一种基于ROV的海底管道检测系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ROV的海底管道检测系统及其工作方法，其包括岸上显控平台、水下通信系统和光纤通信模块；水下通信系统包括ROV航行器和搭载在ROV航行器上的水下数字光端机、视录设备和成像声呐设备；ROV航行器在岸上显控平台的控制下，在水下按照预设巡航弹道进行巡航，同时对视录设备和成像声呐设备的状态进行控制；视录设备对巡航过程中的视频数据进行采集，并发送到水下数字光端机；成像声呐设备对航行器巡航过程中进行声呐探测，探测数据发送到水下数字光端机；水下数字光端机对接收到的信号进行转换后，传输至岸上显控平台，由岸上显控平台对接收到的数据进行显示处理。本发明专利技术可以广泛应用于管道检测领域。

A ROV based submarine pipeline detection system and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种基于ROV的海底管道检测系统及其工作方法
本专利技术涉及一种基于ROV的海底管道检测系统及其工作方法，属于通信与信息

技术介绍
海底管道是海上油气田生产的大动脉,海底油气管道系统的本质安全是保证海洋石油与天然气顺利开采的重要基础。海底管道的完整性检测对管道的安全运行至关重要,随着石油开采向深水进军,引进和发展深水管道检测技术已成为大势所趋。近年来，基于腐蚀检测ROV航行器的海底管道巡检技术能力实现对海底管道外部状态及损伤的定期检测，已成为对海底管道检测的主要措施。腐蚀检测ROV航行器的海底管道巡检技术指的是腐蚀检测ROV航行器接收岸上显控平台的控制指令进入水下导管架内进行探测作业，同时需要将相关的探测信息上传至岸上显控平台以供分析。然而，传统腐蚀检测ROV航行器通常使用同轴电缆进行信息传输，信号传输速度慢、传输距离短，同时控制电缆还同时承担给ROV航行器供电的任务，因此其重量大、体积大且结构复杂，不利于释放，并且电缆在水下阻力大、柔性差，当ROV航行器潜水比较深时，电缆对ROV航行器的运动干扰就比较大，不利于ROV航行器的水下作业，同时，粗大的水下电缆在复杂障碍物环境中也容易被意外缠绕阻碍。另外，由于腐蚀检测ROV主要作业场景是进入钻井平台导管架内进行腐蚀检测作业，作业范围小，运动速度慢，通过惯导对ROV航行器进行水下定位比较难。而且，腐蚀检测ROV在导管架内作业时，导管架内环境复杂，障碍较多，因此ROV能够实现平稳、精准及灵活的运动很重要；ROV在水下的运动由岸上显控平台进行操控，各种操作指令、探测信息、故障及状态信息等需要在水下ROV航行器和岸上显控平台之间来回交互，因此需要有一个良好的通信协议来确保数据可靠高效的传输。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于ROV的海底管道检测系统及其工作方法，用于完成ROV内部通讯链路与岸上显控平台通信链路的整合。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：本专利技术的第一个方面，是提供一种基于ROV的海底管道检测系统，其包括岸上显控平台和水下通信系统，所述岸上显控平台与水下通信系统之间通过光纤通信模块进行数据传输；所述水下通信系统包括ROV航行器以及搭载在所述ROV航行器上的水下数字光端机、视录设备和成像声呐设备；所述ROV航行器在所述岸上显控平台的控制下，在水下按照预设巡航弹道进行巡航，同时对所述视录设备和成像声呐设备的状态进行控制；所述视录设备对巡航过程中的视频数据进行采集，且4路摄像头所采集的视频信号直接接入所述水下数字光端机的视频输入口；所述成像声呐设备对航行器巡航过程中进行声呐探测，探测数据接入所述水下数字光端机的百兆以太网接口；所述水下数字光端机将接收到的所有信号转换为光信号，再通过所述光纤通信模块传输至所述岸上显控平台，由所述岸上显控平台对接收到的数据进行显示处理。进一步的，所述光纤通信模块包括第一光纤轴、第二光纤轴以及通信光纤；所述第一光纤轴和第二光纤轴上绕制有光纤直径为0.4mm的微细光纤，且所述第一光纤轴和第二光纤轴外涂固定胶；所述第一光纤轴上的0.4mm微细光纤的一端与所述岸上显控平台相连，另一端与所述通信光纤相连；所述通信光纤采用光纤直径为2.3mm的光纤，其另一端通过水密连接器与所述第二光纤轴上的0.4mm微细光纤相连；所述第二光纤轴固定设置在所述ROV航行器上，所述第二光纤轴上的0.4mm微细光纤末端与所述水下通信系统相连，且所述第二光纤轴上的0.4mm微细光纤能够自动释放。进一步的，所述ROV航行器包括航行器外壳以及设置在所述航行器外壳内的ROV控制系统、推进器组、其他探测设备、电池组以及供电管理组件；所述ROV控制系统根据所述岸上显控平台发送的控制信号对所述推进器组进行控制，使得所述ROV航行器能够按照预设巡航弹道在水下移动；所述其他探测设备用于对所述ROV航行器移动过程中水体和ROV航行器自身数据进行采集，采集的数据发送到所述ROV控制系统；所述ROV控制系统对接收的数据进行数据综合后，通过串口接入所述水下数字光端机，并发送到所述岸上显控平台；所述供电管理组件用于将所述电池组所提供的电能按照各设备所需电压等级进行转换后，为所述ROV航行器上装载的所有设备供电。