一种水下淤泥厚度探测方法及其系统技术方案

本发明专利技术适用于水下淤泥探测技术领域，公开了一种水下淤泥厚度探测方法及其系统，探测方法采用内部搭载惯性导航系统、浅地层剖面仪系统的水下机器人，按预设行进路径对目标水域完成扫描，以获得水底淤泥厚度及其纵向分布情况，以便获取并评估淤泥结构可能对相关设备的安全运行带来的危害，为进一步清理淤泥提供决策依据。策依据。策依据。

【技术实现步骤摘要】
一种水下淤泥厚度探测方法及其系统


[0001]本专利技术涉及水下淤泥探测
，尤其涉及一种水下淤泥厚度探测方法及其系统。

技术介绍

[0002]目前淤泥探测技术都是在海洋、江河河道、人工湖等开阔水域内，由船或者无人船携带设备在水面航行执行探测，需要利用GPS定位导航。而对于建筑内水域、隧道内水域等非开阔水域，天线无效，无法利用GPS进行定位导航。另外，在现有技术中，由船或机器人携带多波束扫描系统，对水下淤泥进行扇形推进扫描，其扫描速度快，能输出3D淤泥表面地形效果图，但不能给出淤泥厚度和详细的淤泥分层结构图，即无法测量淤泥的厚度及其纵向分布情况。
[0003]特别是对于核电站取水泵房前池或泵房取水口等非开阔水域内，水的上表面离建筑物结构(如横梁)很近的情况下，无法保证有足够的空间使得船体携带天线浮在水面行进，同样导致导航定位无法执行。且核电站等非开阔水域设施复杂，具有距离长、水流速度快及海生物易生长等特点，需要定期停工清理海生物、沉沙及淤泥，但是目前没有能够长时间完成建筑内水域、隧道内水域、以及水域上表面离建筑物很近等情况下探测水下淤泥厚度的机器人设备，为水底淤泥清理工作提供决策依据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种水下淤泥厚度探测方法，其旨在解决对建筑内水域、隧道内水域和水平面离建筑物结构较近的非开阔水域内对淤泥厚度及其结构进行探测的技术问题，还能有效解决人工水下操作受限制以及降低人员水下操作的安全风险。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供一种水下淤泥厚度探测系统，在非开阔水域内利用水下机器人与岸基平台通讯，可探测水域内的淤泥的厚度及其纵向分布情况，以便准确获取并评估淤泥结构可能对相关设备的安全运行带来的危害，为进一步清理淤泥提供决策依据。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供的方案是：
[0007]一种水下淤泥厚度探测方法，所述方法应用于水下机器人，所述水下机器人设置有惯性导航系统及浅地层剖面仪系统，所述方法包括以下步骤：
[0008]通过所述惯性导航系统获取当前位置信息；
[0009]通过所述浅地层剖面仪系统获取当前位置水底淤泥结构信息；
[0010]根据所述当前位置信息及所述水底淤泥结构信息，获得当前位置淤泥厚度信息。
[0011]进一步，所述水下机器人还设置有多普勒计程仪、压力传感器及表面声速传感器，所述通过所述惯性导航系统获取当前位置信息的步骤还包括：
[0012]通过所述多普勒计程仪对所述当前位置信息进行位置误差修正；
[0013]通过所述压力传感器对所述所述当前位置信息进行高度误差修正；
[0014]通过所述表面声速传感器获取水中声速，根据所述水中声速对所述当前位置信息进行精度修正。
[0015]进一步，所述通过所述浅地层剖面仪系统获取当前位置水底淤泥结构信息的步骤包括：
[0016]所述浅地层剖面仪系统发射探测声波并获得探测结果；
[0017]根据探测结果获取探测范围内的水深分布、浮泥/沉积物剖面厚度分布的位置信息。
[0018]进一步，所述探测结果包括水底深度、沉积物的剖面分布深度和水底目标物的声学反射弧中的一种或多种。
[0019]进一步，所述水下机器人设置有动力系统，所述方法还包括：
[0020]根据目标水域信息预设行进路径；
[0021]通过所述动力系统在所述预设行进路径上进行移动。
[0022]进一步，所述方法还包括：所述动力系统控制所述水下机器人完成上浮、下潜、前进、后退、平移、旋转中的一种或多种动作，使所述浅地层剖面仪系统中的换能器阵列保持正对目标水域的底部。
[0023]进一步，所述通过所述动力系统在所述预设行进路径上进行移动的步骤包括：
