一种水下电缆电磁探测装置及定位方法与流程

本发明涉及水下电缆电磁探测和定位，针对水下沉埋及非沉埋电缆，尤其涉及一种水下电缆电磁探测装置及定位方法。

背景技术：

由于海底电缆直径一般都比较小，大多数在10cm以下。到目前为止，准确的探明海底电缆，特别是处于沉埋状态的海底电缆的位置，监控海底电缆的运行情况，仍是水下工程的难题。

海底电缆，大致可以分为非沉埋裸露电缆及沉埋电缆，沉埋电缆又可以分为沉埋深度不深及沉埋深度较深。对于非沉埋裸露电缆一般可使用高分辨图像声纳进行探测，并且当海底电缆直径过小，使用图像声纳难以对海底电缆进行有效探测及定位；对于处于沉埋状态并沉埋深度不深的海底电缆，当前常用的的探测及定位方法为潜水员人工探摸，但是该方法对探测人员要求高、效率低、成本高、施工复杂、风险大；而对于埋深较深的沉埋电缆，缺乏有效的探测及定位手段。因此需要一种通用的方法能精确探测水下沉埋及非沉埋电缆。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供了一种水下电缆电磁探测装置及定位方法。

具体采用了以下设计结构及设计方案：

一种水下电缆电磁探测装置及定位方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤s1：将信号源(1)产生的交变电流信号加载到待测电缆(7)上，用电流传感器(3)读取回路中的电流。

步骤s2：将磁传感器(4)放置在待测电缆(7)附近，测得磁传感器(4)所在点的磁场强度。

步骤s3：根据安培环路定理测得待测电缆(7)到磁传感器(4)的距离，且通过数据处理器(5)得出待测电缆(7)上的某一点相对磁传感器(4)的位置坐标。

步骤s4：改变磁传感器(4)的位置，重复步骤s2-s3，得到待测电缆(7)相对于磁传感器(4)若干点的位置坐标，从而获得待测电缆(7)的路由。

一种水下电缆电磁探测，其特征在于：包括用于实现水下电缆电磁探测及定位方法的设备，该设备主要由信号源(1)、功率放大器(2)、电流传感器(3)、磁传感器(4)、数据处理器(5)以及高度计(6)组成，其中，

所述信号源(1)通过功率放大器(2)之后加载到待测电缆(7)两端，且在在整个回路中串接电流传感器(3)，

所述待测电缆(7)周围还放置有磁传感器(4)，通过改变磁传感器(4)位置坐标测出待测电缆(7)上若干点的位置坐标，

所述数据处理器(5)连接磁传感器(4)和高度计(6)，处理磁传感器(4)所测得的磁场和高度计(6)所测得的深度。

本发明更进一步地，所述信号源(1)产生的交变电流信号频率为0～1000hz。

本发明更进一步地，所述磁传感器(4)采用三轴磁传感器，将磁传感器(5)测得的磁场分为三个相互垂直的分量，分别为bx、by、bz，根据矢量分解原理可得到磁传感器(5)所在点的磁场强度

本发明更进一步地，所述bx、by、bz为信号源(1)产生的交变电流信号的幅值，计算时需要给bx、by、bz加上符号，对照坐标系，合成矢量总场b在坐标系的ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ卦限，待测电缆(7)上p点位置对应在坐标系的ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ卦限。

本发明更进一步地，所述磁传感器(4)和高度计(6)均可安装在rov、auv、水下拖体等搭载平台(13)上，搭载平台(13)或磁传感器(4)的大地坐标由gps/北斗/gnss结合水下定位系统测出。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：本发明对沉埋及非沉埋电缆都能进行探测及定位；同时由于所采用的信号频率低，电磁场受介质(水质、泥沙等)的影响小，因此利用电磁进行水下电缆探测适用范围广、易于工程实现，有效解决了图像声纳只能探测非沉埋裸露电缆的缺点，以及潜水员人工探摸效率低、成本高、施工复杂、风险大且只能探测沉埋深度不深的海底电缆的问题。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

图2为本发明的工作流程图。

图3为磁传感器的坐标示意图。

附图标号：1—信号源；2—功率放大器；3—电流传感器；4—磁传感器；5—数据处理器；6—高度计；7—待测电缆；8—搭载平台。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明。

实例1：

如说明书附图1所示，一种水下电缆电磁探测装置及定位方法，包括用于实现水下电缆电磁探测及定位方法的设备，该设备主要由信号源1、功率放大器2、电流传感器3、磁传感器4、数据处理器5以及高度计6组成，其中，

信号源1通过功率放大器2之后加载到待测电缆7两端，且在在整个回路中串接电流传感器3，

待测电缆7周围还放置有磁传感器4，通过改变磁传感器4位置坐标测出待测电缆7上若干点的位置坐标，

数据处理器5连接磁传感器4和高度计6，处理磁传感器4所测得的磁场和高度计6所测得的深度。

实施例2：

如说明书附图2-3所示，一种水下电缆电磁探测装置及定位方法，包括以下方法：

s1：信号源1能产生特定频率的交变电流信号，一般为0～1000hz，经过功率放大器2放大后加载在待测电缆7上，回路中的电流传感器3用于读取回路中的电流大小i。

s2：将磁传感器4安装在搭载平台13上，控制搭载平台13将磁传感器4放置在待测电缆7周围，磁传感器4采用三轴磁传感器，将磁传感器4测得的磁场分为三个相互垂直的分量，分别为bx、by、bz，根据矢量分解原理可得到磁传感器4所在点的磁场强度其中bx、by、bz为信号源1产生的交变电流信号的幅值，计算时需要给bx、by、bz加上符号，设定以z轴信号bz为参考，即设定bz为正，相位为0°，得到x轴和y轴信号bx、by的相对相位，根据电磁矢量场特性，磁传感器4检测信号相对相位只能为0°或180°，即同相位和反相位。则与bz同相位则符号为正，反相位符号为负。对照坐标系，合成矢量总场b在坐标系的ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ卦限，待测电缆4上p点位置对应在坐标系的ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ卦限。

s3：待测电缆7到磁传感器4的距离可根据安培环路定理得出，即待测电缆7到磁传感器4的距离为由此可以通过数据处理器5得出待测电缆4上的某一点相对磁传感器4的位置坐标为

s4：磁传感器4的大地坐标由gps/北斗/gnss结合水下定位系统如超短基线定位系统usbl测出，随着磁传感器4位置变化，便可以得到待测电缆7上若干位置相对于磁传感器4的坐标p1(x1,y1,z1)，p2(x2,y2,z2)，……，pn(xn,yn,zn)，进一步结合搭载平台13或磁传感器4的大地坐标即可得到待测电缆7的路由。

另外也可以将高度仪6也安装在搭载平台13上来测量高度h，在默认传感器xoy平面水平的情况下，测得待测电缆4埋深为z-h，当z-h小于0时则电缆处于裸露或悬跨状态，若磁传感器5xoy平面不水平或姿态不确定，则根据当前姿态，使用姿态补偿算法进行坐标补偿则可。

本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，上述实施例只是为了帮助解释和说明本发明，而不是对本发明的保护范围进行限制，只要设计与本发明的设计相同或者是只要是等同替换的都落在本发明所要求保护的范围之内。