CN113064209A - 一种海底电缆的地磁探测方法 - Google Patents

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Abstract

一种海底电缆的地磁探测方法，涉及海底探测技术领域。方法应用于探测控制端，包括：步骤S01，控制安装有质子磁力仪的水下机器人进行初步探测，并确定初步电缆走向和初步位置信息；步骤S02，根据初步位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水，基于地磁总场，控制水下机器人驶向电缆上方，并确定电缆的具体位置信息；基于磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向沿着初步电缆走向运动；步骤S03，根据具体位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水；基于地磁总场的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置。本发明探测准确，且实现简单。

Description

一种海底电缆的地磁探测方法
技术领域
本发明属于海底探测技术领域，尤其涉及一种海底电缆的地磁探测方法。
背景技术
海底电缆的探测识别与定位是海洋工程领域公认的技术难题。传统主要以潜水员人工观察为主，近年来随着水下机器人技术的飞速发展，通过搭载声、光、磁各类载荷的水下机器人进行自动巡检的技术方法正在引起重视。然而，由于海底电缆大多敷设于海床表面之下，光学方法及大多数声学方法很难起到作用。浅剖这一声学方法可以探测到地表以下，但由于电缆直径有限而受到声学探测分辨率的限制。基于地磁异常场反演的方法来探测海底掩埋电缆是目前最有潜力的方法，但由于对其探测流程、探测方法的研究尚不够深入，因此目前在实际应用中仍存在信号受到复杂背景场干扰，疑似异常的可信度不高等缺陷。
发明专利申请CN201711262447.6公开了一种海底电缆探测水下机器人及作业方法，并具体公开了：水下机器人处于AUV模式时，此时水下机器人为无缆状态，可脱离水面母船限制，通过数传电台和复合天线接收指令，并可在通讯范围以外自主设定作业任务和行进路线，以完成对海底电缆路由勘测和日常巡检作业。水下机器人处于ROV模式时，此时水下机器人为有缆状态，与远程控制平台通过脐带电缆进行通讯，可实时上传视频图像或其他传感器信息，并接收水面母船的电能充电，以完成对海底电缆故障探测和精确定位作业。该发明采用无缆AUV模式和有缆ROV模式的水下机器人进行探测，在探测过程中需要切换不同的工作模式。在有缆ROV模式的探测过程中，海底电缆故障位置和类型主要通过视频图像和其他传感器信息进行判断。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种故障探测结果可信度高的海底电缆的地磁探测方法。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
一种海底电缆的地磁探测方法，应用于探测控制端，包括：
步骤S01，控制安装有质子磁力仪的水下机器人进行初步探测，之后基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息；所述初步探测信息包括水下定位数据与地磁总场；
步骤S02，根据所述初步位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水进行路由探测；接着，基于路由探测期间质子磁力仪测得的地磁总场，控制水下机器人驶向电缆上方，并确定电缆的具体位置信息；然后，基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着初步电缆走向运动；
步骤S03，根据所述具体位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水进行巡检探测；接着，基于两个磁通门磁力仪测得的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置；
其中，质子磁力仪安装在水下机器人的正前方，两个磁通门磁力仪分别安装在水下机器人的两侧。
本发明能基于地磁信息实时修正电缆位置信息，使得探测过程一直沿着电缆走向进行，探测准确，且实现简单。所述电缆走向在探测过程也在不停修正。
作为优选，所述步骤S01包括：
步骤S11，基于海底电缆的探测范围，确定覆盖整个探测范围的梳状路径为安装有质子磁力仪的水下机器人的初步探测路径；
步骤S12，控制水下机器人在一定下水深度下，依据初步探测路径进行初步探测，并记录初步探测信息；
步骤S13，在水下机器人初步探测结束后，基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息。
作为优选，所述基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息包括：基于初步探测信息形成二维等值线图，将地磁局域极高值或地磁局部极低值的密集区域相关联，进而判断出初步电缆走向与初步位置信息 。
