CN115899587A - 一种海底油气管线内检测与协同定位系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道检测技术领域，具体涉及一种海底油气管线内检测与协同定位系统、方法，旨在解决现有的海底油气管线内检测与协同定位系统无法对浅水区域的海底管道进行定位与检测以及定位不准确、定位距离短的问题。本发明系统包括：无人艇、遥控无人潜水器ROV、管道内检测机器人、低频电磁波定位装置；无人艇的艇体底部设置有载荷舱；遥控无人潜水器ROV通过ROV收放装置设置在载荷舱中；遥控无人潜水器ROV上设置有超短基线水下定位装置、低频电磁波接收定位装置；管道内检测机器人上设置有低频磁感应信号发射线圈。本发明扩大了海油气底管道的定位与检测方位，并提高了定位准确性、定位距离。

Description

一种海底油气管线内检测与协同定位系统、方法

技术领域

本发明属于管道检测技术领域，具体涉及一种海底油气管线内检测与协同定位系统、方法。

背景技术

石油天然气的管道运输具有的运输过程投资少、运输周期短、运量大、效率高等特点，使之被称为能源血脉，在五大运输产业中具有非常明显的优势，对经济的发展起着重要的作用。然而，因海底管道破损导致的安全事故频繁发生，不仅破坏了生态环境，给国民经济造成了难以估量的损失，同时也危害着人民的生命安全。因此，社会各界对海底管道运行安全问题的关注程度越来越高。

海底管道的检测主要包括外检测和内检测：

其中，海底管道的外检测的主要目的是掌握管道外部状况和管道在海床上的状态，主要内容包括海底管道地貌状况、水深，海底管道埋深、路由、走向，管道周围的冲刷情况，有无裸露悬空、有无发生位移及外力破坏、外部防腐层状况、管道外壁及其损伤情况、土壤腐蚀状况等。现有的外检测有2类方式:一类是工程物探方式，使用浅剖面仪、多波束水深测量、侧扫声呐系及磁力探测等方法，进行常规海底管道外部检测；另一类是潜水检测方式，由潜水员或ROV进行水下检测作业，主要方法包括水下目视检测、水下磁粉探伤、水下常规超声纵波探伤、常规超声横波探伤、涡流探伤、超声衍射时差法、漏磁探伤、水下交流场检测和水下射线探伤等；

内检测主要使用管道检测机器人，在管道内部以一定速度前进，同时使用漏磁、x光探伤法等方式对管壁进行扫描检测；

现有的内检测一般使用一种用于陆地管线内检测机器人外部定位系统，系统包括一个安装在管道内检测机器人上的磁源导航信标，和一个外部手持或车载的磁信号接收装置，该接收装置配套了卫星定位模块，可以通过在管道外相应位置以相同速度跟随内检测机器人移动，精确获取内检测机器人与接收装置的相对位置，进而结合自身的卫星定位得出管道内检测球相对于大地基准面的实时位置数据；但现有的管道内检测机器人一般采用惯性定位、计程轮定位、低频磁感应信号定位。其中低频磁感应信号会受到金属管道壁一定程度的屏蔽和阻挡，在实际应用的过程中，传播距离短，最远定位距离不多于10m，目前的接收装置只适合在陆地上手持或车载应用。运用在海洋管线检测时，鉴于海底的深度，磁信号接收装置无法安装于水面载具上接收管道内检测机器人的定位磁信号。接收装置需要下潜到海底管道10m距离内的水下，才能对管道中的机器人进行定位，目前可行的方案为由潜水员和ROV携带接收装置，鉴于目前搭载相应潜水保障设备和ROV设备的测量船因较大吨位无法用于许多海管所在的浅水区域。基于此，本发明提出了一种海底油气管线内检测与协同定位系统、方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的海底油气管线内检测与协同定位系统无法对浅水区域的海底管道进行定位与检测以及系统中的管道内检测机器人一般采用惯性定位、计程轮定位等方式，造成定位不准确、定位距离短的问题，本发明提出了一种海底油气管线内检测与协同定位系统，该系统包括：无人艇、遥控无人潜水器ROV、管道内检测机器人、低频电磁波定位装置；所述低频电磁波定位装置包括低频电磁波接收定位装置、低频磁感应信号发射线圈；

