CN111854704A - 一种海洋地球物理综合调查系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海洋地球物理综合调查系统，包括数据控制平台用于综合调查系统的数据采集、预处理、以及信息的实时显示，单波束测深仪系统用于检查多波束水深数据的准确性，多波束测深仪系统用于探测海管路，浅地层剖面仪系统用于探测埋藏的海管和海底异常地质，侧扫声呐系统用于探测海底地貌、裸露悬空海管状态及位置、障碍物，磁力仪系统用于探测位于地质断裂的海管，基线水下定位系统用于对水下运动目标进行定位。本发明解决了以往海管调查工序复杂、精准度低、耗时长的问题，方便使用人员对海管的状态形成全面、彻底和准确的判断，值得在海洋测绘技术领域推广与使用。
Description
技术领域
本发明涉及海洋测绘技术领域，具体涉及一种海洋地球物理综合调查系统。
背景技术
随着人类社会的不断发展，从陆地走向海洋已成为世界发展的新方向和必由之路。海洋地球物理调查是进行一切海洋活动的急先锋，其中高质量、高效率在海洋地球物理调查在领域尤为重要，特别是应急抢险项目对高效性的要求尤为突出。此外，在海洋石油开发工程中，油气资源的传输主要是通过海管来实现的。在海管的铺设过程中，需将海管埋藏在海床下方，以保护海管免受流水侵蚀。然而，在长期的使用过程中，因受海底底流和其他各方面因素的影响，海管上方所铺盖的泥土会随着底流被冲刷带走，进而导致海管露出泥面，暴露在海水之中，更有甚者会悬空在海底，造成海管外层遭受侵蚀，海洋生态遭到破坏。因此，定期对使用中的海管进行检测，确定海管当前的使用状态，并根据检测结果制定维修方案在海洋石油开发过程中是必不可少的。
现有的海洋物理调查系统都是单一、独立的系统，不能同时获得多种海洋地理信息数据。例如工作人员在施工过程中对于海管的检测是分散进行的，其通过多种设备仪器，将海管检测划分为勘察海管周边地形，确定问题海管状态、位置及其周边障碍物，探测海管所在地地质等多个项目，并根据不同项目配以不同系统进行探测，探测工序复杂、仪器所需空间大且难以对海管当前的使用状态形成全面、彻底和准确的判断。此外，很多应急项目，也需要施工人员通过不同调查设备进行多次调查才能做出决策方案，大大降低了应急项目的时效性。
针对上述背景技术中的问题，本发明旨在提供一种海洋地球物理综合调查系统。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种海洋地球物理综合调查系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种海洋地球物理综合调查系统，包括数据控制平台、单波束测深仪系统、多波束测深仪系统、浅地层剖面仪系统、侧扫声呐系统、磁力仪系统和基线水下定位系统，所述单波束测深仪系统、所述多波束测深仪系统、所述浅地层剖面仪系统、所述侧扫声呐系统、所述磁力仪系统、所述基线水下定位系统与数据控制平台均为电性连接，所述数据控制平台用于综合调查系统的数据采集、预处理、以及信息的实时显示，所述单波束测深仪系统用于检查多波束水深数据的准确性，所述多波束测深仪系统用于探测海管路，所述浅地层剖面仪系统用于探测埋藏的海管和海底异常地质，所述侧扫声呐系统用于探测海底地貌、裸露悬空海管状态及位置、障碍物，所述磁力仪系统用于探测位于地质断裂的海管，所述基线水下定位系统用于对水下运动目标进行定位。
本发明中，优选地，还包括扫描声呐系统，所述扫描声呐系统用于局部海域的精细化地貌调查。
本发明中，优选地，所述单波束测深仪系统、所述多波束测深仪系统、所述浅地层剖面仪系统、所述侧扫声呐系统、所述磁力仪系统和所述基线水下定位系统均通过物理集成搭载在水下设备搭载平台上，所述单波束测深仪系统、所述多波束测深仪系统、所述浅地层剖面仪系统、所述侧扫声呐系统、所述磁力仪系统和所述基线水下定位系统用于扫测并采集数据并将采集到的数据上传至所述数据控制平台进行数据分析。
本发明中，优选地，所述数据控制平台包括若干远端数据中心和若干显示屏，所述单波束测深仪系统、所述多波束测深仪系统、所述浅地层剖面仪系统、所述侧扫声呐系统、所述磁力仪系统和所述基线水下定位系统均对应配置有一所述远端数据中心和一所述显示屏。
本发明中，优选地，所述多波束测深仪系统包括多波束声学子系统、差分卫星定位系统、姿态传感器、验潮仪和声速剖面仪，所述差分卫星定位系统用于提供大地坐标，所述姿态传感器用于提供测量船体的姿态数据，所述验潮仪用于提供测海区潮位数据，所述声速剖面仪用于提供测海区声速剖面数据。
本发明中，优选地，所述船体的姿态数据包括横摇、纵摇、艏向升沉。
本发明中，优选地，所述浅地层剖面仪系统包括换能器、放大电路、时钟单元、罗经单元、运动位姿传感器、模数转换器、数字信号处理器和温度传感器，所述换能器用于向目标物发射声波信号并接受所述目标物散射回的声波信号，所述放大电路用于对声波信号进行放大处理，经过放大处理后的声波信号经由所述时钟单元测量其往返时间，所述罗经单元用于测定方向，所述模数转换器和所述数字信号处理器用于处理返回的声学信号并分析其多普勒频移，所述温度传感器用于校正声速的偏差。