作为优选，所述海底电缆的探测范围为基于海底电缆的历史资料确定的矩形探测范围。
作为优选，所述步骤S02包括：
步骤S21，根据所述初步位置信息，确定安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人的下水位置；
步骤S22，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人行驶至电缆正上方悬停；
步骤S23，根据初步电缆走向，控制水下机器人沿初步电缆走向平移，并根据质子磁力仪测得的地磁总场的变化情况调整水下机器人平移方向；多次平移方向调整后，确定处于地磁总场峰值的电缆正上方位置并悬停于此，并确定电缆的具体位置信息；
步骤S24，控制水下机器人行驶，行驶过程中基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着初步电缆走向运动。
作为优选，所述步骤S02还包括具体电缆走向确定步骤：在步骤S23之后且在步骤S24之前，控制水下机器人在悬停处进行多次顺时针和逆时针360度旋转，基于每次旋转后获得的X轴极大值和Y轴极大值，确定电缆的方位角，继而确定具体电缆走向；所述步骤S24控制水下机器人的艏向，使其沿着具体电缆走向运动。
作为优选，所述行驶过程中基于两个磁通门磁力仪测得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向的具体过程包括：
当判断X轴分量梯度值大于X轴正梯度阈值，且地磁总场的变化值 大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向左转向；
当判断X轴分量梯度值大于X轴正梯度阈值且地磁总场的变化值不大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向左平移；
当判断X轴分量梯度值小于X轴负梯度阈值，且地磁总场的变化值大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向右转向；
当判断X轴分量梯度值小于X轴负梯度阈值，且地磁总场的变化值不大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向右平移；
其中，X轴分量梯度值为两个磁通门磁力仪测得的X轴分量值的差值。
作为优选，所述步骤S03包括：
步骤S31，根据所述具体位置信息，确定安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人的下水位置；
步骤S32，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人在一定下水深度下，沿电缆走向进行巡检探测；
步骤S33，基于两个磁通门磁力仪测得的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置。
作为优选，所述步骤S33具体包括：当判断两个磁通门磁力仪的Z轴分量绝对值均超过Z轴分量阈值，且水下机器人同期的下水深度数据变化绝对值小于下水深度数据变化阈值时，则判断水下机器人当前位置存在故障，且当且位置为故障点位置。
作为优选，两个磁通门磁力仪分别安装在水下机器人的前部两侧。
本发明具有以下有益效果：
一种海底电缆的地磁探测方法，应用在海洋输电、海岛开发、海上风电、海上油气平台、海岸带调查、救助打捞等海洋工程领域，主要针对海底电缆的查找、路由、寻障等应用需求。本发明采用一种基于水下无缆自主机器人的地磁探测方法，对已知或未知海底电缆进行识别与定位。
附图说明
图1为本发明一种海底电缆的地磁探测方法的流程图；
图2为水下机器人搭载磁力仪的结构示意图；
图3为水下机器人初步探测路径的示意图；
图4为本发明一种海底电缆的地磁探测方法中步骤S24的控制水下机器人艏向的流程图；
图5为本发明一种海底电缆的地磁探测方法中步骤S33的流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1，一种海底电缆的地磁探测方法，应用于探测控制端，包括：
步骤S01，控制安装有质子磁力仪的水下机器人进行初步探测，之后基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息；所述初步探测信息包括水下定位数据与地磁总场；
步骤S02，根据所述初步位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水进行路由探测；接着，基于路由探测期间质子磁力仪测得的地磁总场，控制水下机器人驶向电缆上方，并确定电缆的具体位置信息；然后，基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着初步电缆走向运动；