[0024]通过所述惯性导航系统实时获取当前状态信息，所述当前状态信息包括水下实时速度、姿态、位置和航向的定位信息中的一种或多种；
[0025]所述动力系统根据所述当前状态信息，按所述预设行进路径移动。
[0026]进一步，所述方法还包括：根据所述行进路径预设定标点的定标间距和零点坐标。
[0027]进一步，所述方法还包括：
[0028]向所述浅地层剖面仪系统输送打标信号，使所述浅地层剖面仪系统按照预设的所述定标间距定标，水下机器人同步记录的定标文件中包含定标点的坐标信息，根据探测图像上的定标信息，确定该定标点的实际位置。
[0029]进一步，所述方法还包括：
[0030]根据获取的大量所述定标点的测点数据，并结合目标水域内的水系平面分布资料，通过计算机构建目标水域的淤积三维模型，并计算淤积方量和绘制淤泥分布图对淤积物进行识别，得到三维淤泥厚度分布图。
[0031]一种水下淤泥厚度探测系统，所述探测系统用于执行上述任一种所述的探测方法，所述探测系统包括岸基平台、吊装装置和所述水下机器人，所述岸基平台与所述水下机器人通过脐带缆连接实现供电和信息传输，所述岸基平台用于监控所述水下机器人的实时状态和进行数据的处理，所述吊装装置用于将所述水下机器人投入目标水域中或者回收。
[0032]本申请的优势在于，在非开阔水域内，水下机器人通过惯性导航系统定位导航，可按照预设的行径路线以走航方式移动，同时利用浅地层剖面仪系统探测扫描水底淤泥厚度及其结构，以便获取并评估淤泥结构可能对相关设备的安全运行带来的危害，为进一步淤泥清理提供决策依据。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0034]图1是实施例提供的一种水下淤泥厚度探测方法的流程图；
[0035]图2是实施例提供的一种水下机器人在水下探测时的原理示意图；
[0036]图3是实施例提供的一种水下机器人的预设行径路线图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0039]还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下淤泥厚度探测方法，其特征在于，所述方法应用于水下机器人，所述水下机器人设置有惯性导航系统及浅地层剖面仪系统，所述方法包括以下步骤：通过所述惯性导航系统获取当前位置信息；通过所述浅地层剖面仪系统获取当前位置水底淤泥结构信息；根据所述当前位置信息及所述水底淤泥结构信息，获得当前位置淤泥厚度信息。2.如权利要求1所述的一种水下淤泥厚度探测方法，其特征在于，所述水下机器人还设置有多普勒计程仪、压力传感器及表面声速传感器，所述通过所述惯性导航系统获取当前位置信息的步骤还包括：通过所述多普勒计程仪对所述当前位置信息进行位置误差修正；通过所述压力传感器对所述所述当前位置信息进行高度误差修正；通过所述表面声速传感器获取水中声速，根据所述水中声速对所述当前位置信息进行精度修正。3.如权利要求1所述的一种水下淤泥厚度探测方法，其特征在于，所述通过所述浅地层剖面仪系统获取当前位置水底淤泥结构信息的步骤包括：所述浅地层剖面仪系统发射探测声波并获得探测结果；根据探测结果获取探测范围内的水深分布、浮泥/沉积物剖面厚度分布的位置信息。4.如权利要求3所述的一种水下淤泥厚度探测方法，其特征在于，所述探测结果包括水底深度、沉积物的剖面分布深度和水底目标物的声学反射弧中的一种或多种。5.如权利要求1
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4中任一项所述的一种水下淤泥厚度探测方法，其特征在于，所述水下机器人设置有动力系统，所述方法还包括：根据目标水域信息预设行进路径；通过所述动力系统在所述预设行进路径上进行移动。6.如权利要求5所述的一种水下淤泥厚度探测方法，其特征在于，所述方法还包括：所述动力系统控制所述水下机器人完成上浮、下潜、前进、后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥兰，胡刚毅，
申请(专利权)人：广东景奕装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：