所述无人艇包括艇体、遥控无人潜水器ROV；所述艇体上设置有动力装置、通讯定位装置；所述艇体的底部设置有载荷舱；所述遥控无人潜水器ROV通过ROV收放装置设置在所述载荷舱中；所述超短基线水下定位装置水面载具端设置于所述艇体的两侧的任一侧或者所述艇体的底部的载荷舱；

所述遥控无人潜水器ROV上设置有声光探测设备、超短基线水下定位装置、低频电磁波接收定位装置；所述低频电磁波接收定位装置与所述超短基线水下定位装置邻接设置；

所述管道内检测机器人为通过设定类型的射线进行成像检测的管道机器人；所述管道内检测机器人上设置有低频磁感应信号发射线圈；

在进行海底油气管线内检测与协同定位的过程中，所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV通过低频电磁波定位装置通信连接；所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇通过所述超短基线水下定位装置通信连接。

在一些优选的实施方式中，所述载荷舱中还设置有海底管线检测设备；

所述海底管线检测设备，配置为通过发射声波，并根据声波的反射波对海底油气管线进行定位并形成海底油气管线的三维点云数据。

在一些优选的实施方式中，所述ROV收放装置包括ROV缆线、缆绞车；所述ROV缆线一端缠绕于所述缆绞车，另一端通过滑轮组件连接至所述遥控无人潜水器ROV。

在一些优选的实施方式中，所述通讯定位装置为搭载不同通信定位系统的设备；所述通信定位系统包括GPS系统、北斗系统；

所述通讯定位装置，用于与远程控制端及不同通信定位系统对应的卫星进行通讯。

在一些优选的实施方式中，所述远程控制端，用于按照设定的控制指令控制无人艇行驶至指定位置、控制遥控无人潜水器ROV的收放、控制管道内检测机器人的移动与成像检测，进而实现对海底油气管线的检测与定位。

本发明的第二方面，提出了一种海底油气管线内检测与协同定位方法，基于上述的海底油气管线内检测与协同定位系统，该方法包括：

S100，获取待进行检测与定位的海底油气管道的开始位置，作为第一位置，并控制所述无人艇抵达所述第一位置；

S200，控制无人艇的搭载的海底管线检测设备发射声波，获取海底油气管道的精确的开始位置、深度以及方向，并将所述精确的开始位置作为第二位置；

S300，布放所述遥控无人潜水器ROV至所述第二位置，并从海底油气管道的入口放入所述管道内检测机器人，移动至所述第二位置；

S400，控制所述无人艇、所述遥控无人潜水器ROV以及所述管道内检测机器人共同以设定的速度前进，在前进过程中，所述管道内检测机器人对海底油气管道进行成像检测，并实时获取所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV之间的相对位置作为第一相对位置、所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇之间的相对位置，作为第二相对位置；

S500，获取所述无人艇的绝对位置，并结合所述第一相对位置、所述第二相对位置，获取所述管道内检测机器人的绝对位置；

S600，将所述管道内检测机器人的绝对位置与所述管道内检测机器人的成像检测结果进行结合，进而得到海底油气管线检测与定位结果。

在一些优选的实施方式中，所述遥控无人潜水器ROV通过磁感应信号获取所述管道内检测机器人的相对位置，其方法为：

所述管道内检测机器人通过惯性定位或计程轮定位的方式获取所述管道内检测机器人粗定位，所述遥控无人潜水器ROV基于移动至所述粗定位的设定范围内并进行巡回，当所述管道内检测机器人接收到所述遥控无人潜水器ROV的磁源信标的信号时，发出位置反馈信号，所述遥控无人潜水器ROV记录位置反馈信号的夹角和强度，进而得到所述遥控无人潜水器ROV与所述管道内检测机器人的相对位置。