步骤S03，根据所述具体位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水进行巡检探测；接着，基于两个磁通门磁力仪测得的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置；
其中，质子磁力仪安装在水下机器人的正前方，两个磁通门磁力仪分别安装在水下机器人的两侧。
本发明通过综合运用搭载水下机器人的两种磁力仪探测数据，利用其总场异常场以及三分量梯度场的动态实时分析，解决海底掩埋电缆的查找、路由与故障识别。两种磁力仪分别为质子磁力仪和磁通门磁力仪。质子磁力仪可采用seaspy2磁力仪或sniffer4磁力仪；磁通门磁力仪可采用mag13磁力仪或sniffer3磁力仪；水下机器人采用自主水下潜航器（以下简称AUV）。
本发明方法探测过程分为三个阶段，即步骤S01的海底电缆寻找阶段、步骤S02的海底电缆路由阶段、步骤S03的海底电缆故障识别阶段。第一阶段中水下机器人仅搭载质子磁力仪，且固定安装在水下机器人的正前方。第二阶段和第三阶段中水下机器人搭载质子磁力仪和两个磁通门磁力仪，质子磁力仪固定安装在水下机器人的正前方，两个磁通门磁力仪固定安装在水下机器人的两侧。优选地，两个磁通门磁力仪安装在水下机器人的前部两侧（如图2所示），其中X1、Y1、Z1为第一磁通门磁力仪的X轴、Y轴、Z轴分量，X2、Y2、Z2为第二磁通门磁力仪的X轴、Y轴、Z轴分量。X轴分量为地磁总场在X轴方向的投影值，即B*cosθ，θ为地磁场矢量与X轴正方向的夹角（0≤θ≤180°），X轴分量的取值范围是-B≤Bx≤B；Y轴分量为地磁总场在Y轴方向的投影值，Z轴分量为地磁总场在Z轴方向的投影值，Y轴分量、Z轴分量计算参照X轴分量计算方式获得。B为由质子磁力仪测得的地磁总场。
所述步骤S01具体包括:
步骤S11，基于海底电缆的探测范围，确定覆盖整个探测范围的梳状路径为安装有质子磁力仪的水下机器人的初步探测路径；
步骤S12，控制水下机器人在一定下水深度下，依据初步探测路径进行初步探测，并记录初步探测信息；
步骤S13，在水下机器人初步探测结束后，基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息。
在步骤S11中，所述海底电缆的探测范围为基于海底电缆的历史资料确定的矩形探测范围。例如图3所示，探测范围为1km*5km的矩形探测范围，其中1km宽边与疑似电缆的走向垂直，5km长边与疑似电缆的走向平行。将水下机器人的路径规划为覆盖整个探测范围的梳状路径，测线与宽边平行，测线间距200m。
在确定初步探测路径后，步骤S12控制水下机器人在一定下水深度（例如，50米下水深度）下行驶在海底电缆疑似区域，以垂直于电缆疑似走向的梳状路径往复巡检。并在巡检过程中，同步记录初步探测信息。初步探测信息的每一帧数据具体包含格林尼治时间信息、水下机器人的位置信息、地磁总场，每一帧数据总共64字节，数据帧定义为帧头+日期时间+经纬度数据+地磁总场数据+帧尾。例如，一帧数据为@#DD210308 TT0647538E122.743251 N29.821433 D0048.1 B34050.240，意指：格林尼治时间21年3月8日、6时47分53.8秒、东经122.743251度、北纬29.821433度、水深48.1米、地磁总场34050.24nT。
在往复巡检过程中，初步探测信息包含多帧数据。在巡检完毕后，步骤S13基于步骤S12的初步探测信息可确定电缆的初步位置，以及初步电缆走向。
所述基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息包括：基于初步探测信息形成二维等值线图，将地磁局域极高值或地磁局部极低值的密集区域相关联，进而判断出初步电缆走向与初步位置信息。具体地，初步探测信息包含多个地磁总场，基于管线施工图纸与以往工程经验，将地磁总场异常值（地磁局域极高值、地磁局部极低值）的密集区域相关联，通过探测控制端（管线施工图纸与以往工程经验以大数据模型形式存储在探测控制端内）或人工进行判断，判断出初步电缆走向与初步位置信息。例如，当二维等值线图上显示了地磁局域极高值密集区时，该地磁局域极高值密集区的走向为电缆走向。
所述步骤S02具体包括：
步骤S21，根据所述初步位置信息，确定安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人的下水位置；
步骤S22，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人行驶至电缆正上方悬停；
步骤S23，根据所述初步电缆走向，控制水下机器人沿初步电缆走向平移，并根据质子磁力仪测得的地磁总场的变化情况调整水下机器人平移方向；多次平移方向调整后，确定处于地磁总场峰值的电缆正上方位置并悬停于此，并确定电缆的具体位置；
步骤S24，控制水下机器人行驶，行驶过程中基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着初步电缆走向运动。
