[发明专利]一种用于浅水管线的水面无人艇检测与跟踪方法

说明书

本发明公开了一种用于浅水管线的水面无人艇检测与跟踪方法，属于水下管线巡检技术领域。管线位置光学探测模块包括水下摄像机、承载筐、伸缩杆、水密缆线、嵌入式计算机、电源，用于实现管线视频图像采集、管线图像处理及管线定位。承载筐用于承载水下水下摄像机，承载筐上部连接伸缩杆，实现水下摄像机与水下管线距离调节。水深避碰模块主要功能为预先获得通行路径上的深度信息，通过改变伸缩杆的长度，实现水下摄像机避碰。该系统利用水面无人艇进行自主管线探测，检测速度快、费用较低，能够满足浅海石油管线大范围巡检的需要。管线位置光学探测模块采用了改进的图像处理和目标针对弯曲管线的检测错误率高的问题进行了优化。

技术领域

本发明属于水下管线巡检技术领域，具体涉及一种用于浅水管线的水面无人艇检测与跟踪方法。

背景技术

海底管线油气输运具有稳定安全、利于环保、运输成本低、后期投入少的特点，是海洋油气资源长距离运输最经济可靠的方式，对海洋油气资源的开发起到了重要作用。海底油气管线能够带来巨大经济效益，但也存在一些潜在的安全隐患。海底管线长期受到海流冲刷，易出现悬跨段，悬跨管线由于自身振动、环境载荷等作用可能会出现疲劳断裂，因此定期地对海底管线进行悬跨、腐蚀情况检查十分必要，及时发现管线的破损情况并进行维护，能够有效降低管线破损事故的发生率，防患于未然。

海底管线的铺设长度可达几千千米，需要依靠专业的水下装备来完成海底管线的检测。目前，多数国家使用遥控式水下机器人(ROV)完成海底管线检测作业，ROV探测作业受脐带缆的影响，需要母船跟随支持，成本较高。利用无人艇搭载水下摄像头可进行大范围、长距离的浅水管线检测任务，其制作成本和作业成本均远远低于ROV，更适合作为浅水区域管线检测的载体。

发明内容

本发明的目的在于提供解决了ROV检测管线成本高、效率低的问题，适用于浅海石油管线大范围巡检的一种用于浅水管线的水面无人艇检测与跟踪方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种用于浅水管线的水面无人艇检测与跟踪方法，包括以下步骤：

(一)管线10位置光学探测模块启动，水下摄像机9采集图像并对图像进行畸变校正、图像去噪、图像增强、图像分割、边缘检测、直线检测，判断图像中是否有管线10，若图像中不存在管线10则重复这一步骤，若图像中存在管线10则进行下一步骤。

(二)底部避碰模块包含有斜下向前方布置的高度计6，通过高度计6测得深度与高度计6安装角度换算出伸缩杆7最低点距海底距离，以改变伸缩杆7长度，通过提前预判避免摄像机触底。

(三)判断图像中管线10边缘是否清晰，若管线10边缘不清晰则调整伸缩杆7，减小摄像机与管线10间距，直至管线10边缘清晰或伸缩杆7达到触底危险长度，若管线10边缘清晰则进入下一步骤。

(四)计算管线10在图像坐标系下的位置，根据摄像机内部、外部参数以及无人艇1姿态信息可以一步计算得到管线10相对无人艇1的位置和管线10的宽度；经过坐标转换可得管线10的经纬度，将管线10经纬度存储在无人艇1搭载的硬盘上，便于对管线10危险较大处进行定位。

(五)位置预测与跟踪模块根据无人艇1与管线10间的位置关系预测管线10位置的变换趋势，指令控制与规划模块3对无人艇1下达运动指令并规划无人艇1运动路径使其沿管线10航行，最终实现无人艇1自主管线10跟踪巡检。

本发明的有益效果在于：

自主作业，在无人艇1进行巡检作业时只需要在任务下达阶段进行操作，在任务执行阶段不需要人为操纵，整个巡检过程由无人艇1自主完成。

作业成本低，实用无人艇1作为管线10巡检的载体，不需要额外的母船支持，大大降低了管线10巡检的作业成本。