基于矢量磁测的水下管线路由技术研究

发布时间：2021-01-13 00:48

　　海底管线的位置及走向对新管线铺设、港口建设、桥梁修建、管线维护等海上工程的施工具有重大参考意义。由于海底管线的路由易受深海复杂环境的影响,因此用于探明水下管线路由的各种水下管线路由技术应运而生。传统的水下管线路由技术包括船载仪器探测、有缆水下机器人、潜水探测等,其在路由作业时需要母船支持、受水深影响较大而且系统较为复杂。因此,传统探测方式成本高、应用范围小、路由效率较低。综合考虑上述的应用背景及技术问题,本文研制了一种基于矢量磁测的水下管线路由系统。该系统以三分量磁传感器为探测单元,通过探测管线中载波电流产生的磁场来对水下管线进行定位。系统利用管线的定位信息对管道进行自主追踪。系统对管线进行追踪的同时,系统上搭载的水下定位系统记录系统的实时位置。路由作业时,系统的运行轨迹即为水下管线的路由。该系统不仅结构简单、路由成本低、效率高,而且能够自主地对水下管线进行跟踪。在路由系统的设计过程中,本文首先明确了课题的研究背景和意义,对国内外相关研究进行了深入的了解,并对比了几种常见的水下管线路由技术。接着,本文对水下管线路由技术的原理展开研究,分析了水下管线的磁场模型,推导出基于三分量磁传感器对... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多波束工作示意图

杭州电子科技大学硕士学位论文3仪器相比，拖曳式磁力仪测量对母船要求相对较低，普通的小船亦可进行作业，目前国内已经开始使用无人船拖曳式磁力仪进行管线测量。但是这种拖曳式磁力仪测量作业的效率很低，需要在与管线垂直方向拖曳作业多次来获取多个管线的位置点才能最终获取管线的路由[3]。下图是质子磁力仪垂直经过管线上方的磁异常曲线。图1.2拖曳磁力仪磁异常曲线(3)基于磁阵列的水下管线路由系统，磁阻磁力仪组成的磁阵列作为路由系统的核心。磁阵列系统负责探测海底管线的相对位置，然后将管线位置信息传给母船，母船上的操作人员根据传回的信息进行判断，然后控制ROV运动。由于线缆和绳索的限制，母船需要随着ROV的运动而运动。在图1.3为磁阵列管线路由系统工作示意图。图1.3磁阵列管线路由系统工作示意图(4)TSS350海底管线追踪系统，TSS350是英国TSS公司生产的海底电缆追踪系统可以实现对海底通电电缆的实时自主追踪[4][5]，该系统可以搭载在ROV上。其探测原理是，通过测量带电电缆产生的交变磁场在空间上的几何分布，从磁场的分布来计算电缆的相对位置和埋深。在探测时需要提前给管线供已知频率的电流信号，然后测量该已知频率电流所产生的磁

杭州电子科技大学硕士学位论文3仪器相比，拖曳式磁力仪测量对母船要求相对较低，普通的小船亦可进行作业，目前国内已经开始使用无人船拖曳式磁力仪进行管线测量。但是这种拖曳式磁力仪测量作业的效率很低，需要在与管线垂直方向拖曳作业多次来获取多个管线的位置点才能最终获取管线的路由[3]。下图是质子磁力仪垂直经过管线上方的磁异常曲线。图1.2拖曳磁力仪磁异常曲线(3)基于磁阵列的水下管线路由系统，磁阻磁力仪组成的磁阵列作为路由系统的核心。磁阵列系统负责探测海底管线的相对位置，然后将管线位置信息传给母船，母船上的操作人员根据传回的信息进行判断，然后控制ROV运动。由于线缆和绳索的限制，母船需要随着ROV的运动而运动。在图1.3为磁阵列管线路由系统工作示意图。图1.3磁阵列管线路由系统工作示意图(4)TSS350海底管线追踪系统，TSS350是英国TSS公司生产的海底电缆追踪系统可以实现对海底通电电缆的实时自主追踪[4][5]，该系统可以搭载在ROV上。其探测原理是，通过测量带电电缆产生的交变磁场在空间上的几何分布，从磁场的分布来计算电缆的相对位置和埋深。在探测时需要提前给管线供已知频率的电流信号，然后测量该已知频率电流所产生的磁


本文编号：2973878