[发明专利]用于远距离海底电缆定位以及形变的高精度实时监测系统

说明书

本发明涉及海洋观测技术领域，具体涉及一种用于远距离海底电缆定位以及形变的高精度实时监测系统。包括监测上位机；监测上位机设于岸基上并与光电转换器相连；检测系统包括柔性电路板，柔性电路板上焊设若干通过485总线连接线串接成串的MEMS模块组件，MEMS模块组件包括TTL转485总线模块与MEMS加速度传感器模块；485总线连接线与MEMS模块组件间还设有四线制485连接口；485总线连接线连接中央控制器，中央控制器连接电光调制器。本发明能够实现海底电缆的定位及形变的实时监测，实现海底电缆的远程实时定位自检功能，可用于提高海底电缆的稳定性和故障修复能力。

技术领域

本发明涉及海洋观测技术领域，具体涉及一种用于远距离海底电缆定位以及形变的高精度实时监测系统。

背景技术

“海洋智能管缆线关键技术”是当前国际海洋智能技术与装备研发领域的前沿热点，也是制约我国海上资源开发和能源信息传输的技术瓶颈。随着我国新能源行业的迅速崛起以及极为迅猛的发展势头，给海底管缆产品提供了极大的市场。当前，海底管缆线主要应用于两个领域，一个是海上电能传输，另一个是海上石油钻井平台。近几年来，国内外海上风电市场的获得极大发展，更是带动了海底管缆尤其是海底电缆产品需求。

海底电缆已成为远距离跨海能源传输和新能源规模化利用的桥梁纽带和关注焦点。建立海底管缆线的标准体系，开发新型海底电缆的制造技术、高海况条件下施工技术和高精度监测技术，是系统解决未来更大长度、更大深度、更高精度海上工程作业难题的核心和关键，可显著提升海洋经济发展进程中能源与信息传输网络的智能化水平，增强抵御自然灾害的能力和安全运行可靠性。因此，发展海洋智能管缆线关键技术，对于支撑和保障能源安全及社会经济可持续发展具有十分重大的战略意义。

在海底管缆线应用迅猛发展的同时，海底管缆线的安全问题也始终为人们所关注。与陆地管缆线不同，海底管缆线运行风险更大，失效概率更高，这主要与其工作环境条件恶劣密切相关。运行在海底的管缆线既可能受到波浪、海流、潮汐、腐蚀等作用，又可能面临船锚、平台或船舶掉落物、渔网等撞击拖挂危险，很容易发生失效事故。

公告号为CN107328465A的中国专利文献一种海底电缆振动监测系统，包括有振动检测前端装置，海底电缆振动监测处理中心及用户端，振动检测前端装置与抽取的海底电缆复合光纤中的一根以上的冗余光纤作为振动监测分布式传感器相连，振动检测前端装置与海底电缆振动检测处理中心及用户端分别通讯连接。本发明直接利用海底复合电缆中的冗余光纤作为传感光纤，使其既充当了振动监测分布式传感器的作用，又充当监测信息传输媒介，无需铺设专用的传感和信号传输光纤，监测技术实施方便，投资省见效快。但是该发明一方面需要海底电缆包含其所需的冗余光纤，对于已经满载的海底电缆并不适用，对于已经设计封装完的海底电缆载添加上述功能显然也是不现实的；另一方面光纤监测的精度受限，很难精确定位并反映海底电缆的形态，不易满足海底电缆关键部位监测的高精度要求。

公告号为CN107339969A的中国专利文献公开了一种基于MEMS姿态传感器的水下面形变形监测系统，包括主控计算机、水下数据存储单元和多个并列的带状传感器阵列，主控计算机通过水下数据存储单元与各传感器阵列相连；传感器阵列的外部均由封装材料密封，内部包括通过柔性接头连接的多节矩形管；每节矩形管中布置一个MEMS姿态传感器，各MEMS姿态传感器通过电缆连接采集单元，后者与水下总控单元相连；MEMS姿态传感器是9轴姿态传感器，包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力仪，能将获得的加速度、角速度与磁场强度进行数据融合以得到姿态信息，并将其显示为欧拉角或四元数的数据形式。但该发明主要针对水下地形变形的监测，并不适用于监测海底电缆的情况，并且传感器阵列采用不锈钢矩形管加橡胶柔性接头结构，可靠性差，接头处易损坏，存在发生扭曲的概率，MEMS姿态传感器采用9轴姿态传感器，能耗比较高，不适合水下长期布放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供了一种远距离海底电缆定位以及形变的高精度实时监测系统。

为解决技术问题，本发明的解决方案如下：