一种海缆监测保护系统的制作方法

本发明涉及本发明涉及海缆监测保护领域，尤其涉及一种提高海缆安全，能够及时、准确的发现在海缆布放区域抛锚的船舶，有效保护海缆的安全。

背景技术：

海底电力电缆在海上电力能源输送中发挥非常重要的作用，已广泛应用于岛屿供电、独立电网连接、近海风电场电力输出、海上石油平台供电、跨越江河海峡输电等方面。但由于海底电缆缺少一套有效的监控保护系统，经常被违停民船的锚拖动导致损坏，给海洋经济造成重大损害。

传统的海缆监测通过雷达、ais、光纤测量等技术来对海缆进行定位，通常定位精度不准，另外对海缆的保护面临人工效率低且成本高等问题。而本发明把声信标、浮标定位技术以及电子围栏、无人机、无人船等技术应用在了海缆监测保护系统中，提高了海缆定位精度、降低了成本，提高了工作效率。

现有的文献对海缆监测保护系统进行了研究。专利1(用于海底电缆免受过往船舶损坏的监控装置，cn101859497b)公开了一种用于海底电缆免受过往船舶损坏的监控装置，包括有在海面的电缆设置区域设置警戒区域，并在该警戒区域中设置警示装置；在警戒区域安装有摇控监测装置；将遥控监测装置采集到的过往船舶动态信息的控制部，以及能显示电子海图、电子海图的视频显示器；并在控制部连接有当过往船舶驶入警戒区域速度低于设定要求或停留在警戒区域时能自动报警的报警装置。专利2(一种海底电缆锚害肇事船只确认方法及其应用，cn102997858b)公开了一种海底电缆锚害肇事船只确认方法及应用，其利用分布式光纤应变测量技术和普通通信光纤进行海底电缆应变分布的实时监测，可及时发现海底电缆故障并发出报警，克服了人工无法巡查海缆故障的缺点。利用海底电缆技术资料、施工路由图建立报警点所处地理位置和传感光纤长度的准确关系，可实现故障点的准确定位。利用ais信息和肇事船只确认算法可以准确认定肇事船。利用镜头偏转调整算法可及时准确地记录肇事船只的影像，连同ais信息，为肇事理赔提供充足的证据。专利3(一种用于海底电缆运行维护的智能监控系统,cn103280059b)本发明包括：cctv联动监控子系统、ais监控子系统、雷达监测子系统、光电扰动报警子系统、海缆警示标记子系统、无线语音远程子系统、一体化综合监控平台，一体化综合监控平台根据监测数据综合处理得到船舶信息，及时发现逗留在海缆防锚损区的船舶或海缆锚损事故，监控人员通过无线语音远程子系统对船舶进行预警或现场指挥。文献1(郑炳文，刘效国，李媛.胜利海上油田海底电缆悬空损伤分析及保护装置设计.电线电缆,2013,03:37-40.)文中详细论证和分析了涌浪载荷作用受力和涡致振动，认为涡致振动是造成海缆悬空损伤破坏的主要原因。为避免海底电缆悬空损伤，设计新型海底电缆保护装置，经过环境载荷计算、涌浪受力和装置的强度分析，提出了新型海底电缆保护装置的规范要求，达到了保护海底电缆免受损伤的目的。文献2(郑新龙李世强敬强徐蓓蓓.海底电力电缆的损伤分析与防护.电气技术,2013,12:86-88.)文中分析了引起海底电力电缆损伤的因素，并从设计、施工、监测等几个方面提出防护措施，为保障海底电力电缆的安全敷设和稳定运行提供参考。其中专利1发明了一种用于海底电缆免受过往船舶损坏的监控装置；专利2提出了一种海底电缆锚害肇事船只确认方法；专利3提出了海底电缆运行维护的一体化监控平台；文献1提出了一种海底电缆悬空损伤分析及保护装置设计；文献2分析了引起海底电力电缆损伤的因素，并从设计、施工、监测等几个方面提出防护措施。然而上述研究都没有提出基于声信标及浮标的海缆定位，没有提出基于电子围栏的保护及释放无人机、无人船对抛锚船只的驱离。

技术实现要素：

针对海底电力电缆位置动态变化、作业民船在海底电缆保护区违法抛锚的情况，本发明提供了一套海底电缆实时定位、民船动态监控、违停预警和执法取证的海缆监测保护系统，保障海底电力电缆的稳定运行。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种海缆监测保护系统，其特点是，包括：

岸基海缆监控中心；

海缆定位系统，用于获取海缆的定位信息，并将所述的定位信息上报至岸基海缆监控中心，通过岸基海缆监控中心规划出海缆保护区域；

船舶监控系统，其布设于海岛或岸上，用于获取船舶的航行信息，并将所述船舶的航行信息回传至岸基海缆监控中心；

无线通信系统，为海缆定位系统、船舶监控系统和海缆保护区域船舶建立与岸基海缆监控中心交互的通信链路；

海缆保护系统，用于在海缆保护区域违停的船舶进行相应的干预。

所述的岸基海缆监控中心包括海缆信息平台。

所述的海缆定位系统包括若干浮标和声信标，所述的声信标设置于海缆上，若干所述的浮标在水面组成浮标测量阵列，声信标通过应答浮标的会话请求，浮标接收回答信息计算浮标与声信标的相对位置，同时浮标扩区其自身绝对位置信息，并与所述的海底信息平台交互得到海缆的位置信息。

