，所述探测装置包括用于探测海缆的感应电动势三组感应线圈，三组感应线圈相互正交且每组感应线圈均为环形线圈，所述探测装置还包括数据传输模块和上位机，三组感应线圈、数据传输模块和上位机顺次通信连接；三组感应线圈将获取到对应的感应电动势传输至数据传输模块，数据传输模块进行处理将最大感应电动势的信息传输至上位机。通过设置提供了一种多线圈阵列观测模式、提高探测精度的海缆探测方法。

A coil submarine cable detection device and its detection method

【技术实现步骤摘要】
一种线圈海缆探测装置及其探测方法
本专利技术涉及一种海底检测
，更具体地，涉及一种线圈海缆探测装置及其探测方法。
技术介绍
海缆已成为现代通信与能量传输的主要载体之一。由于各种原因，海缆线路面临诸多安全问题。一方面海底自然灾害会对海缆造成损害，另一方面，锚害、捕鱼甚至各类海上工程都可能损害海缆。为了维护和维修海缆，需要对海缆路由以及埋深进行探测。交流磁场探测法作为一种电磁探测技术，在海缆路由与埋深探测方面应用广泛。但是传统方法由于传感器单一，探头线圈结构的限制从而需要在海缆左右来回移动来寻找峰值点或者哑点来确定海缆的位置和走向，容易造成误判；需要多次不同点的测量，导致探测效率低，准确度不高。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有探测效率低，准确度不高的问题，提供一种线圈海缆探测装置及其探测方法，提高了探测效率和准确度。在本技术方案中，提供了一种线圈海缆探测装置，所述探测装置包括用于探测海缆的感应电动势三组感应线圈，三组感应线圈相互正交且每组感应线圈均为环形线圈，所述探测装置还包括数据传输模块和上位机，三组感应线圈、数据传输模块和上位机顺次通信连接；三组感应线圈将获取到对应的感应电动势传输至数据传输模块，数据传输模块进行处理将最大感应电动势的信息传输至上位机。优选地，所述三组感应线圈分别用于探测YOZ平面线圈感应电动势Ex、XOZ平面线圈感应电动势Ey和XOY平面线圈感应电动势Ez。优选地，步骤如下：(1)首先，将海缆进行区域性分割；(2)其次，检测每个区域或者节点的感应电动势，且进行数据处理得出每个区域或者节点的最大感应电动势；(3)再次，对感应电动势数值进行处理比较，得出感应电动势与深度的关系，进行海缆位置判定。优选地，在步骤(2)中，最大感应电动势E的计算公式如下：E＝(Ex2+Ey2+Ez2)1/2；其中，Ex为YOZ平面线圈感应电动势，Ey为XOZ平面线圈感应电动势，Ez为XOY平面线圈感应电动势。优选地，在步骤(1)中，对海缆进行区域性分割，分为水平地形条件下海底电缆和起伏地形条件下海底电缆。优选地，水平地形条件下海底电缆的检测方法采用水平地形条件下海底电缆模型的研究方法，具体步骤如下：(a)建立单根电缆模型二维数值模拟，模型分为两个区域：计算区域和外围海岸围岩区域；计算区域为三层模型，第一层为海水层，指定厚度和电阻率；第二层为淤泥层，指定厚度和电阻率；第三层为基底层，指定电阻率；通电电缆位于淤泥层中，其长度贯穿于整个海底；(b)在步骤(a)之后，通电电缆设定为长导线场源，计算整个计算区域中电磁场分布；(c)在步骤(b)之后，对海底电缆模型的电磁场分布的计算设定为根据长导线场源与淤泥层的距离值取三种模型；第一种模型：通电电流幅值10A，发射频率100Hz，场源位于淤泥层1m厚度之下，计算得出海底电缆模型电磁场在x和y方向分量图；第二种模型：将第一种模型中的电缆下移0.2m，然后采用相同的计算参数再计算一遍，得出计算结果，分别取出第一种模型和第二种模型在同一水平层位的结果进行对比，得出Ex和Hy分量不同深度对比图；第三种模型：将第一种模型中的电缆下移0.4m，然后采用相同的计算参数再计算一遍，得出计算结果，分别取出第一种模型和第三种模型在同一水平层位的结果进行对比，得Ex和Hy分量不同深度对比图；(d)在步骤(c)之后，由Hy分量和深度的对应关系，通过内插法进行结果分析，最终可进行海缆位置判定。优选地，起伏地形条件下海底电缆的检测方法采用起伏地形条件下海底电缆模型的研究方法，具体步骤如下：(A)建立单根电缆模型二维数值模拟，模型分为两个区域：计算区域和外围海岸围岩区域；计算区域为三层模型，第一层为海水层，指定厚度和电阻率；第二层为淤泥层，指定厚度和电阻率；第三层为基底层，指定电阻率；通电电缆位于淤泥层中，其长度贯穿于整个海底；(B)在步骤(A)之后，通电电缆设定为长导线场源，计算整个计算区域中电磁场分布；(C)在步骤(B)之后，对海底电缆模型的电磁场分布的计算设定为根据海平面高度和海底淤泥层顶界面高度不同取三种模型；第一种模型：通电电流幅值10A，发射频率100Hz，场源位于淤泥层1m厚度之下，变化的参数包括海平面高度和海底淤泥层顶界面高度，计算得出海底电缆模型电磁场在x和y方向分量图和Z＝0m测线磁场分量Hy分布图；第二种模型：模拟海底淤泥层顶界面高度改变后的淤泥层顶界面高度随测线的变化关系图，分别取出算第一种模型和第二种模型中Z＝0m平面Hy分量，进行归一化；第三种模型：海平面高度发生变化，相对于第一种模型中海水层厚度增加0.2m，将数值模拟计算得到的磁场分量Hy与第一种模型中对应数值进行归一化处理；(D)在步骤(C)之后，由Hy分量和深度的对应关系，通过内插法进行结果分析，最终可进行海缆位置判定。与现有技术相比，有益效果是：本专利技术一种线圈海缆探测装置及其探测方法，通过海缆进行区域性分割，从而保证了海缆测量能够适应多种地形，从而避免出现测量误差，且通过多线圈阵列避免测量的传感器单一导致测量的效率比较低的缺陷，通过设置提供了一种多线圈阵列观测模式，提高探测精度的海缆探测方法。附图说明图1为线圈海缆探测装置的原理示意图。图2为均匀全空间模型电磁场在x和y方向分量图。图3为三线圈正交的感应线圈的结构示意图。图4为计算一中海底电缆模型电磁场在x和y方向分量图。图5为计算二中海底电缆模型电磁场在x和y方向分量图。图6为Ex分量不同深度对比图。图7为Hy分量不同深度对比图。图8为海川线布设图(xy平面图)。图9为海川线电缆布设和海底界面位置图。图10为海川线电缆模型二维剖面图(相对坐标)。图11为y＝0m剖面磁场分量Hy剖面图。图12为y＝5m剖面磁场分量Hy剖面图。图13为y＝10m剖面磁场分量Hy剖面图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的具体描述：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线圈海缆探测装置，其特征在于，所述探测装置包括用于探测海缆的感应电动势三组感应线圈(1)，三组感应线圈相互正交且每组感应线圈均为环形线圈，所述探测装置还包括数据传输模块(2)和上位机(3)，三组感应线圈(1)、数据传输模块(2)和上位机(3)顺次通信连接；三组感应线圈(1)将获取到对应的感应电动势传输至数据传输模块(2)，数据传输模块进行处理将最大感应电动势的信息传输至上位机(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种线圈海缆探测装置，其特征在于，所述探测装置包括用于探测海缆的感应电动势三组感应线圈(1)，三组感应线圈相互正交且每组感应线圈均为环形线圈，所述探测装置还包括数据传输模块(2)和上位机(3)，三组感应线圈(1)、数据传输模块(2)和上位机(3)顺次通信连接；三组感应线圈(1)将获取到对应的感应电动势传输至数据传输模块(2)，数据传输模块进行处理将最大感应电动势的信息传输至上位机(3)。