本发明中，优选地，所述浅地层剖面仪系统的型号设置为RTDA040。
一种海洋地球物理综合调查系统的数据处理方法，包括如下步骤：
1)将系统硬件设备采集的数字信号输入到数据控制平台系统的输入缓冲区；
2)对输入缓冲区的数字信号进行读取并进行预处理；
3)通过标识符对采集的数据进行读写计算处理，及时更新缓冲区数据；
4)利用数据的相关性对数据进行融合叠加；
5)将处理完成的计算结果输出，生成报告。
本发明中，优选地，所述标识符包括时间戳或位置信息。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)通过设置单波束测深仪系统、多波束测深仪系统、浅地层剖面仪系统、侧扫声呐系统、磁力仪系统、基线水下定位系统均通过物理集成搭载在水下设备搭载平台上且与数据控制平台均为电性连接，分别扫测并采集数据并将采集到的数据上传到数据控制平台进行数据分析，能够实现海洋地球物理综合调查，并通过数据控制平台收集调查信息并汇总，避免了数据在转移过程中发生丢失和错乱，为项目提供了更为精准的调查数据、综合分析。通过物理集成固定的方式，节省了设备安装与拆卸的时间，实现了一次校准多次探测，减少了设备探测的误差，提高了工作效率；其次，通过集成数据控制平台，提高了数据观察、比对的效率，有效避免勘测数据在转移过程中发生丢失和错乱的风险，为海管调查提供准确的数据支撑；再次，通过各个调查系统的集成有效减少了仪器空间占有率，为船舶多功能运用提供了解决方案，节约项目成本，在保障经济效益的同时为使用者提供准确、详细地调查海管在位状态，分析所存在的风险并确定下一步需要重点治理防护的内容提供了有效信息。
(2)由于数据控制平台包括若干远端数据中心和若干显示屏，单波束测深仪系统、多波束测深仪系统、浅地层剖面仪系统、侧扫声呐系统、磁力仪系统和基线水下定位系统均对应配置有一远端数据中心和一显示屏，各系统测量的海底地形、地貌，海管裸露悬空情况以及具体位置等情况信息能够通过数据控制平台的远端数据中心上传，并通过显示屏进行实时显示，为工作人员提供数据参考并根据显示综合分析数据，确定海底地貌、裸露悬空海管状态及位置，以及水下障碍物位置。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种海洋地球物理综合调查系统的结构原理框图；
图2是本发明的一种海洋地球物理综合调查系统的多波束测深仪系统的原理框图；
图3一种海洋地球物理综合调查系统的浅地层剖面仪系统的原理框图。
图中：1、数据控制平台；11、远端数据中心；12、显示屏；2、单波束测深仪系统；3、多波束测深仪系统；31、多波束声学子系统；32、差分卫星定位系统；33、姿态传感器；34、验潮仪；35、声速剖面仪；4、浅地层剖面仪系统；41、换能器；42、放大电路；43、时钟单元；44、罗经单元；45、运动位姿传感器；46、模数转换器；47、数字信号处理器；48、温度传感器；5、侧扫声呐系统；6、磁力仪系统；7、基线水下定位系统；8、水下设备搭载平台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图3所示，本发明提供一种海洋地球物理综合调查系统，包括数据控制平台1、单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6和基线水下定位系统7，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6、基线水下定位系统7与数据控制平台1均为电性连接，数据控制平台1用于综合调查系统的数据采集、预处理、以及信息的实时显示，单波束测深仪系统2用于检查多波束水深数据的准确性，多波束测深仪系统3用于探测海管路，浅地层剖面仪系统4用于探测埋藏的海管和海底异常地质，侧扫声呐系统5用于探测海底地貌、裸露悬空海管状态及位置、障碍物，磁力仪系统6用于探测位于地质断裂的海管，基线水下定位系统7用于对水下运动目标进行定位。
在本实施例中，进一步地，还包括扫描声呐系统，扫描声呐系统用于局部海域的精细化地貌调查，对局部关键位置探测效果尤其明显。
在本实施例中，进一步地，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6和基线水下定位系统7均通过物理集成搭载在水下设备搭载平台8上，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6和基线水下定位系统7用于扫测并采集数据并将采集到的数据上传至数据控制平台1进行数据分析。
在本实施例中，进一步地，数据控制平台1包括若干远端数据中心11和若干显示屏12，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6和基线水下定位系统7均对应配置有一远端数据中心11和一显示屏12。
在本实施例中，进一步地，多波束测深仪系统3包括多波束声学子系统31、差分卫星定位系统32、姿态传感器33、验潮仪34和声速剖面仪35，差分卫星定位系统32用于提供大地坐标，姿态传感器33用于提供测量船体的姿态数据，验潮仪34用于提供测海区潮位数据，声速剖面仪35用于提供测海区声速剖面数据。