在步骤S21中，根据所述初步位置信息，将水下机器人的下水点设定为电缆垂上方海面的一定范围内，如100米范围内。
在步骤S22中，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人行驶至电缆正上方，如电缆正上方5米处，悬停。
之后，执行步骤S23，确保水下机器人悬停在电缆正上方。具体地，控制水下机器人沿初步电缆走向平移，如沿初步电缆走向中的某一个方向缓慢平移，质子磁力仪测得的地磁总场会随水下机器人移动而发生变化，若探测控制端在一定时间（可根据需要设定，如设定为10秒）内判定地磁总场变弱，则需调整水下机器人的移动方向，即沿初步电缆走向中的另一个相反方向缓慢平移；当再次发生地磁总场变弱的情况时，则再次调整水下机器人的移动方向，水下机器人再次反方向平移，照此往复多次，如三次，找出地磁总场峰值（地磁总场最大值）所在位置，并控制水下机器人在此位置悬停，并确定电缆的具体位置信息。
之后，执行步骤S24，控制水下机器人自当前位置沿着初步电缆走向行驶。为了确保水下机器人在行驶过程中一直沿着初步电缆走向运动，需要基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，进行实时调整水下机器人的艏向。具体地（参见图4），当判断X轴分量梯度值大于X轴正梯度阈值δx，且地磁总场的变化值-△B大于地磁总场变化阈值δB时，控制水下机器人的艏向向左转向；当判断X轴分量梯度值大于X轴正梯度阈值δx且地磁总场的变化值-△B不大于地磁总场变化阈值δB时，控制水下机器人的艏向向左平移；当判断X轴分量梯度值小于X轴负梯度阈值-δx，且地磁总场的变化值-△B大于地磁总场变化阈值δB时，控制水下机器人的艏向向右转向；当判断X轴分量梯度值小于X轴负梯度阈值-δx，且地磁总场的变化值-△B不大于地磁总场变化阈值δB时，控制水下机器人的艏向向右平移；其中，X轴分量梯度值为两个磁通门磁力仪测得的X轴分量值的差值，即X1-X2。图4中，当判断X轴分量梯度值不大于X轴正梯度阈值δx，且X轴分量梯度值不小于X轴负梯度阈值-δx时，则需要对水下机器人进行状态安全侦测，之后再次进入前述判断流程，调整艏向。所述地磁总场的变化值为当前实时检测得到的地磁总场与上次检测得到的地磁总场的差值。地磁总场变化阈值为预先设定的一个常量，如50nT。X轴梯度阈值为预先设定的一个常量，如10nT，即X轴正梯度阈值为10nT，X轴负梯度阈值为-10nT。
进一步提高艏向控制的准确性，在步骤S23之后且在步骤S24之前，确定具体电缆走向。此过程确定的具体电缆走向比步骤S01确定的初步电缆走向更准确。具体地，控制水下机器人在悬停处进行多次顺时针和逆时针360度旋转，基于每次旋转后获得的X轴极大值和Y轴极大值，确定电缆的方位角，继而确定具体电缆走向。例如，在原地沿顺时针、逆时针旋转360度各三次，总共获得24个极值，对所有极值进行均值处理，继而获得电缆的方位角，进而确定电缆的准确走向。当确定具体电缆走向后，步骤S24中关于控制水下机器人行驶时的艏向时，需要依据确定的具体电缆走向来调整艏向。即，步骤S24为：制水下机器人行驶，行驶过程中基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着具体电缆走向运动。
所述步骤S03具体包括：
步骤S31，根据所述具体位置信息，确定安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人的下水位置；
步骤S32，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人在一定下水深度下，沿电缆走向进行巡检探测；
步骤S33，基于两个磁通门磁力仪测得的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置。
在步骤S31中，根据所述具体位置信息，设置水下机器人的下水点。
在步骤S32中，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人在一定水深度下，如50米水深，或者，在电缆正上方5米处的水深处行驶。所述步骤S32的电缆走向可以为初步电缆走向（在不进行具体电缆走向确定步骤时），也可以为具体电缆走向。当步骤S32的电缆走向为具体电缆走向时，能实现精准地巡检探测。
参见图5，所述步骤S33具体包括：当判断两个磁通门磁力仪的Z轴分量绝对值均超过Z轴分量阈值（|Z1|＞δz且|Z2|＞δz），且水下机器人同期的下水深度数据变化绝对值小于下水深度数据变化阈值（|△depth＜δd|）时，则判断水下机器人当前位置存在故障(即疑似故障点)，且当且位置为故障点位置。当判断不满足|Z1|＞δz且|Z2|＞δz条件，且不满足|△depth＜δd|条件时，则探测控制端对水下机器人进行状态安全侦测，之后再次进行上述故障判断。所述Z轴分量阈值为预先设定的一个常量，如δz=50nT。所述下水深度数据变化阈值为预先设定的一个常量，如δd=0.5米。