在一些优选的实施方式中，所述低频磁感应信号发射线圈对应的磁偶极子模型在场点(x，0，z)处的磁感应强度在x方向上的分量B_x为：

所述磁偶极子模型在场点(x，0，z)处的磁感应强度在z方向上的分量B_z为：

其中，n表示匝数比，I表示电流，R表示半径，l表示长度，z表示z方向上的向量，x表示x方向上的向量，μ₀表示真空中的磁导率。

本发明的有益效果：

本发明扩大了海油气底管道的定位与检测方位，并提高了定位准确性、定位距离。

1)本发明通过设置带有磁源信标的ROV，通过接力定位的方式对管道内检测机器人的位置进行精准定位，使得管道内检测图像能够与具体位置结合，并能够与外部检测的图像进行共同分析，能够提高海底油气管道的故障定位效率和准确性；

2)本发明为无人驾驶的浅海船只，相比于海洋工程船吃水浅可以自动化进行海底管线检测，提高浅海海底油气管线检测效率、降低成本与检测周期的问题，通过本发明的无人船定期对海底管线进行扫描，大幅节省巡检的成本，无人船也可以与无人机，无人潜水器协同，可以扩大扫描的可工作范围。

附图说明

通过阅读参照以下附图所做的对非限制性实施例所做的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明一种实施例的海底油气管线内检测与协同定位系统的框架示意图；

图2是本发明一种实施例的无人艇的结构示意图；

图3是本发明一种实施例的海底油气管线内检测与协同定位方法的流程示意图；

图4是本发明一种实施例的适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明第一实施例的一种海底油气管线内检测与协同定位系统，如图1所示，该系统包括：无人艇、遥控无人潜水器ROV、管道内检测机器人、低频电磁波定位装置；所述低频电磁波定位装置包括低频电磁波接收定位装置、低频磁感应信号发射线圈；

所述无人艇包括艇体、遥控无人潜水器ROV；所述艇体上设置有动力装置、通讯定位装置；所述艇体的底部设置有载荷舱；所述遥控无人潜水器ROV通过ROV收放装置设置在所述载荷舱中；

所述遥控无人潜水器ROV上设置有声光探测设备、超短基线水下定位装置、低频电磁波接收定位装置；所述低频电磁波接收定位装置与所述超短基线水下定位装置邻接设置；

所述管道内检测机器人为通过设定类型的射线进行成像检测的管道机器人；所述管道内检测机器人上设置有低频磁感应信号发射线圈；

在进行海底油气管线内检测与协同定位的过程中，所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV通过低频电磁波定位装置通信连接；所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇通过所述超短基线水下定位装置通信连接。

为了更清晰地对本发明一种海底油气管线内检测与协同定位系统进行说明，下面结合附图，对本发明系统一种实施例中各模块进行展开详述。

本发明一种海底油气管线内检测与协同定位系统，如图1所示，包括无人艇、遥控无人潜水器ROV、管道内检测机器人、低频电磁波定位装置；所述低频电磁波定位装置包括低频电磁波接收定位装置、低频磁感应信号发射线圈；

本发明中用于扫描海底油气管线的无人艇，艇长优选设置15米以上，具有基于一种或多种通信定位系统的定位功能，可以采用遥控、自动控制模式。可对指定的海域执行巡航与海底扫描作业。采集的数据包括：海水升度、海底地形、海底磁力数据、海面油膜状况、海底管道埋深、防腐层损坏程度、管道周围状况。

所述无人艇包括艇体、遥控无人潜水器ROV；所述艇体上设置有动力装置、通讯定位装置；所述动力装置本发明中优选设置为柴油发动机；所述通讯定位装置为搭载不同通信定位系统的设备；所述通信定位系统包括GPS系统、北斗系统；所述通讯定位装置，用于与远程控制端及不同通信定位系统对应的卫星进行通讯。具体如图2(俯视图)所示：