在本实施例中，进一步地，船体的姿态数据包括横摇、纵摇、艏向升沉。
在本实施例中，进一步地，浅地层剖面仪系统4包括换能器41、放大电路42、时钟单元43、罗经单元44、运动位姿传感器45、模数转换器46、数字信号处理器47和温度传感器48，换能器41用于向目标物发射声波信号并接受目标物散射回的声波信号，放大电路42用于对声波信号进行放大处理，经过放大处理后的声波信号经由时钟单元43测量其往返时间，罗经单元44用于测定方向，模数转换器46和数字信号处理器47用于处理返回的声学信号并分析其多普勒频移，温度传感器48用于校正声速的偏差。
在本实施例中，进一步地，浅地层剖面仪系统4的型号设置为RTDA040。
一种海洋地球物理综合调查系统的数据处理方法，包括如下步骤：
1)将系统硬件设备采集的数字信号输入到数据控制平台1系统的输入缓冲区；
2)对输入缓冲区的数字信号进行读取并进行预处理；
3)通过标识符对采集的数据进行读写计算处理，及时更新缓冲区数据；
4)利用数据的相关性对数据进行融合叠加；
5)将处理完成的计算结果输出，生成报告。
在本实施例中，进一步地，标识符包括时间戳或位置信息。
本发明的工作原理和工作过程如下：工作时，工作人员将作业船驶至施工区域后，施工人员可根据实际具体需求，同时打开单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6、基线水下定位系统7等设备，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6、基线水下定位系统7和数据控制平台1均为电性连接，数据控制平台1用于综合调查系统的数据采集、预处理、以及信息的实时显示，单波束测深仪系统2用于检查多波束水深数据的准确性，多波束测深仪系统3用于探测海管路，浅地层剖面仪系统4用于探测埋藏的海管和海底异常地质，侧扫声呐系统5用于探测海底地貌、裸露悬空海管状态及位置、障碍物，磁力仪系统6用于探测位于地质断裂的海管，基线水下定位系统7用于对水下运动目标进行定位，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6、基线水下定位系统7均通过物理集成搭载在水下设备搭载平台8上，克服了排列方式的设计缺陷，减小了各系统信号之间的相互干扰，分别扫测并采集各系统数据并将采集到的数据上传到数据控制平台1进行数据分析，能够实现海洋地球物理综合调查，并通过数据控制平台1收集调查信息并汇总，避免了数据在转移过程中发生丢失和错乱，为项目提供了更为精准的调查数据、综合分析。由于数据控制平台1包括若干远端数据中心11和若干显示屏12，单波束测深仪系统2、多波束测深仪系统3、浅地层剖面仪系统4、侧扫声呐系统5、磁力仪系统6和基线水下定位系统7均对应配置有一远端数据中心11和一显示屏12，各系统测量的海底地形、地貌，海管裸露悬空情况以及具体位置等情况信息能够通过数据控制平台1的远端数据中心11上传，并通过显示屏12进行实时显示，为工作人员提供数据参考并根据显示综合分析数据，确定海底地貌、裸露悬空海管状态及位置，以及水下障碍物位置。
多波束测深仪系统3是于上世纪70年代在回声测深技术的基础上发展而来的，随着技术的成熟，先后出现了产品化的浅、中、深水多波束系统。顾名思义，多波束测深系统在与航迹垂直的平面内一次能够给出几十个甚至上百个深度，获得一定宽度的全覆盖水深条带，所以它能精确快速地测出沿航线一定宽度水下目标的大小、形状和高低变化，从而比较可靠的描绘出海底地形地貌的精细特征。与单波束回声测深仪相比，多波束测深系统具有测量范围大、速度快、精度和效率高、记录数字化和实时自动绘图等优点。多波束测深仪以一定的频率发射沿航迹方向开角窄(θT)而垂直航迹方向开角宽的波束,形成一个扇形声传播区。多个接收波束横跨与船龙骨垂直的发射扇区,接收波束垂直航迹方向窄(θR),而沿航迹方向的波束宽度取决于使用的纵摇稳定方法。单个发射波束与接收波束的交叉区域称为足印，一个发射和接收循环通常称为一个声脉冲，一个声脉冲获得的所有足印的覆盖宽度称为一个测幅，每个声脉冲中包含数十个波束,这些波束对应测量点的水深值就组成了垂直于航迹的水深条带。将波束的实际传播路径进行微分,则波束脚印在船体坐标系下的点位(x,y,z)可表达为：
z＝z0+∫C(z)cos(θ(z))dz，x＝x0+∫C(z)sin(θ(z))dz，y＝0
其中，x和y作为位置信息，z为水深信息，根据多波束测深仪系统3的工作原理得到整个测深条带内所有波束对应的位置和水深数据，探测海管路由周边的水下地形以及通过水深数据生成二维和三维地域图，并将所生成效果图及数据传至数据控制平台，可直观的查看裸露悬空的海管状态。
