[发明专利]一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控系统及方法

权利要求书

1.一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控系统，其特征在于，所述系统包括：水面母船、无人缆控潜水器ROV、控制台、ROV脐带缆绞车、脐带缆、声源、光纤水听器和水声信标；所述控制台、ROV脐带缆绞车和声源设置在所述水面母船上且所述声源朝向水下，所述控制台连接所述ROV脐带缆绞车和声源，所述ROV脐带缆绞车包括卷筒，所述脐带缆包括电缆和光纤缆，所述电缆和光纤缆的外部设置有钢丝铠装，所述钢丝铠装的外部设置有外护层，所述外护层由浮力材料制成，所述外护层中每隔预定距离埋设有所述光纤水听器，每个所述光纤水听器的外侧用透声材料进行固定封装，所述脐带缆的一端缠绕在所述ROV脐带缆绞车的卷筒上并连接所述控制台、另一端连接所述ROV，所述光纤水听器间隔设置在所述脐带缆上，所述水声信标设置在所述ROV上。

2.一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控方法，所述方法用于如权利要求1所述的系统中，其特征在于，所述方法包括：

所述控制台每隔预定周期控制所述声源向水下发送检测声信号；

所述光纤水听器接收所述检测声信号并将接收到的所述检测声信号转换为接收光信号；

所述光纤水听器通过所述脐带缆将所述接收光信号发送给所述控制台；

所述控制台接收所述光信号并将所述接收光信号转换为接收电信号，根据各个接收电信号确定所述脐带缆的状态参数，所述状态参数至少包括所述脐带缆的缆形。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各个接收电信号确定所述脐带缆的状态参数，包括：

对于每个光纤水听器对应的接收电信号，确定从所述声源发送所述检测声信号到接收到所述接收电信号之间的传播时长；

根据所述传播时长确定所述光纤水听器的位置；

根据各个光纤水听器的位置按照预定插值方法插值计算确定所述脐带缆上任一点的位置；

接收所述水声信标发送的声频信号，根据所述声频信号确定所述ROV的位置，确定所述ROV的位置为所述脐带缆的终点位置；

根据所述脐带缆上各点位置以及所述脐带缆的终点位置拟合得到所述脐带缆的缆形。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述脐带缆的状态参数还包括所述脐带缆的缆长，所述方法还包括：

根据所述脐带缆的缆形确定所述脐带缆的弯曲曲率；

根据所述脐带缆的各点位置、终点位置以及所述弯曲曲率计算得到所述脐带缆的缆长。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述脐带缆的各点位置、终点位置以及所述弯曲曲率计算得到所述脐带缆的缆长，包括：

根据所述脐带缆的各点位置、终点位置以及所述弯曲曲率计算得到所述脐带缆的第一缆长数据；

根据所述ROV脐带缆绞车的卷筒的转动圈数估算得到所述脐带缆的第二缆长数据；

根据所述第一缆长数据和所述第二缆长数据确定所述脐带缆的缆长。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述脐带缆的特性参数以及允许误差范围；

根据所述脐带缆的特性参数以及所述允许误差范围确定所述预定差值方法。

7.根据权利要求3至6任一所述的方法，其特征在于，所述脐带缆的状态参数包括所述脐带缆的缆形和缆长，所述方法还包括：

接收操控指令，所述操控指令用于指示所述ROV的设定运动速度；

根据所述操控指令和所述脐带缆的状态参数生成收放缆指令，所述收放缆指令指示所述ROV脐带缆绞车的收放缆的速度；

将所述收放缆指令发送给所述ROV脐带缆绞车；

所述ROV脐带缆绞车接收所述收放缆指令，并按照所述收放缆指令指示的速度进行收放缆。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述操控指令和所述脐带缆的状态参数生成收放缆指令，包括：

根据所述操控指令计算三向推力；

根据所述脐带缆的缆形和缆长计算脐带缆张力；

将所述三向推力和所述脐带缆张力输入预设的ROV运动模型得到所述ROV的估算运动速度；

对所述ROV的估算运动速度进行积分计算得到所述ROV的估算位移；

根据所述ROV的估算位移和所述脐带缆的缆长确定收放缆量；

根据所述收放缆量和所述ROV的估算运动速度生成所述收放缆指令。