专利名称：三同步水下机器人动态实时监控动力电缆方法
技术领域：
本发明涉及一种三同步水下机器人动态实时监控动力电缆的方法，属于海底动力电缆敷设监控方法技术领域。
背景技术：
传统的动力电缆敷设情况和位置检测办法一般是安排两艘电缆施工船。一艘主电缆施工船，将船上动力电缆进行现场敷设，同时再组织另外一条配备水下机器人ROV的检查电缆施工船紧随主电缆施工船。在主电缆施工船将动力电缆放置海底后，检查电缆施工船跟随主电缆施工船提供的动力电缆敷设路由对动力电缆进行检测或者后埋设作业。随着经济的高速发展，人类对能源的巨大需求使得海洋石油生产获得了巨大的进步。越来越多的石油生产平台矗立在海洋中，越来越多的电缆开始出现在成熟的油气田 现场，电缆敷设作业与日递增。新电缆敷设和已有的电缆交越点以几何级不断增加。为确保电缆交越处不受干扰，先前的施工工艺一般在新电缆外添加额外的保护套管SplitProtection Tubing System(SPTS)，其覆盖长度为交越点两边各为50米。但随着数量的增力口，其对工程成本的影响日益呈现，出于降低成本的考虑，投资方希望将原来的电缆保护套管50米长度降低到15米。在这种情况下，若仍采用传统的动力电缆敷设情况和位置检测办法则无法保证电缆保护套管安装长度的计算的准确性，以及消除累计误差的要求，其施工质量将难以得到有效控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高电缆敷设施工质量的检测方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种三同步水下机器人动态实时监控动力电缆方法，其步骤为第一步、将由电缆施工船的电缆仓引出的动力电缆有控制地敷设到海床上，第二步、将水下机器人从电缆施工船的侧边释放至海下；第三步、由电缆施工船的声波接收发射器高精度声音定位系统通过信号电缆向水下机器人发出信号，从而触发水下机器人的信标系统；第四步、信标系统启动后，通过水下机器人的探测或者高清录像将敷设在海床上的动力电缆与水下机器人的相对位置形成反射声波信号，通过信号电缆向声波接收发射器高精度声音定位系统回传反射声波信号，声波接收发射器高精度声音定位系统将接收到的反射声波信号传入电缆施工船的动态定位系统，由动态定位系统对反射声波信号进行分析处理，计算出动力电缆的检测位置与动力电缆的设计铺设位置进行对比后，分析处理判断出水下水下机器人相对于动力电缆的相对位置，并将该相对位置反馈给操作水下机器人的水下机器人操作人员；第五步、电缆施工船根据计划设定的动力电缆路由航行，来敷设动力电缆，在敷设过程中，水下机器人与电缆施工船同步运动，并不断地将反射声波信号反馈给声波接收发射器高精度声音定位系统，使得动态定位系统能及时计算出水下机器人相对于动力电缆的相对位置，保证水下机器人有效地跟随电缆施工船前进；第六步、在水下机器人跟随电缆施工船前进的过程中，在能见度良好状态下，由水下机器人通过高清摄像设备将反应海底情况的影像反馈到电缆施工船的集控指挥室，而在能见度较差或零能见度情况下，由水下机器人通过多波束探测系统将反应海底情况的信号反馈到电缆施工船的集控指挥室；第七步、操作人员在集控指挥室监视反馈回的影像或信号以及动力电缆的敷设速度，统一交流，达到电缆施工船根据设定路由先行，动态敷设动力电缆，水下机器人动态跟随监控，做到电缆施工船、动力电缆、水下机器人三同步；第八步、在即将达到交越电缆点时，根据所计划的位置在动力电缆上安装电缆护套；
第九步、将已安装电缆护套的动力电缆敷设于海床上；第十步、由水下机器人观察电缆护套覆盖在交越点的位置；第十一步、根据观察到的误差，及时调整交越点的位置。本发明采用电缆施工船根据设计路由动态敷设动力电缆的同时，释放水下机器人进行动态监控海底动力电缆和保护套管的位置情况。在运行过程中，电缆施工船动态敷设动力电缆，水下机器人通过信号反射将自身的位置反映回电缆施工船，使电缆施工船明确水下机器人的位置，对水下机器人的动态跟踪进行调整，使得水下机器人能更好地跟随电缆施工船的运行，做到水下机器人的速度和电缆施工船保持一致，达到三位一体，三同步的作业模式方法。本发明的优点是可以适合300米以下的任何海域，完全满足水下机器人跟踪动态敷设的动力电缆，只需一艘电缆施工船完成动力电缆敷设和后检测的全部工作，对作业天气窗口要求和传统施工一样，无额外要求，完全有效地完成了动力电缆敷设动态监控要求。
