[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

说明书

本发明公开了一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控系统及方法，涉及海洋工程系统与装备领域，该系统包括：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；控制台、ROV脐带缆绞车和声源设置在水面母船上且声源朝向水下，控制台连接ROV脐带缆绞车和声源，ROV脐带缆绞车包括卷筒，脐带缆的一端缠绕在ROV脐带缆绞车的卷筒上并连接控制台、另一端连接ROV，光纤水听器间隔设置在脐带缆上，水声信标设置在ROV上；本申请可对脐带缆在水下的缆形和缆长等状态进行在线监测，通过综合分析处理，可实现脐带缆和ROV水下位置状态的三维模拟显示，提高了操纵的直观性和系统安全性。

技术领域

本发明涉及海洋工程系统与装备领域，尤其是一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控系统及方法。

背景技术

无人缆控潜水器(Remotely Operated Vehicle，简称ROV)是深海探测与作业中的重要设备，通常是由水面母船上的ROV脐带缆绞车来进行布放与回收的，ROV脐带缆绞车用于实现收放缆、排缆和存储缆，而脐带缆连接水面母船和ROV，承担着ROV电能传输和数据通讯的重要作用。

利用ROV开展深海作业时，往往需要ROV脐带缆绞车放出数千米长的脐带缆，放出的脐带缆的长度根据探测需要来确定，不能过长也不能过短，若放缆过长，则影响ROV的机动灵活性和作业能效，甚至可能致使脐带缆发生缠绕、打结或拖挂异物，不但导致作业任务失败，而且无法正常回收ROV和脐带缆；反之若放缆过短，则脐带缆张力将限制ROV的航行机动和水下作业。目前仅能通过ROV脐带缆绞车的卷筒运转的圈数大致估算放出的脐带缆的长度数据，但脐带缆在水下会受到ROV航行运动的牵引以及复杂的海流和海水波动的影响，缆形和位姿状态十分复杂且时刻发生变化，因此无法准确地进行预估和仿真模拟，也未见有效的监测系统可实现脐带缆的缆形和位姿的实时、准确监测，因此ROV脐带缆绞车的操控是一项复杂的工作，必须配备数名经专业培训的操纵人员，由专业操纵人员根据ROV的指令和状态，结合主观经验进行手动控制来进行ROV脐带缆绞车的收放缆，控制难度大且主观性强，往往会导致放缆过长或过短等问题，存在较大误判和误操作的风险。同时这种依靠人工操作的操控方式的操作强度大、操控效率低、运行成本高且自动化程度低。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控系统及方法，可以提高操纵的直观性，保障ROV的机动性能和作业能效、提高操控效率。

本发明的技术方案如下：

一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控系统，该系统包括：水面母船、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；控制台、ROV脐带缆绞车和声源设置在水面母船上且声源朝向水下，控制台连接ROV脐带缆绞车和声源，ROV脐带缆绞车包括卷筒，脐带缆的一端缠绕在ROV脐带缆绞车的卷筒上并连接控制台、另一端连接ROV，光纤水听器间隔设置在脐带缆上，水声信标设置在ROV上。

其进一步的技术方案为，脐带缆包括电缆和光纤缆，电缆和光纤缆的外部设置有钢丝铠装，钢丝铠装的外部设置有外护层，外护层由浮力材料制成，外护层中每隔预定距离埋设有光纤水听器，每个光纤水听器的外侧用透声材料进行固定封装。

一种用于ROV脐带缆绞车的自动收放缆监控方法，该方法用于上述系统中，该方法包括：

控制台每隔预定周期控制声源向水下发送检测声信号；

光纤水听器接收检测声信号并将接收到的检测声信号转换为接收光信号；

光纤水听器通过脐带缆将接收光信号发送给控制台；

控制台接收光信号并将接收光信号转换为接收电信号，根据各个接收电信号确定脐带缆的状态参数，状态参数至少包括脐带缆的缆形。

其进一步的技术方案为，根据各个接收电信号确定脐带缆的状态参数，包括：