多波束测深仪系统3包括多波束声学子系统31、差分卫星定位系统32、姿态传感器33、验潮仪34和声速剖面仪35，差分卫星定位系统32用于提供大地坐标，姿态传感器33用于提供测量船体的姿态数据，验潮仪34用于提供测海区潮位数据，声速剖面仪35用于提供测海区声速剖面数据，其中，船体的姿态数据包括横摇、纵摇、艏向升沉。多波束测深仪系统3在测量断面内可形成十几个至上百个测点的条幅式测深数据，几百个甚至上千个反向散射数据，相较于单波束测深仪而言，多波束测深仪系统3具有扫幅宽、密度大的优势，实现了从点到线测量到从线到面的测量条件，具有较为突出的技术进步意义，适用于探测水下地形，进而获得较高精度的三维地形图。
浅地层剖面仪系统4包括换能器41、放大电路42、时钟单元43、罗经单元44、运动位姿传感器45、模数转换器46、数字信号处理器47和温度传感器48，换能器41用于向目标物发射声波信号并接受目标物散射回的声波信号，放大电路42用于对声波信号进行放大处理，经过放大处理后的声波信号经由时钟单元43测量其往返时间，罗经单元44用于测定方向，模数转换器46和数字信号处理器47用于处理返回的声学信号并分析其多普勒频移，温度传感器48用于校正声速的偏差。浅地层剖面仪系统4采用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)，浅地层剖面仪系统4的型号设置为RTDA040。浅地层剖面仪系统4的工作原理是主要是通过换能器41将控制信号转换为不同频率(一般在100Hz-10kHz之间)的声波脉冲向海底发射，该声波在海水和沉积层传播过程中遇到声阻抗界面,经反射返回换能器41转换为模拟或数字信号后记录下来，并输出为能够反映地层声学特征的记录剖面。用于测量河流、水渠或下载海峡的流量，该仪器性能十分稳定，是一种快速有效地测流装置，当安装有ADCP的探测船从河流某断面一侧航行至另一侧时，就能在几分钟内即刻测出河流流量，比传统的流速仪测量提高效率几十倍。
换能器41和ADCP轴线形成一定夹角，换能器41既作为发射器又作为接收器，换能器41发射的声波信号集中于较窄的范围光束，换能器41发射固定频率的声波,然后聆听被水体中颗粒物散射回来的声波，假定颗粒物的运动速度和水体流速相同,当颗粒物的运动方向是接近换能器41时,换能器41聆听到的回波频率比发射波的频率高；当颗粒物的运动方向是背离换能器41时,换能器41聆听到的回波频率比发射波的频率低。声学多普勒频移,即发射声波频率与回波频率之差由下式确定：
其中Fd为声学多普勒频移，F为发射声波频率，V为颗粒物沿光束方向的移动速度，C为声波在水中的传播速度。浅地层剖面仪系统4用于探测埋藏的海管、海底异常地质并生成图片数据，该图片数据通过数据控制平台1上传至远端数据中心11，以便后续形成海管埋深剖面图。
侧扫声呐系统5用于探测海底地貌、裸露悬空海管状态及位置、障碍物，侧扫声呐系统5分为换能器线阵和主机两部分，换能器线阵一般安装在活动的载体上，如可拖曳的拖鱼、水下机器人等，也可以固定安装在船壳上或工作船侧边的其他固定仪器(如测深仪或多波束上，但以拖鱼为主)，而主机则固定在工作船上，用于记录、处理和输出声学图像。随着技术的进步，侧扫声钠系统的记录方式已经由原来的模拟信号发展为数字信号，数字图像处理技术得到应用并开发出相应的处理软件。
磁力仪系统6主要用于探测管径较小或因地质较硬无法分辨的海管，磁力仪系统6可以采用质子旋进式、欧弗豪塞式和光泵式等不同类型的磁力仪系统6，其各自磁力仪系统6的工作原理不同，其中，质子旋进式磁力仪工作原理是利用质子旋进频率和地磁场的关系来测量磁场的。根据地磁场与质子旋进频率的关系T＝23.4874f，只要测量出质子旋进频率f,就可以得到地磁场T的大小。欧弗豪塞式磁力仪是在质子旋进式磁力仪基础上发展而来的，尽管它仍基于质子自旋共振原理，但在多方面与标准质子旋进式磁力仪相比有很大改进，其带宽更大、耗电更少，灵敏度比标准质子磁力仪高一个数量级。光泵式磁力仪的工作原理是建立在塞曼效应基础之上，利用拉莫尔频率与环境磁场间精确的比例关系来测量磁场的，可根据实际测量的需求选择不同类型的磁力仪完成测量。
基线水下定位系统7用于水下运动目标精确定位，可提供潜水员及其它水下运动目标的实时位置信息。
水下设备搭载平台8用于物理搭载集成各系统且实现数据的采集，并将数据上传至相关的数据控制平台1，数据控制平台1用于分析并记录来自水下设备搭载平台8的数据信息。
具体的海洋地球物理综合调查系统的数据处理方法包括如下步骤：
1)将系统硬件设备采集的数字信号输入到数据控制平台1系统的输入缓冲区；
2)对输入缓冲区的数字信号进行读取并进行预处理；
3)通过标识符对采集的数据进行读写计算处理，及时更新缓冲区数据，将处理结果实时反馈到显示屏进行界面展示，供现场作业人员参考，从而做到有针对性的测量，同时可以对遗漏或质量不合格的部分进行及时的补测，保障项目的完整性；
4)利用数据的相关性对数据进行融合叠加，利用数据的相关共性，例如时间同步、特征点线面等对数据进行融合叠加；
5)将处理完成的计算结果输出，生成报告。