所述探测控制端为远程控制平台，与水下机器人通讯连接。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种海底电缆的地磁探测方法，应用于探测控制端，其特征在于，包括：
步骤S01，控制安装有质子磁力仪的水下机器人进行初步探测，之后基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置；所述初步探测信息包括水下定位数据与地磁总场；
步骤S02，根据所述初步位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水进行路由探测；接着，基于路由探测期间质子磁力仪测得的地磁总场，控制水下机器人驶向电缆上方，并确定电缆的具体位置信息；然后，基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着初步电缆走向运动；
步骤S03，根据所述具体位置信息，控制安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人下水进行巡检探测；接着，基于两个磁通门磁力仪测得的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置；
其中，质子磁力仪安装在水下机器人的正前方，两个磁通门磁力仪分别安装在水下机器人的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述步骤S01包括：
步骤S11，基于海底电缆的探测范围，确定覆盖整个探测范围的梳状路径为安装有质子磁力仪的水下机器人的初步探测路径；
步骤S12，控制水下机器人在一定下水深度下，依据初步探测路径进行初步探测，并记录初步探测信息；
步骤S13，在水下机器人初步探测结束后，基于初步探测信息确定初步电缆走向和初步位置信息。
3.根据权利要求2所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述基于初步探测信息确定电缆初步走向和初步位置信息包括：基于初步探测信息形成二维等值线图，将地磁局域极高值或地磁局部极低值的密集区域相关联，进而判断出电缆初步走向与初步位置信息。
4.根据权利要求2所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述海底电缆的探测范围为基于海底电缆的历史资料确定的矩形探测范围。
5.根据权利要求1所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述步骤S02包括：
步骤S21，根据初步位置信息，确定安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人的下水位置；
步骤S22，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人行驶至电缆正上方悬停；
步骤S23，根据初步电缆走向，控制水下机器人沿初步电缆走向平移，并根据质子磁力仪测得的地磁总场的变化情况调整水下机器人平移方向；多次平移方向调整后，确定处于地磁总场峰值的电缆正上方位置并悬停于此，并确定电缆的具体位置信息；
步骤S24，控制水下机器人行驶，行驶过程中基于两个磁通门磁力仪获得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向，使其沿着初步电缆走向运动。
6.根据权利要求5所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述步骤S02还包括具体电缆走向确定步骤：在步骤S23之后且在步骤S24之前，控制水下机器人在悬停处进行多次顺时针和逆时针360度旋转，基于每次旋转后获得的X轴极大值和Y轴极大值，确定电缆的方位角，继而确定具体电缆走向；所述步骤S24控制水下机器人的艏向，使其沿着具体电缆走向运动。
7.根据权利要求5所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述行驶过程中基于两个磁通门磁力仪测得的X轴分量梯度值，控制水下机器人的艏向的具体过程包括：
当判断X轴分量梯度值大于X轴正梯度阈值，且地磁总场的变化值大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向左转向；
当判断X轴分量梯度值大于X轴正梯度阈值且地磁总场的变化值不大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向左平移；
当判断X轴分量梯度值小于X轴负梯度阈值，且地磁总场的变化值大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向右转向；
当判断X轴分量梯度值小于X轴负梯度阈值，且地磁总场的变化值不大于地磁总场变化阈值时，控制水下机器人的艏向向右平移；
其中，X轴分量梯度值为两个磁通门磁力仪测得的X轴分量值的差值。
