CN109443228A - 海底电缆铠装层形变监测系统、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海底电缆铠装层形变监测系统、装置及方法。该系统包括：外径测量模块，用于获取待测海缆的海缆外径；控制模块，其与所述外径测量模块电连接，用于接收所述外径测量模块获取的海缆外径，并在所述海缆外径大于预设值时，判断所述待测海缆起笼并发出驱动信号；报警模块，其与所述控制模块电连接，用于接收所述驱动信号并发射起笼信号。本发明通过外径测量模块获取待测海缆的海缆外径，进而判断该待测海缆是否起笼，从而在待测海缆起笼时，通过报警模块发送起笼信号，以便提醒操作人员待测海缆起笼，进而对待测海缆进行输送的牵引机进行调整，以避免待测海缆的起笼，从而避免海缆的损坏。

Description

海底电缆铠装层形变监测系统、装置及方法

技术领域

本发明涉及海底电缆技术领域，具体而言，涉及一种海底电缆铠装层形变监测系统、装置及方法。

背景技术

海底电缆(简称海缆)相比于陆缆，其结构层多了铠装层和外被层，其中铠装层通常是采用铜丝或钢丝。

一定长度的海缆完成生产后通常放置在工厂里的储缆池中，海缆的倒缆过程是指将海缆从储缆池中利用输送机、牵引机及滑轮等将海缆输送到海缆敷设船上，再由敷设船在预定海域进行海缆敷设，海缆敷设是将海缆利用输送机等工具放置在海底的过程。

在海缆的倒缆过程和敷设过程中都是利用输送机牵引机等配合进行海缆输送，这里涉及速度配合的问题，当前端牵引机停机或速度较慢，而后端输送机速度较快时，将导致海缆的堆积，由于海缆铠装层的结构特点，这种情况下海缆的铠装层及外被层将出现起笼的情况，呈现灯笼状结构，进而损坏海缆。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种海底电缆铠装层形变监测系统、装置及方法，旨在解决现有海缆的铠装层及外被层起笼致使损坏海缆的问题。

一方面，本发明提出了一种海底电缆铠装层形变监测系统，该系统包括：外径测量模块，用于获取待测海缆的海缆外径；控制模块，其与所述外径测量模块电连接，用于接收所述外径测量模块获取的海缆外径，并在所述海缆外径大于预设值时，判断所述待测海缆起笼并发出驱动信号；报警模块，其与所述控制模块电连接，用于接收所述驱动信号并发射起笼信号。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测系统，所述报警模块包括：射频单元和报警单元；其中，所述射频单元与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块发送的驱动信号；所述射频单元通过所述报警单元发射起笼信号。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测系统，所述报警单元为报警灯，其在所述射频单元接收到所述驱动信号时点亮。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测系统，所述外径测量模块包括：照射单元，其设置于所述待测海缆的上方，并朝向所述待测海缆设置，用于对所述待测海缆进行平行光的照射；测量单元，根据所述平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆的海缆外径。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测系统，该系统还包括：图像采集模块，其与所述控制模块电连接，用于接收所述驱动信号并对所述待测海缆进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测系统，所述图像采集模块包括：工业相机和发射单元；其中，所述工业相机与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块发送的驱动信号并对所述待测海缆进行拍照；所述工业相机通过所述发射单元将拍照结果发送至移动终端。

本发明提供的海底电缆铠装层形变监测系统，将该海底电缆铠装层形变监测系统安装在待测海缆的周围，通过外径测量模块获取待测海缆的海缆外径，进而判断该待测海缆是否起笼，从而在待测海缆起笼时，通过报警模块发送起笼信号，以便提醒操作人员待测海缆起笼，进而对待测海缆进行输送的牵引机进行调整，以避免待测海缆的起笼，从而避免海缆的损坏。该系统可实现对待测海缆的实时监控，无需操作人员的实时实地值守和监控，节省了大量的劳动力。

尤其是，通过图像采集模块可在待测海缆起笼时对待测海缆和灯笼状结构进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端，以便通知操作人员进行相关处理。

另一方面，本发明提出了一种海底电缆铠装层形变监测装置，该装置包括：支撑架，用于放置所述待测海缆；设置于所述支撑架上的上述的海底电缆铠装层形变监测系统，其设置于所述待测海缆的上方，用于检测所述待测海缆的铠装层形变。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测装置，所述支撑架包括：底座；设置于所述底座上的支架；设置于所述支架上的滑动横梁，其与所述支架可滑动地相连接，所述滑动横梁与所述底座间隔设置，用于放置所述待测海缆。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测装置，所述海底电缆铠装层形变监测系统的外径测量模块设置于所述滑动横梁上，通过所述滑动横梁调节所述外径测量模块与所述待测海缆之间的相对位置。