2.根据权利要求1所述的线圈海缆探测装置，其特征在于，所述三组感应线圈分别用于探测YOZ平面线圈感应电动势Ex、XOZ平面线圈感应电动势Ey和XOY平面线圈感应电动势Ez。


3.一种应用权利要求1或2所述的线圈海缆探测装置的检测方法，其特征在于，步骤如下：
(1)首先，将海缆进行区域性分割；
(2)其次，检测每个区域或者节点的感应电动势，且进行数据处理得出每个区域或者节点的最大感应电动势；
(3)再次，对感应电动势数值进行处理比较，得出感应电动势与深度的关系，进行海缆位置判定。


4.根据权利要求3所述的线圈海缆探测装置的探测方法，其特征在于，在步骤(2)中，最大感应电动势E的计算公式如下：E＝(Ex2+Ey2+Ez2)1/2；
其中，Ex为YOZ平面线圈感应电动势，Ey为XOZ平面线圈感应电动势，Ez为XOY平面线圈感应电动势。


5.根据权利要求4所述的线圈海缆探测装置的探测方法，其特征在于，在步骤(1)中，对海缆进行区域性分割，分为水平地形条件下海底电缆和起伏地形条件下海底电缆。


6.根据权利要求5所述的线圈海缆探测装置的探测方法，其特征在于，水平地形条件下海底电缆的检测方法采用水平地形条件下海底电缆模型的研究方法，具体步骤如下：
(a)建立单根电缆模型二维数值模拟，模型分为两个区域：计算区域和外围海岸围岩区域；计算区域为三层模型，第一层为海水层，指定厚度和电阻率；第二层为淤泥层，指定厚度和电阻率；第三层为基底层，指定电阻率；通电电缆位于淤泥层中，其长度贯穿于整个海底；
(b)在步骤(a)之后，通电电缆设定为长导线场源，计算整个计算区域中电磁场分布；
(c)在步骤(b)之后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑平，赵全忠，裴运军，张超，陈亦，杨玺，吴伟，林伟亮，郑海，曾凯军，梁劲辉，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司江门供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44