进一步的，所述其他探测设备包括导航设备和ROV示位设备；所述导航设备包括光纤航姿陀螺或MEMS陀螺、深度传感器、高度计、CP探头、超短基线信标；所述光纤航姿陀螺或MEMS陀螺用于采集所述ROV航行器移动过程中的航姿数据；所述深度传感器用于采集所述ROV航行器所处水位的深度数据；所述高度计用于采集所述ROV航行器至水底的高度信息；所述CP探头用于采集导管架相关的腐蚀信息；所述超短基线信标用于所述ROV航行器的水声定位；所述ROV示位设备包括北斗示位组件和频闪灯，所述北斗示位组件和频闪灯用于在发生紧急情况时进行北斗示位和声光示位。进一步的，推进器组包括1个主推、第一～第三垂推和2个侧推，各推进器分别通过模拟接口与所述ROV控制系统相连，在所述ROV控制系统控制下推动所述ROV航行器移动；所述主推设置在所述航行器外壳的尾部，用于实现所述ROV航行器的前进和后退控制；所述第一垂推和第三垂推分别设置在所述航行器壳体前部，并对称设置于中轴线两侧，所述第二垂推设置在所述航行器壳体后部的中轴线上，所述第一垂推和第二垂推用于实现所述ROV航行器的俯仰、浮潜及横滚控制，所述第三垂推用于实现所述ROV航行器的俯仰及浮潜控制；两所述侧推分别设置在所述ROV航行器的头部和尾部，用于实现所述ROV航行器的航向和左移右移控制。进一步的，所述岸上显控平台包括岸上数字光端机、视频采集卡、数据采集卡和综合显示器，所述岸上数字光端机用于接收所述水下数字光端机发来的光信号，并对数据进行解析，解析数据由所述视频采集卡、数据采集卡进行数据采集后在所述综合显示器上进行显示；所述岸上显控平台的控制指令通过所述数据采集卡、视频采集卡以及岸上数字光端机后，经所述水下数字光端机发送到所述ROV航行器，实现对所述ROV航行器的控制。进一步的，所述水下数字光端机还设置有开关量接口，用于所述岸上显控平台在紧急情况下直接对所述水下数字光端机的开关量接口进行操作，进而操控所述ROV航行器的应急处理装置，使所述ROV航行器紧急浮出水面。本专利技术的第二个方面，是提供一种基于ROV的海底管道检测系统的工作方法，其包括以下步骤：1)根据实际需求，确定ROV航行器的工作模式，并通过岸上显控平台发送相应的系统工作模式指令到ROV航行器；2)ROV航行器中的ROV控制系统根据岸上显控平台发送的系统工作模式指令，在指定工作模式下，执行相关作业任务，包括以下步骤：2.1)ROV航行器自检完成后，等待岸上显控平台发送不同的系统工作模式指令，并根据不同的系统工作模式指令，启动ROV航行器中的推进器组，同时导航设备航行准备就绪；2.2)手动操作模式下：ROV航行器接收岸上显控平台发送的实时控制信息，在导航设备的配合下，控制ROV航行器执行相关作业任务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ROV的海底管道检测系统，其包括岸上显控平台和水下通信系统，其特征在于：/n所述岸上显控平台与所述水下通信系统之间通过光纤通信模块进行数据传输；/n所述水下通信系统包括ROV航行器以及搭载在所述ROV航行器上的水下数字光端机、视录设备和成像声呐设备；/n所述ROV航行器在所述岸上显控平台的控制下，在水下按照预设巡航弹道进行巡航，同时对所述视录设备和成像声呐设备的状态进行控制；/n所述视录设备对巡航过程中的视频数据进行采集，且4路摄像头所采集的视频信号直接接入所述水下数字光端机的视频输入口；/n所述成像声呐设备对航行器巡航过程中进行声呐探测，探测数据接入所述水下数字光端机的百兆以太网接口；/n所述水下数字光端机将接收到的所有信号转换为光信号，再通过所述光纤通信模块传输至所述岸上显控平台，由所述岸上显控平台对接收到的数据进行显示处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ROV的海底管道检测系统，其包括岸上显控平台和水下通信系统，其特征在于：
所述岸上显控平台与所述水下通信系统之间通过光纤通信模块进行数据传输；
所述水下通信系统包括ROV航行器以及搭载在所述ROV航行器上的水下数字光端机、视录设备和成像声呐设备；
所述ROV航行器在所述岸上显控平台的控制下，在水下按照预设巡航弹道进行巡航，同时对所述视录设备和成像声呐设备的状态进行控制；
所述视录设备对巡航过程中的视频数据进行采集，且4路摄像头所采集的视频信号直接接入所述水下数字光端机的视频输入口；
所述成像声呐设备对航行器巡航过程中进行声呐探测，探测数据接入所述水下数字光端机的百兆以太网接口；
所述水下数字光端机将接收到的所有信号转换为光信号，再通过所述光纤通信模块传输至所述岸上显控平台，由所述岸上显控平台对接收到的数据进行显示处理。