由于海底电缆铠装层形变监测系统具有上述效果，所以具有该海底电缆铠装层形变监测系统的海底电缆铠装层形变监测装置也具有相应的技术效果。

另一方面，本发明提出了一种海底电缆铠装层形变监测方法，该方法包括：外径测量步骤，测量待测海缆的海缆外径；外径比较步骤，根据所述外径测量步骤中测量的海缆外径，并将所述海缆外径与预设值进行比较，以判断所述待测海缆是否起笼，并且，当所述海缆外径大于预设值时，判断所述待测海缆起笼；报警步骤，根据所述外径比较步骤比较结果，在所述待测海缆起笼时发出报警信息。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测方法，该方法还包括：拍照步骤，根据所述外径比较步骤比较结果，在所述海缆外径大于预设值时对所述待测海缆进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端，以便操作人员进行查看。

进一步地，上述海底电缆铠装层形变监测方法，所述外径测量步骤包括：照射子步骤，通过将照射单元设置于所述待测海缆的上方，并朝向所述待测海缆设置，以便对所述待测海缆进行平行光的照射；测量子步骤，根据所述照射子步骤中，平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆的海缆外径。

由于海底电缆铠装层形变监测系统具有上述效果，并且该海底电缆铠装层形变监测方法与海底电缆铠装层形变监测系统原理相同，故该海底电缆铠装层形变监测方法也具有相应的技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的外径测量模块的结构框图；

图3为本发明实施例提供的报警模块的结构框图；

图4为本发明实施例提供的图像采集模块的结构框图；

图5为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测装置的使用状态图；

图6为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的外径测量步骤的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

系统实施例：

参见图1，其为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测系统的结构框图。如图所示，该海底电缆铠装层形变监测系统包括：外径测量模块100、控制模块200、报警模块300和图像采集模块400；其中，

外径测量模块100用于获取待测海缆3的海缆外径。具体地，外径测量模块100可设置于待测海缆3的上方，通过对待测海缆3进行测量以获取待测海缆3的海缆外径。具体地，所述外径测量模块100可通过检测到平行光的明暗边缘位置以计算所述待测海缆3的海缆外径。

控制模块200与外径测量模块100电连接，用于接收外径测量模块100获取的海缆外径，并在所述海缆外径大于预设值时，发出驱动信号。需要说明的是，该预设值可以根据实际情况来确定例如可以近似为待测海缆的理论直径，本实施例对其不做任何限定。在所述海缆外径大于预设值时，则判断待测海缆3起笼即出现灯笼状结构4。

报警模块300与所述控制模块200电连接，用于接收所述控制模块200发送的驱动信号并发射起笼信号。具体实施时，控制模块200可以选择单片机等处理器。报警模块300的作用是向外界发送起笼信号，发射起笼信号的具体实现形式多样，起笼信号的具体方式亦多样例如可以为报警灯或蜂鸣声，本实施例对此不做任何限定。

图像采集模块400与所述控制模块200电连接，用于接收所述驱动信号并对所述待测海缆3进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端。具体地，图像采集单元模块400利用光源对待测海缆3表面提供照射，使图像采集满足需要的光照条件。优选地，通常光源以一定的角度从上至下照射在待测海缆3上，图像采集单元模块400设置在待测海缆3的垂直上方，从上向下获取待测海缆3的图像。同时，图像采集模块400将其采集的拍照结果发送至移动终端，以便操作人员通过移动终端对待测海缆3和灯笼状结构4进行监控，无需进行实时实地的监控。此处的光源可与外径测量模块100的照射单元110为同一个照射光源，移动终端可以为手机或电脑等。

本领域技术人员应当理解，本实施例中的海底电缆铠装层形变监测系统还应该设置有电源模块500，该电源模块500为上述各部件供电，电源模块500的具体设置方式为本领域技术人员所公知，故不赘述。

本实施例的海底电缆铠装层形变监测原理为：当敷设或倒缆待测海缆3时，通过外径测量模块100获取待测海缆3的海缆外径，为了判断待测海缆3是否起笼，对该海缆外径设置一预设值，当该海缆外径大于预设值时，认为待测海缆3起笼，此时，控制模块200通过报警模块300向外界发送起笼信号，进行报警。需要说明的是，本实施例中的外界可以是用于监控的上位机等，亦可通过报警灯亮或蜂鸣声进行报警。