其中，标识符包括时间戳或位置信息，信号处理通过功率谱分析及傅里叶变换的方法，将各设备采集的信号进行整合、融合处理；此外，设计典型的模拟滤波器对假信号予以剔除，进而提高数据质量。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，包括数据控制平台(1)、单波束测深仪系统(2)、多波束测深仪系统(3)、浅地层剖面仪系统(4)、侧扫声呐系统(5)、磁力仪系统(6)和基线水下定位系统(7)，所述单波束测深仪系统(2)、所述多波束测深仪系统(3)、所述浅地层剖面仪系统(4)、所述侧扫声呐系统(5)、所述磁力仪系统(6)、所述基线水下定位系统(7)与数据控制平台(1)均为电性连接，所述数据控制平台(1)用于综合调查系统的数据采集、预处理、以及信息的实时显示，所述单波束测深仪系统(2)用于检查多波束水深数据的准确性，所述多波束测深仪系统(3)用于探测海管路，所述浅地层剖面仪系统(4)用于探测埋藏的海管和海底异常地质，所述侧扫声呐系统(5)用于探测海底地貌、裸露悬空海管状态及位置、障碍物，所述磁力仪系统(6)用于探测位于地质断裂的海管，所述基线水下定位系统(7)用于对水下运动目标进行定位。
2.根据权利要求1所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，还包括扫描声呐系统，所述扫描声呐系统用于局部海域的精细化地貌调查。
3.根据权利要求1所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，所述单波束测深仪系统(2)、所述多波束测深仪系统(3)、所述浅地层剖面仪系统(4)、所述侧扫声呐系统(5)、所述磁力仪系统(6)和所述基线水下定位系统(7)均通过物理集成搭载在水下设备搭载平台(8)上，所述单波束测深仪系统(2)、所述多波束测深仪系统(3)、所述浅地层剖面仪系统(4)、所述侧扫声呐系统(5)、所述磁力仪系统(6)和所述基线水下定位系统(7)用于扫测并采集数据并将采集到的数据上传至所述数据控制平台(1)进行数据分析。
4.根据权利要求1所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，所述数据控制平台(1)包括若干远端数据中心(11)和若干显示屏(12)，所述单波束测深仪系统(2)、所述多波束测深仪系统(3)、所述浅地层剖面仪系统(4)、所述侧扫声呐系统(5)、所述磁力仪系统(6)和所述基线水下定位系统(7)均对应配置有一所述远端数据中心(11)和一所述显示屏(12)。
5.根据权利要求1所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，所述多波束测深仪系统(3)包括多波束声学子系统(31)、差分卫星定位系统(32)、姿态传感器(33)、验潮仪(34)和声速剖面仪(35)，所述差分卫星定位系统(32)用于提供大地坐标，所述姿态传感器(33)用于提供测量船体的姿态数据，所述验潮仪(34)用于提供测海区潮位数据，所述声速剖面仪(35)用于提供测海区声速剖面数据。
6.根据权利要求5所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，所述船体的姿态数据包括横摇、纵摇、艏向升沉。
7.根据权利要求1所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，所述浅地层剖面仪系统(4)包括换能器(41)、放大电路(42)、时钟单元(43)、罗经单元(44)、运动位姿传感器(45)、模数转换器(46)、数字信号处理器(47)和温度传感器(48)，所述换能器(41)用于向目标物发射声波信号并接受所述目标物散射回的声波信号，所述放大电路(42)用于对声波信号进行放大处理，经过放大处理后的声波信号经由所述时钟单元(43)测量其往返时间，所述罗经单元(44)用于测定方向，所述模数转换器(46)和所述数字信号处理器(47)用于处理返回的声学信号并分析其多普勒频移，所述温度传感器(48)用于校正声速的偏差。
8.根据权利要求1所述的一种海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，所述浅地层剖面仪系统(4)的型号设置为RTDA040。
9.一种海洋地球物理综合调查系统的数据处理方法，采用如权利要求1至7中任一项所述的海洋地球物理综合调查系统，其特征在于，包括如下步骤：
1)将系统硬件设备采集的数字信号输入到数据控制平台(1)系统的输入缓冲区；
2)对输入缓冲区的数字信号进行读取并进行预处理；
3)通过标识符对采集的数据进行读写计算处理，及时更新缓冲区数据；
4)利用数据的相关性对数据进行融合叠加；
5)将处理完成的计算结果输出，生成报告。
10.根据权利要求9所述的一种海洋地球物理综合调查系统的数据处理方法，其特征在于，所述标识符包括时间戳或位置信息。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112560229A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-26 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种浅地层剖面仪数据快速处理方法 |