图I为动力电缆敷设第一步示意图；图2为释放水下机器人ROV第二步示意图；图3为水下机器人ROV跟随电缆施工船同步运作第三、四、五步总图；图4为水下机器人ROV跟随电缆施工船同步运作第三、四、五步具体流程图。图5为电缆施工船，水下机器人R0V，动力电缆三同步施工第八、九、十步示意图。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本发明提供了一种三同步水下机器人动态实时监控动力电缆方法，其步骤为第一步、结合图1，海上平台就绪，电缆施工船I上的动力电缆端头准备好拖拉头，安装好卸扣、旋转接头等连接物，注意全部锋利边缘都需用胶带包扎防护后，将动力电缆抽拉到平台上临时固定后，电缆施工船I开始通过电缆布缆机3和双主动力转盘4控制来敷设动力电缆，速度为O. 3-0. 5公里/小时，最大目标速度I. O公里/小时，同时注意调整动力电缆敷设余量目标为O. 3 %。敷设时，要确保动力电缆放置在海床上。当电缆施工船I每前进5米时，电缆布缆机3将放出同步的5公里动力电缆。电缆张力器的张力保持在5-15千牛范围。第二步、结合图2，将水下机器人R0V2从电缆施工船I的侧面释放，释放时，注意水下机器人R0V2上的脐带信号电缆，游离避开电缆施工船I的螺旋桨推进器附近。第三步、结合图3，水下机器人R0V2利用声纳探测或者视觉观察找到敷设中的动力电缆，和动力电缆保持一段距离。这时，电缆施工船I的声波接受发射器高精度声音定位系统(High Precision Acoustic Position System,英文简称为 HiPAP),发出信号，此信号通过信号电缆传输给水下机器人R0V2,触发水下机器人R0V2的信标(Beacon)系统。第四步、结合图4，信标系统启动后，通过水下机器人R0V2的探测或者高清录像将敷设在海床上的动力电缆与水下机器人R0V2的相对位置形成反射声波信号，通过信号电缆向声波接收发射器高精度声音定位系统回传反射声波信号，声波接收发射器高精度声音 定位系统将接收到的反射声波信号传入电缆施工船I的动态定位系统，由动态定位系统DP对反射声波信号进行分析处理，计算出动力电缆的检测位置与动力电缆的设计铺设位置进行对比后，分析处理判断出水下机器人R0V2相对于动力电缆的相对位置，并将该相对位置反馈给操作水下机器人R0V2的水下机器人操作人员。第五步、结合图5，分析处理判断出水下机器人R0V2的相对位置后，电缆施工船I观察动力电缆走向和船尾之间垂直方向角度，保持10-15度之间，确保不要有多余的电缆放出。同时，船舶操作人员会将水下机器人R0V2的相对位置反映给操作水下机器人R0V2的水下机器人操作人员，便于更好地跟随电缆施工船I。第六步、电缆施工船I根据计划设定的动力电缆路由，指挥船舶动力系统进行运 作，调动侧推和螺旋桨进行相应的动作，来敷设动力电缆。第七步、电缆施工船I敷设动力电缆运动后，水下机器人R0V2不断反射声波信号，使得水下机器人R0V2的位置及时反馈回HiPAP，使得水下机器人R0V2有效的跟随电缆施工船的前进。第八步、在能见度良好状态下，采用水下机器人R0V2的高清摄像设备，将动力电缆在海底状态通过录像形式清晰反馈到船舶的集控指挥室。在能见度较差和零能见度情况下，采用多波束探测系统TSS340来对动力电缆进行跟踪。第九步、电缆部、水下设备部和甲板部在集控指挥室分别监视本部门反馈回的录像和信号以及动力电缆的敷设速度，统一交流，达到电缆先行、水下机器人R0V2跟踪，船舶跟踪，然后电缆敷设速度控制和船舶同步，做到三同步，能够动态实时监测电缆敷设的位置和电缆保护套管放置在交越点的位置。动态定位系统DP操作员、驾驶室、电缆张力器控制室，后甲板，都需密切注视船舶集成计算机电缆敷设系统(Navslack)这样全部的船上人员都可以有意识观察到张力的过大的偏差来通知其他人员变化的情况。第十步、在即将达到交越电缆点，电缆施工船I放慢释放动力电缆速度，根据动力电缆上的已标记好的尺寸，计算出交越点的位置，根据所计算出的位置上，组织甲板人员两边一组，以中心点两边各15米处开始安装电缆护套。第十一步、一边安装电缆护套，一边电缆施工船I缓缓将动力电缆进行敷设，注意动力电缆角度方向，将已安装电缆护套的动力电缆缓慢敷设在海床上。