所述艇体的前端设置有通信定位系统GPS2，通信定位系统GPS2后侧设置有短基线应答机，短基线应答机(其接收的数据计算ROV与无人艇的相对位置)后侧设置为压载水仓，压载水仓后侧设置为前月池，前月池左侧设置有穿线孔；所述艇体尾端的左右两侧设置有两个A型架，本发明两个A型架对称设置，在其他实施例中，可以根据实际情况设置；

靠近艇体的前端后侧设置有船舶控制设备舱，所述船舶控制设备舱的后侧为驾驶舱，所述驾驶舱的前后侧设置有船底安装孔，左侧为测量设备主机舱，右侧为电源与通信主机舱；

靠近艇体的尾端的前侧设置有通信定位系统GPS1，通信定位系统GPS1的前侧设置有减摇陀螺，减摇陀螺的两侧设置有穿线孔，每个穿线孔的外侧都设置有侧挂点；各侧挂点的外侧(即艇体的外侧)设置有侧翼(本发明中侧翼优选设置为流线形(具体例如：头部为梭形，尾部为圆柱体)，在其他实施例中，可以根据实际需要进行设计)，侧翼的尾端设置有穿线孔，穿线孔的前侧设置有短基线应答机；所述减摇陀螺前侧设置有起吊点；动力装置优选安装在侧翼或艇体的底部靠后侧；

所述艇体的底部设置有载荷舱；所述遥控无人潜水器ROV通过ROV收放装置设置在所述载荷舱中。所述ROV收放装置包括ROV缆线、缆绞车；所述ROV缆线一端缠绕于所述缆绞车，另一端通过滑轮组件连接至所述遥控无人潜水器ROV。所述ROV缆线在本发明中优选设置为10匹功率的脐带缆。所述超短基线水下定位装置水面载具端设置于所述艇体的两侧的任一侧或者所述艇体的底部的载荷舱。

所述无人艇的载荷舱中还搭载有海底管线检测设备，配置为通过发射声波，声波触及到海底油气管线后发生反射，海底管线检测设备根据反射波对海底油气管线定位并形成海底油气管线的三维点云数据。

另外，无人艇在航行过程中，无人艇的航行路线，包括沿管线阶段、沿单侧阶段和折返扫描阶段；

所述沿管线阶段，具体为在水面上从目标管线的第一端开始，沿着目标管线的位置航行至目标管线的第二端，定义沿管线阶段航行的方向为正方向；

所述沿单侧阶段，具体为在沿管线阶段之后，沿着目标管线的位置一侧距离

的位置，d表示管道的长度(其中，侧扫的角度是60度，所以测线要距离管线其深度

倍的距离上平行于管线)，向反方向航行，再从目标管线的位置的另一侧向正方向移动；

折返扫描阶段，具体为在沿单侧阶段后，无人艇在所述目标管线的位置一侧和目标管线的位置另一侧进行往返航行，每次往返航行后向正方向移动预设的距离，每次往返航行的航线平行且间隔相等。

本发明中用于海底油气管线检测的遥控无人潜水器ROV，优选为最大工作深度1000m的轻作业型ROV，配备10匹功率的脐带缆。可由巡检海底油气管线的无人艇搭载与布放，并通过无人艇上搭载的通信定位装置，由陆地或远程工作船上的技术人员进行实时操作控制，具体如下：

所述遥控无人潜水器ROV上设置有声光探测设备、超短基线水下定位装置、低频电磁波接收定位装置；所述低频电磁波接收定位装置与所述超短基线水下定位装置邻接设置即所述低频电磁波接收定位装置靠近与所述超短基线水下定位装置设置，二者没有连接；