| CN112609753A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-06 | 上海振华重工启东海洋工程股份有限公司 | 一种带下浮体的海洋平台插桩区域扫测方法 |
| CN113433535A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-24 | 中国舰船研究设计中心 | 一种适用于无人艇的声呐换能器舱 |
| CN113640808A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-12 | 深圳中海油服深水技术有限公司 | 浅水区海底电缆埋深探测方法及装置 |
| CN114114362A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-03-01 | 山东科技大学 | 一种基于协同编队系统的海底地形勘察系统及工作方法 |
| CN114755667A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-15 | 山东海慧勘察测绘有限公司 | 一种海洋测绘水下目标三维可视化处理系统 |
| CN114932975A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-08-23 | 华创海洋科技(舟山)有限公司 | 一种十字阵多波束测深仪的定位装置及其定位方法 |
| CN115755068A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 广东智能无人系统研究院 | 一种海底管线状态在线智能诊断系统 |
| CN116299307A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-06-23 | 威海凯思信息科技有限公司 | 一种海洋数据探测方法及装置 |
| CN116482335A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-07-25 | 中国冶金地质总局第二地质勘查院 | 一种海砂矿勘查方法 |
| CN117572430A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-20 | 自然资源部第二海洋研究所 | 一种采矿羽流再沉积厚度面域探测装置和方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103033814A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-10 | 中国船舶重工集团公司第七一○研究所 | 一种用于声纳探测定位的多源数据融合平台及方法 |
| CN104502915A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 河海大学常州校区 | 基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法及系统 |
| CN208013752U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-10-26 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种海管维护施工可视化监测指挥系统 |
| CN208012618U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-10-26 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种海管调查系统 |
| CN108896997A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-27 | 国家海洋局第海洋研究所 | 复杂地形条件下侧扫声呐探测结果改正方法 |
-
2020
- 2020-07-15 CN CN202010683482.0A patent/CN111854704A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103033814A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-10 | 中国船舶重工集团公司第七一○研究所 | 一种用于声纳探测定位的多源数据融合平台及方法 |
| CN104502915A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 河海大学常州校区 | 基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法及系统 |