2.如权利要求1所述的一种基于ROV的海底管道检测系统，其特征在于：所述光纤通信模块包括第一光纤轴、第二光纤轴以及通信光纤；
所述第一光纤轴和第二光纤轴上绕制有光纤直径为0.4mm的微细光纤，且所述第一光纤轴和第二光纤轴外涂固定胶；
所述第一光纤轴上的0.4mm微细光纤的一端与所述岸上显控平台相连，另一端与所述通信光纤相连；
所述通信光纤采用光纤直径为2.3mm的光纤，其另一端通过水密连接器与所述第二光纤轴上的0.4mm微细光纤相连；
所述第二光纤轴固定设置在所述ROV航行器上，所述第二光纤轴上的0.4mm微细光纤末端与所述水下通信系统相连，且所述第二光纤轴上的0.4mm微细光纤能够自动释放。


3.如权利要求1所述的一种基于ROV的海底管道检测系统，其特征在于：所述ROV航行器包括航行器外壳以及设置在所述航行器外壳内的ROV控制系统、推进器组、其他探测设备、电池组以及供电管理组件；
所述ROV控制系统根据所述岸上显控平台发送的控制信号对所述推进器组进行控制，使得所述ROV航行器能够按照预设巡航弹道在水下移动；
所述其他探测设备用于对所述ROV航行器移动过程中水体和ROV航行器自身数据进行采集，采集的数据发送到所述ROV控制系统；
所述ROV控制系统对接收的数据进行数据综合后，通过串口接入所述水下数字光端机，并发送到所述岸上显控平台；
所述供电管理组件用于将所述电池组所提供的电能按照各设备所需电压等级进行转换后，为所述ROV航行器上装载的所有设备供电。


4.如权利要求3所述的一种基于ROV的海底管道检测系统，其特征在于：所述其他探测设备包括导航设备和ROV示位设备；
所述导航设备包括光纤航姿陀螺或MEMS陀螺、深度传感器、高度计、CP探头、超短基线信标；所述光纤航姿陀螺或MEMS陀螺用于采集所述ROV航行器移动过程中的航姿数据；所述深度传感器用于采集所述ROV航行器所处水位的深度数据；所述高度计用于采集所述ROV航行器至水底的高度信息；所述CP探头用于采集导管架相关的腐蚀信息；所述超短基线信标用于所述ROV航行器的水声定位；
所述ROV示位设备包括北斗示位组件和频闪灯，所述北斗示位组件和频闪灯用于在发生紧急情况时进行北斗示位和声光示位。


5.如权利要求3所述的一种基于ROV的海底管道检测系统，其特征在于：所述推进器组包括1个主推、第一～第三垂推和2个侧推，各推进器分别通过模拟接口与所述ROV控制系统相连，在所述ROV控制系统控制下推动所述ROV航行器移动；
所述主推设置在所述航行器外壳的尾部，用于实现所述ROV航行器的前进和后退控制；
所述第一垂推和第三垂推分别设置在所述航行器壳体前部，并对称设置于中轴线两侧，所述第二垂推设置在所述航行器壳体后部的中轴线上，所述第一垂推和第二垂推用于实现ROV航行器的俯仰、浮潜及横滚控制，所述第三垂推用于实现ROV航行器的俯仰及浮潜控制；
两所述侧推分别设置在所述ROV航行器的头部和尾部，用于实现所述ROV航行器的航向和左移右移控制。


6.如权利要求1所述的一种基于ROV的海底管道检测系统，其特征在于：所述岸上显控平台包括岸上数字光端机、视频采集卡、数据采集卡和综合显示器；
所述岸上数字光端机用于接收所述水下数字光端机发来的光信号，并对数据进行解析，解析数据由所述视频采集卡、数据采集卡进行数据采集后在所述综合显示器上进行显示；
所述岸上显控平台的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋积文，范赞，张亮，吕赟，石岩，
申请(专利权)人：中海油信息科技有限公司，中国船舶重工集团公司七五〇试验场，
类型：发明
国别省市：广东;44