所述管道内检测机器人为通过设定类型的射线进行成像检测的管道机器人；所述管道内检测机器人上设置有低频磁感应信号发射线圈。本发明中，优选通过X射线进行成像检测。

其中，所述低频磁感应信号发射线圈对应的磁偶极子模型在场点(x，0，z)处的磁感应强度在x方向上的分量B_x为：

所述磁偶极子模型在场点(x，0，z)处的磁感应强度在z方向上的分量B_z为：

其中，n表示匝数比，I表示电流，R表示半径，l表示长度，z表示z方向上的向量，x表示x方向上的向量，ξ₀表示真空中的磁导率4π×10^-7牛/安²。

所述远程控制端，用于按照设定的控制指令控制无人艇行驶至指定位置、控制遥控无人潜水器ROV的收放、控制管道内检测机器人的移动与成像检测，进而实现对海底油气管线的检测与定位。

在进行海底油气管线内检测与协同定位的过程中，所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV通过低频电磁波定位装置通信连接；所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇通过所述超短基线水下定位装置通信连接。

需要说明的是，上述实施例提供的海底油气管线内检测与协同定位系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

本发明第二实施例的一种海底油气管线内检测与协同定位方法，如图3所示，基于上述的海底油气管线内检测与协同定位系统；该方法包括：

S100，获取待进行检测与定位的海底油气管道的开始位置，作为第一位置，并控制所述无人艇抵达所述第一位置；

S200，控制无人艇的搭载的海底管线检测设备发射声波，获取海底油气管道的精确的开始位置、深度以及方向，并将所述精确的开始位置作为第二位置；

在本实施例中，无人艇抵达指定检测的海底油气管道的开始位置，通过搭载的海底管线检测设备发射声波，测量海底油气管道的位置、深度和方向。

S300，布放所述遥控无人潜水器ROV至所述第二位置，并从海底油气管道的入口放入所述管道内检测机器人，移动至所述第二位置；

在本实施例中，获取海底油气管道的精确的位置后，布放所述遥控无人潜水器ROV接近海底油气管道的精确位置，并从海岸上的管道入口放入并启动管道内检测机器人，向遥控无人潜水器ROV所在位置移动，当管道内检测机器人抵达遥控无人潜水器ROV附近时，其发射的磁感应信号被遥控潜水器上的电磁波接收定位装置接收并计算出相对位置。

S400，控制所述无人艇、所述遥控无人潜水器ROV以及所述管道内检测机器人共同以设定的速度前进，在前进过程中，所述管道内检测机器人对海底油气管道进行成像检测，并实时获取所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV之间的相对位置作为第一相对位置、所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇之间的相对位置，作为第二相对位置；

在本实施例中，控制所述无人艇、所述遥控无人潜水器ROV以及所述管道内检测机器人沿着海底油气管线的线路图对应的路线进行前进移动。本发明中优先设置为1m/s的速度。

在前进过程中，所述管道内检测机器人对海底油气管道进行X光成像，并实时获取所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV之间的相对位置作为第一相对位置、所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇之间的相对位置，作为第二相对位置。

所述遥控无人潜水器ROV通过磁感应信号获取所述管道内检测机器人的第二相对位置，其方法为：

所述管道内检测机器人通过惯性定位或计程轮定位的方式获取所述管道内检测机器人粗定位，所述遥控无人潜水器ROV基于移动至所述粗定位的设定范围内并进行巡回，当所述管道内检测机器人接收到所述遥控无人潜水器ROV的磁源信标的信号时，发出位置反馈信号，所述遥控无人潜水器ROV记录位置反馈信号的夹角和强度并传输至所述无人艇。

S500，获取所述无人艇的绝对位置，并结合所述第一相对位置、所述第二相对位置，获取所述管道内检测机器人的绝对位置；

在本实施例中，优选通过卫星导航功能获取所述无人艇的绝对位置，结合第一相对位置、第二相对位置进而推测出管道内检测机器人的绝对位置。

S600，将所述管道内检测机器人的绝对位置与所述管道内检测机器人的成像检测结果进行结合，进而得到海底油气管线检测与定位结果。

除此之外，在无人艇前进或者巡航的时候，包括自主避障功能以及失联时自主控制的功能；其中，自主避障功能，具体为：

通过传感器获取无人艇的航行路线(一般基于海底管线的线路图，生成)上的环境信息；基于所述环境信息判断初始的航行路线上是否存在障碍物；若存在障碍物，通过预设时段的所述环境信息判断所述障碍物是否为静态障碍物；