使用时，只要将该海底电缆铠装层形变监测系统安装在待测海缆3的周围，通过外径测量模块100获取待测海缆3的海缆外径，进而判断该待测海缆3是否起笼，从而在待测海缆3起笼时，通过报警模块300发送起笼信号，以便提醒操作人员待测海缆3起笼，进而对待测海缆3进行输送的牵引机进行调整，以避免待测海缆3的起笼，从而避免海缆的损坏。该系统可实现对待测海缆3的实时监控，无需操作人员的实时实地值守和监控，节省了大量的劳动力。

尤其是，通过图像采集模块400可在待测海缆3起笼时对待测海缆3和灯笼状结构4进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端，以便通知操作人员进行相关处理。

参见图2，其为本发明实施例提供的外径测量模块的结构框图。如图所示，外径测量模块100包括：照射单元110和测量单元120；其中，

照射单元110设置于所述待测海缆3的上方，并朝向所述待测海缆3设置，用于对所述待测海缆3进行平行光的照射。具体地，照射单元110可以为LED绿色光源，通常以一定的角度从上至下照射在待测海缆3上。优选地，照射单元110设置于待测海缆3的正上方，即待测海缆3轴线的正上方，以便使得待测海缆3在其下方成像形成一明暗图案，且保证该明暗图案中待测海缆3对应的区域的距离与待测海缆3的外径相等，则此时预设值近似为待测海缆3的外径。当然，照射单元110发射的平行光亦可以一定角度照射在待测海缆3上，以便该明暗图案中待测海缆3对应的区域的距离与待测海缆3的外径相适配，通过计算在该角度下其成像的比例以便计算此时待测海缆3的外径对应的预设值，进而判断待测海缆3是否起笼。

所述测量单元120根据所述平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆3的海缆外径。具体地，测量单元120通过检测到平行光的明暗边缘位置，以便得到待测海缆3的海缆外径。当待测海缆3出现灯笼状结构4即待测海缆3起笼时，可通过平行光时计算的外径将变大。

参见图3，其为本发明实施例提供的报警模块的结构框图。如图所示，报警模块300包括：射频单元310和报警单元320；其中，射频单元310与所述控制模块200电连接，用于接收所述控制模块200发送的驱动信号。具体实施时，射频单元310可以为LC震荡电路。

射频单元310通过所述报警单元320发射起笼信号。为确保操作人员及时获取待测海缆3是否起笼，优选地，报警单元320为报警灯，其在所述射频单元310接收到所述驱动信号时点亮，以便提醒操作人员待测海缆3起笼。当然，报警单元320亦可为蜂鸣器，以便在所述射频单元310接收到所述驱动信号时发出蜂鸣声。

参见图4，其为本发明实施例提供的图像采集模块的结构框图。如图所示，图像采集模块400包括：工业相机410和发射单元420；其中，

所述工业相机410与所述控制模块200电连接，用于接收所述控制模块200发送的驱动信号并对所述待测海缆进行拍照。具体地，照射单元110对待测海缆3表面提供照射，使工业相机410进行图像采集满足需要的光照条件。优选地，照射单元110设置在待测海缆3的垂直上方，从上向下获取待测海缆3的图像，并且照射单元110可以连续采集待测海缆3尤其是对灯笼状结构4图像，以便初步获取起笼的长度。

所述工业相机410通过所述发射单元420将拍照结果发送至移动终端。发射单元420将其采集的拍照结果发送至移动终端。发射单元420可以为棍状全向天线、块状定向天线或L型433天线，当然，也可以为印刷电路板上的PCB走线。

综上，本实施例提供的海底电缆铠装层形变监测系统，将该海底电缆铠装层形变监测系统安装在待测海缆3的周围，通过外径测量模块100获取待测海缆3的海缆外径，进而判断该待测海缆3是否起笼，从而在待测海缆3起笼时，通过报警模块300发送起笼信号，以便提醒操作人员待测海缆3起笼，进而对待测海缆3进行输送的牵引机进行调整，以避免待测海缆3的起笼，从而避免海缆的损坏。该系统可实现对待测海缆3的实时监控，无需操作人员的实时实地值守和监控，节省了大量的劳动力。

尤其是，通过图像采集模块400可在待测海缆3起笼时对待测海缆3和灯笼状结构4进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端，以便通知操作人员进行相关处理。