| CN208013752U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-10-26 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种海管维护施工可视化监测指挥系统 |
| CN208012618U (zh) * | 2018-02-05 | 2018-10-26 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种海管调查系统 |
| CN108896997A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-27 | 国家海洋局第海洋研究所 | 复杂地形条件下侧扫声呐探测结果改正方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 黄必桂等: "海洋石油平台附近已建海底管道探测方法概述", 《中国海洋平台》, no. 03, 28 June 2016 (2016-06-28), pages 1 * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112560229A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-26 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种浅地层剖面仪数据快速处理方法 |
| CN112560229B (zh) * | 2020-11-30 | 2023-05-05 | 天津市陆海测绘有限公司 | 一种浅地层剖面仪数据快速处理方法 |
| CN112609753B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-03-18 | 上海振华重工启东海洋工程股份有限公司 | 一种带下浮体的海洋平台插桩区域扫测方法 |
| CN112609753A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-06 | 上海振华重工启东海洋工程股份有限公司 | 一种带下浮体的海洋平台插桩区域扫测方法 |
| CN113433535A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-24 | 中国舰船研究设计中心 | 一种适用于无人艇的声呐换能器舱 |
| CN113640808A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-12 | 深圳中海油服深水技术有限公司 | 浅水区海底电缆埋深探测方法及装置 |
| CN114114362A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-03-01 | 山东科技大学 | 一种基于协同编队系统的海底地形勘察系统及工作方法 |
| CN114932975A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-08-23 | 华创海洋科技(舟山)有限公司 | 一种十字阵多波束测深仪的定位装置及其定位方法 |
| CN114755667A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-15 | 山东海慧勘察测绘有限公司 | 一种海洋测绘水下目标三维可视化处理系统 |
| CN115755068A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 广东智能无人系统研究院 | 一种海底管线状态在线智能诊断系统 |
| CN116482335A (zh) * | 2023-04-26 | 2023-07-25 | 中国冶金地质总局第二地质勘查院 | 一种海砂矿勘查方法 |
| CN116482335B (zh) * | 2023-04-26 | 2023-12-15 | 中国冶金地质总局第二地质勘查院 | 一种海砂矿勘查方法 |
| CN116299307A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-06-23 | 威海凯思信息科技有限公司 | 一种海洋数据探测方法及装置 |
| CN117572430A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-20 | 自然资源部第二海洋研究所 | 一种采矿羽流再沉积厚度面域探测装置和方法 |
| CN117572430B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-05-10 | 自然资源部第二海洋研究所 | 一种采矿羽流再沉积厚度面域探测装置和方法 |
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