所述的海缆信息平台得到海缆的位置信息后规划出电子围栏区域，所述的电子围栏区域构成海缆保护区域。

所述船舶的航行信息包括船舶的位置、方向或航速中的一种或几种。

所述的无线通信系统包括海岛基站、cpe终端和vhf电台。

所述的船舶监控系统对进入到电子围栏区域内的船舶进行监控，并将该船舶的违停事件上报给岸基海缆监控中心，所述的岸基海缆监控中心对进入到电子围栏区域内的船舶进行警告。

所述的海缆保护系统包括无人机和/或无人船。

所述的岸基海缆监控中心控制海缆保护系统释放无人机/无人船驱离进入到海缆保护区域内的船舶。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

采用声信标及浮标的水声定位系统，提高了海缆位置的精确定位；

基于声信标及浮标，引入电子围栏，自动触发报警，无需人工干预，降低人工成本；

自动触发无人机或无人船进行驱离，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种海缆监测保护系统的结构示意图。

图2为海缆定位系统的原理图。

图3为电子围栏的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种海缆监测保护系统，包括：岸基海缆监控中心；海缆定位系统，用于获取海缆的定位信息，并将所述的定位信息上报至岸基海缆监控中心，通过岸基海缆监控中心规划出海缆保护区域；船舶监控系统，其布设于海岛或岸上，用于获取船舶的航行信息，并将所述船舶的航行信息回传至岸基海缆监控中心；无线通信系统，为海缆定位系统、船舶监控系统和海缆保护区域船舶建立与岸基海缆监控中心交互的通信链路；海缆保护系统，用于在海缆保护区域违停的船舶进行相应的干预。

上述的岸基海缆监控中心包括海缆信息平台，所述的海缆定位系统包括若干浮标和声信标，所述的声信标设置于海缆上，若干所述的浮标在水面组成浮标测量阵列，声信标通过应答浮标的会话请求，浮标接收回答信息计算浮标与声信标的相对位置，同时浮标扩区其自身绝对位置信息，并与所述的海底信息平台交互得到海缆的位置信息。所述的海缆信息平台得到海缆的位置信息后规划出电子围栏区域，所述的电子围栏区域构成海缆保护区域。所述船舶的航行信息包括船舶的位置、方向或航速。所述的无线通信系统包括海岛基站、cpe终端和vhf电台。所述的船舶监控系统对进入到电子围栏区域内的船舶进行监控，并将该船舶的违停事件上报给岸基海缆监控中心，所述的岸基海缆监控中心对进入到电子围栏区域内的船舶进行警告。所述的海缆保护系统包括无人机和/或无人船。所述的岸基海缆监控中心控制海缆保护系统释放无人机/无人船驱离进入到海缆保护区域内的船舶。

如图1所示，本发明的海缆监测保护系统，由岸基海缆监控中心、海缆定位系统、船舶监控系统、无线通信系统和海缆保护系统五部分组成。岸基海缆监控中心包含监控大厅、信息中心和海缆信息平台，实时监控海缆的位置，船舶在海缆区域的位置分布、航速方向等，并采用人工智能技术对船舶的违停行为进行预警、报警以及相应的执法；海缆定位系统包括浮标和声信标，其中海缆上安装声信标，水面组成浮标测量阵列，系统通过水声定位技术实时获取海底电缆的相对位置信息，浮标通过gps/bd获取绝对位置信息，并将定位信息上报到岸基海缆监控中心，由海缆信息平台解算实现海底电缆位置的实时监控；船舶监控系统布设在海岛或岸上，负责获取船舶的位置、方向、航速等信息，然后通过无线通信系统将信息回传到岸基海缆监控中心；无线通信系统包含海岛基站，cpe终端、vhf电台，为海缆定位系统、船舶监控系统和海缆区域民船建立与信息资源中心交互的通信链路，可传输数据、语音、图像、视频等业务数据；海缆保护系统包括无人机和无人船等，当船只在海缆保护区域有意向或已经抛锚，可以通过无人机/无人船进行拍照、视频通话和驱逐。

以图1为例，描述的工作步骤如下：声信标通过应答浮标的会话请求，浮标接收到回答信息计算出声信标的相对位置，浮标通过gps/bd获取自身绝对位置信息，并通过无线通信系统和海缆信息平台交互，平台计算、定位并显示海缆的位置，并自动规划出电子围栏。海缆信息平台系统和船舶监控系统交互信息，平台显示海缆区域的船舶航向、速度等信息；当有船舶在电子围栏区域准备抛锚，海缆信息平台系统将触发事件上报；海缆信息平台系统通过信息及语音等警告船舶驶离海缆区域；相关船只未有驶离的迹象，通过释放无人机或无人船等进行驱逐以及拍照取证；

图2示出了海缆定位系统的原理图，包括浮标部分和声信标部分。浮标是安装在海面浮动游标上；声信标安装在海底电缆上，各个声信标之间的距离构成基线。此水声定位系统主要是通过测量浮标和声信标之间的距离，采用测量中的前方或后方交会，实现对目标的定位。系统的工作方式是距离测量。

图3示出了电子围栏的示意图，在确定的海缆位置附近1km，通过海缆监控中心平台自动规划出电子围栏。当船舶在电子围栏内抛锚、降速等，会通过船舶监控系统通知船只离开。

以图3为例，描述的工作步骤如下：海缆监控中心平台自动规划出电子围栏；当船只进入此区域后，通过船舶监控系统的测量，岸基海缆监控中心会通知船只离开，收不到离开的信息后，会释放无人机或无人船进行驱离。

本发明所述的海缆监测保护系统，通过设置声信标和浮标，提高了海缆位置的精确定位，并通过海缆监控中心平台自动规划出电子围栏来通知、预警抛锚船只，降低了人工成本，并且通过释放无人机、无人船等对抛锚船只进行驱离，提高了工作效率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。