装置实施例：

参见图5至图6，其为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测装置的优选结构。如图所示，该装置包括：支撑架1和上述海底电缆铠装层形变监测系统；其中，

支撑架1可设置于地面或其他支撑结构上，用以起支撑作用，以便通过支撑架1上放置海底电缆铠装层形变监测系统，进而对待测海缆3进行铠装层形变监测。

海底电缆铠装层形变监测系统设置于所述支撑架1上，并且，海底电缆铠装层形变监测系统设置于所述待测海缆3的上方，用于检测所述待测海缆的铠装层形变。

继续参见图5，支撑架1包括：底座11、支架12和滑动横梁13；其中，

底座11固定在地面或其他支撑结构上，以便确保该装置的稳定性，避免海底电缆铠装层形变监测系统的倾斜致使其测量不准确。同时，底座11可作为成像面，以便照射单元110照射的平行光自待测海缆3后在底座上形成明暗图案，以便确保明暗图案的清晰度，进而提高测量的准确性。

支架12设置于所述底座11上，用于将滑动横梁13支撑至预设高度，以便将海底电缆铠装层形变监测系统固定至预设高度。具体地，支架12为立柱，报警灯可设置于支架12的上端。

滑动横梁13设置于所述支架12上，并且，滑动横梁13与所述支架12可滑动地相连接，所述滑动横梁13与所述底座11间隔设置，用于放置所述待测海缆3。具体地，待测海缆3放置于底座11上，海底电缆铠装层形变监测系统的外径测量模块100设置于所述滑动横梁12上，通过所述滑动横梁3调节所述外径测量模块12与所述待测海缆3之间的相对位置，以便使得照射单元110设置于待测海缆3的垂直上方。为避免滑动横梁13与待测海缆3之间的干涉，优选地，滑动横梁13与支架沿支架12的长度方向可滑动地相连接，同时亦可调节照射单元110和待测海缆3之间的距离，以调节其成像区域。进一步优选地，滑动横梁13与支架沿滑动横梁13的长度方向可滑动地相连接，或，滑动横梁13为伸缩杆，以调节照射单元110的位置使其设置于待测海缆3的垂直上方。

参见图1至6，现对本实施例中提供的海底电缆铠装层形变监测装置的工作过程进行详细的说明：

通常将待测海缆3敷设及倒缆过程，通过将该装置布置在输送机5后端一定距离处，输送机5将待测海缆3以一定速度向前传输，但当速度不匹配时，可能导致待测海缆3的铠装层出现灯笼状结构4的情况，通过该装置来进行监测；在待测海缆3敷设及倒缆的线路上的不同位置可布置多个该装置进行不同位置的检测；

使用时，首先调整每个海底电缆铠装层形变监测装置的支撑架1，并将待测海缆3放置在底座上，调整支架12上设置的图像采集模块400和外径测量模块100至预设位置，以确保外径测量模块100设置在待测海缆3的垂直上方，且确保两者之间的距离至预设距离，预设距离可根据实际情况确定；然后，开启海底电缆铠装层形变监测系统，通过照射单元110对所述待测海缆3进行平行光的照射，同时通过测量单元120根据所述平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆3的海缆外径。进而判断该待测海缆3是否起笼，从而在待测海缆3起笼时，通过报警单元320发射起笼信号例如点亮报警灯，便提醒操作人员待测海缆3起笼，进而对待测海缆3进行输送的输送机5进行调整，以避免待测海缆3的起笼，从而避免海缆的损坏。同时，通过工业相机410对所述待测海缆3进行拍照，并通过发射单元420将拍照结果发送至操作人员的手机内。

由于海底电缆铠装层形变监测系统具有上述效果，所以具有该海底电缆铠装层形变监测系统的海底电缆铠装层形变监测装置也具有相应的技术效果。

方法实施例：

参见图7，其为本发明实施例提供的海底电缆铠装层形变监测方法的流程示意图。如图所示，该方法包括如下步骤：

外径测量步骤S1，测量待测海缆的海缆外径。

外径比较步骤S2，根据所述外径测量步骤中测量的海缆外径，并将所述海缆外径与预设值进行比较，以判断所述待测海缆是否起笼，并且，当所述海缆外径大于预设值时，判断所述待测海缆起笼。

报警步骤S3，根据所述外径比较步骤比较结果，在所述海缆外径大于预设值即所述待测海缆起笼时发出报警信息。

拍照步骤S4，根据所述外径比较步骤比较结果，在所述海缆外径大于预设值时对所述待测海缆进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端，以便操作人员进行查看。