第十二步、由水下机器人R0V2的操作人员操作使水下机器人R0V2游动，近距离观察带有电缆护套的动力电缆和原有电缆交越处的覆盖情况，是否对称覆盖在交越点的位置上。第十 步、由水下机器人R0V2调查交越点位置后，把情况汇总到集中控制室，根据观察到的误差，由电缆部人员调整计算值，输入电脑系统，进行及时调整系统中的路由列表中交越点的位置，再通知到甲板指挥人员，便于在下一交越点位置准备安装电缆护套。
权利要求
1.一种三同步水下机器人动态实时监控动力电缆方法，其步骤为 第一步、将由电缆施工船(I)的电缆仓引出的动力电缆有控制地敷设到海床上，其特征在于 第二步、将水下机器人(2)从电缆施工船(I)的侧边释放至海下； 第三步、由电缆施工船(I)的声波接收发射器高精度声音定位系统通过信号电缆向水下机器人(2)发出信号，从而触发水下机器人(2)的信标系统； 第四步、信标系统启动后，通过水下机器人(2)的探测或者高清录像将敷设在海床上的动力电缆与水下机器人(2)的相对位置形成反射声波信号，通过信号电缆向声波接收发射器高精度声音定位系统回传反射声波信号，声波接收发射器高精度声音定位系统将接收到的反射声波信号传入电缆施工船(I)的动态定位系统，由动态定位系统对反射声波信号进行分析处理，计算出动力电缆的检测位置与动力电缆的设计铺设位置进行对比后，分析处理判断出水下机器人(2)相对于动力电缆的相对位置，并将该相对位置反馈给操作水下机器人(2)的水下机器人操作人员； 第五步、电缆施工船(I)根据计划设定的动力电缆路由航行，来敷设动力电缆，在敷设过程中，水下机器人(2)与电缆施工船(I)同步运动，并不断地将反射声波信号反馈给声波接收发射器高精度声音定位系统，使得动态定位系统能及时计算出水下机器人(2)相对于动力电缆的相对位置，保证水下机器人(2)有效地跟随电缆施工船(I)前进； 第六步、在水下机器人(2)跟随电缆施工船(I)前进的过程中，在能见度良好状态下，由水下机器人(2)通过高清摄像设备将反应海底情况的影像反馈到电缆施工船(I)的集控指挥室，而在能见度较差或零能见度情况下，由水下机器人(2)通过多波束探测系统将反应海底情况的信号反馈到电缆施工船(I)的集控指挥室； 第七步、操作人员在集控指挥室监视反馈回的影像或信号以及动力电缆的敷设速度，统一交流，达到电缆施工船⑴根据设定路由先行，动态敷设动力电缆，水下机器人⑵动态跟随监控，做到电缆施工船(I)、动力电缆、水下机器人(2)三同步； 第八步、在即将达到交越电缆点时，根据所计划的位置在动力电缆上安装电缆护套； 第九步、将已安装电缆护套的动力电缆敷设于海床上； 第十步、由水下机器人(2)观察电缆护套覆盖在交越点的位置； 第十一步、根据观察到的误差，及时调整交越点的位置。
全文摘要
本发明涉及一种三同步水下机器人动态实时监控动力电缆方法，其步骤为将由电缆施工船的电缆仓引出的动力电缆有控制地敷设到海床上，其特征在于将水下机器人从电缆施工船的侧边释放至海下，在动力电缆的敷设过程中，由水下机器形成同步跟踪检测。本发明的优点是可以适合300米以下的任何海域，完全满足水下机器人跟踪动态敷设的动力电缆，只需一艘电缆施工船完成动力电缆敷设和后检测的全部工作，对作业天气窗口要求和传统施工一样，无额外要求，完全有效地完成了动力电缆敷设动态监控要求。
文档编号H02G1/10GK102832574SQ201210301279
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者仇胜美, 赵波, 徐东华 申请人:中英海底系统有限公司