8.根据权利要求1或6所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述步骤S03包括：
步骤S31，根据所述具体位置信息，确定安装有质子磁力仪和两个磁通门磁力仪的水下机器人的下水位置；
步骤S32，控制水下机器人于下水位置下水，并控制水下机器人在一定下水深度下，沿电缆走向进行巡检探测；
步骤S33，基于两个磁通门磁力仪测得的Z轴分量值和水下机器人的下水深度数据，判断海底电缆是否存在故障以及故障点位置。
9.根据权利要求8所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，所述步骤S33具体包括：当判断两个磁通门磁力仪的Z轴分量绝对值均超过Z轴分量阈值，且水下机器人同期的下水深度数据变化绝对值小于下水深度数据变化阈值时，则判断水下机器人当前位置存在故障，且当且位置为故障点位置。
10.根据权利要求1所述的一种海底电缆的地磁探测方法，其特征在于，两个磁通门磁力仪分别安装在水下机器人的前部两侧。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4438401A (en) * 1979-07-31 1984-03-20 Kokusai Denshin Denwa Co., Ltd. System for detecting a cable buried under the seabed
JP2009229137A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Shimadzu Corp 目標体探査装置
CN106405662A (zh) * 2016-08-19 2017-02-15 广东科诺勘测工程有限公司 一种基于水下机器人的水下管线探测仪
CN108045530A (zh) * 2017-12-04 2018-05-18 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种海底电缆探测水下机器人及作业方法
CN110927801A (zh) * 2019-11-29 2020-03-27 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 基于磁矢量数据的海缆路由自导航巡线方法及导航探测仪
CN110941017A (zh) * 2019-11-29 2020-03-31 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 基于磁矢量数据的海缆三维路由测量方法及测量仪
CN112558006A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 华中科技大学 一种用于海底缆线的双三轴电磁探测及路由定位方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4438401A (en) * 1979-07-31 1984-03-20 Kokusai Denshin Denwa Co., Ltd. System for detecting a cable buried under the seabed
JP2009229137A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Shimadzu Corp 目標体探査装置
CN106405662A (zh) * 2016-08-19 2017-02-15 广东科诺勘测工程有限公司 一种基于水下机器人的水下管线探测仪
CN108045530A (zh) * 2017-12-04 2018-05-18 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种海底电缆探测水下机器人及作业方法
CN110927801A (zh) * 2019-11-29 2020-03-27 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 基于磁矢量数据的海缆路由自导航巡线方法及导航探测仪
CN110941017A (zh) * 2019-11-29 2020-03-31 国网浙江省电力有限公司舟山供电公司 基于磁矢量数据的海缆三维路由测量方法及测量仪
CN112558006A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 华中科技大学 一种用于海底缆线的双三轴电磁探测及路由定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
仲德林等: "埕岛海上石油平台周边海底管道与电缆的探测技术研究 ", 《海岸工程》 *
赵槊: "海底电缆外部调查检测方法的探讨 ", 《全面腐蚀控制》 *

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