其中，报警步骤S3和拍照步骤S4之间没有先后顺序。

参见图8，其为本发明实施例提供的外径测量步骤的流程示意图。如图所示，外径测量步骤S1包括如下子步骤：

照射子步骤S11，通过将照射单元设置于所述待测海缆的上方，并朝向所述待测海缆设置，以便对所述待测海缆进行平行光的照射。

测量子步骤S12，根据所述照射子步骤S11中，平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆的海缆外径。

需要说明的是，由于本实施例中的监测方法及监测系统原理相同，相关之处可以相互参照。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种海底电缆铠装层形变监测系统，其特征在于，包括：

外径测量模块，用于获取待测海缆的海缆外径；

控制模块，其与所述外径测量模块电连接，用于接收所述外径测量模块获取的海缆外径，并在所述海缆外径大于预设值时，判断所述待测海缆起笼并发出驱动信号；

报警模块，其与所述控制模块电连接，用于接收所述驱动信号并发射起笼信号。

2.根据权利要求1所述的海底电缆铠装层形变监测系统，其特征在于，所述报警模块包括：射频单元和报警单元；其中，

所述射频单元与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块发送的驱动信号；

所述射频单元通过所述报警单元发射起笼信号。

3.根据权利要求2所述的海底电缆铠装层形变监测系统，其特征在于，

所述报警单元为报警灯，其在所述射频单元接收到所述驱动信号时点亮。

4.根据权利要求1至3任一项所述的海底电缆铠装层形变监测系统，其特征在于，所述外径测量模块包括：

照射单元，其设置于所述待测海缆的上方，并朝向所述待测海缆设置，用于对所述待测海缆进行平行光的照射；

测量单元，根据所述平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆的海缆外径。

5.根据权利要求1至3任一项所述的海底电缆铠装层形变监测系统，其特征在于，还包括：

图像采集模块，其与所述控制模块电连接，用于接收所述驱动信号并对所述待测海缆进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端。

6.根据权利要求4所述的海底电缆铠装层形变监测系统，其特征在于，所述图像采集模块包括：工业相机和发射单元；其中，

所述工业相机与所述控制模块电连接，用于接收所述控制模块发送的驱动信号并对所述待测海缆进行拍照；

所述工业相机通过所述发射单元将拍照结果发送至移动终端。

7.一种海底电缆铠装层形变监测装置，其特征在于，包括：

支撑架，用于放置所述待测海缆；

设置于所述支撑架上的如权利要求1至6任一项所述的海底电缆铠装层形变监测系统，其设置于所述待测海缆的上方，用于检测所述待测海缆的铠装层形变。

8.根据权利要求7所述的海底电缆铠装层形变监测装置，其特征在于，所述支撑架包括：

底座；

设置于所述底座上的支架；

设置于所述支架上的滑动横梁，其与所述支架可滑动地相连接，所述滑动横梁与所述底座间隔设置，用于放置所述待测海缆。

9.根据权利要求8所述的海底电缆铠装层形变监测装置，其特征在于，

所述海底电缆铠装层形变监测系统的外径测量模块设置于所述滑动横梁上，通过所述滑动横梁调节所述外径测量模块与所述待测海缆之间的相对位置。

10.一种海底电缆铠装层形变监测方法，其特征在于，包括：

外径测量步骤，测量待测海缆的海缆外径；

外径比较步骤，根据所述外径测量步骤中测量的海缆外径，并将所述海缆外径与预设值进行比较，以判断所述待测海缆是否起笼，并且，当所述海缆外径大于预设值时，判断所述待测海缆起笼；

报警步骤，根据所述外径比较步骤比较结果，在所述待测海缆起笼时发出报警信息。

11.根据权利要求10所述的海底电缆铠装层形变监测方法，其特征在于，还包括：

拍照步骤，根据所述外径比较步骤比较结果，在所述海缆外径大于预设值时对所述待测海缆进行拍照，并将拍照结果发送至移动终端，以便操作人员进行查看。

12.根据权利要求10或11所述的海底电缆铠装层形变监测方法，其特征在于，所述外径测量步骤包括：

照射子步骤，通过将照射单元设置于所述待测海缆的上方，并朝向所述待测海缆设置，以便对所述待测海缆进行平行光的照射；

测量子步骤，根据所述照射子步骤中，平行光的明暗边缘位置计算所述待测海缆的海缆外径。