若所述障碍物为静态障碍物，则通过A*算法重新规划新的航行路线；所述新的可行路线，其获得方法为根据所述初始的航行路线计算得到期望角度，基于所述期望角度生成新的航行路线；

若所述障碍物为动态障碍物，则基于所述航行路线计算期望角度，通过VO方法预测障碍物行驶方向并重新生成新的航行路线；

基于所述新的航行路线，通过海事规则进行决定避障方向；基于所述避障方向，通过控制器计算油门舵角，执行所述油门舵角使无人艇沿着新的航行路线行驶。

失联时自主控制功能，具体为：：

A1，无人艇驶出，实时监测无人艇的电源、交换机、工控机和天线的工作状态；

A2，若电源、交换机、工控机和天线的工作状态正常，UDP心跳包检测岸端上位机是否联通；

A3，若岸端上位机未联通，则进行重连直至无人艇与上位机成功联通，成功联通前自主控制或原地悬停；

A4，若岸端上位机成功联通，则岸端上位机获得实时数据并通过人机交互界面显示，转至A6；

A5，若电源、交换机、工控机和天线的工作状态异常，则进入艇端自主控制，并发送界面操控指令，转至A6；

A6，判断是否连接成功且切换界面操控，是则转至A7，否则转至A1；

A7，通过界面操控航行，由岸端上位机(即远程控制端)发送航控命令，无人艇执行航控命令。

所述技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体的工作过程及有关说明，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明第三实施例的一种电子设备，至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求上述的海底油气管线内检测与协同定位方法。

本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的海底油气管线内检测与协同定位方法。

所述技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子设备、计算机可读存储介质的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实例中的对应过程，在此不再赘述。

下面参考图4，其示出了适于用来实现本申请方法、系统、装置实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图4示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)401，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)402中的程序或者从存储部分408加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口405也连接至总线404。

以下部件连接至I/O接口405：包括键盘、鼠标等的输入部分406；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分407；包括硬盘等的存储部分408；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通讯部分409。通讯部分409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器410也根据需要连接至I/O接口405。可拆卸介质411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分408。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通讯部分409从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质411被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)401执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网或广域网连接到用户计算机，或者可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海底油气管线内检测与协同定位系统，其特征在于，该系统包括：无人艇、遥控无人潜水器ROV、管道内检测机器人、低频电磁波定位装置；所述低频电磁波定位装置包括低频电磁波接收定位装置、低频磁感应信号发射线圈；

所述无人艇包括艇体、遥控无人潜水器ROV；所述艇体上设置有动力装置、通讯定位装置；所述艇体的底部设置有载荷舱；所述遥控无人潜水器ROV通过ROV收放装置设置在所述载荷舱中；所述超短基线水下定位装置水面载具端设置于所述艇体的两侧的任一侧或者所述艇体的底部的载荷舱；

所述遥控无人潜水器ROV上设置有声光探测设备、超短基线水下定位装置、低频电磁波接收定位装置；所述低频电磁波接收定位装置与所述超短基线水下定位装置邻接设置；

所述管道内检测机器人为通过设定类型的射线进行成像检测的管道机器人；所述管道内检测机器人上设置有低频磁感应信号发射线圈；

在进行海底油气管线内检测与协同定位的过程中，所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV通过低频电磁波定位装置通信连接；所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇通过所述超短基线水下定位装置通信连接。

2.根据权利要求1所述的海底油气管线内检测与协同定位系统，其特征在于，所述载荷舱中还设置有海底管线检测设备；

所述海底管线检测设备，配置为通过发射声波，并根据声波的反射波对海底油气管线进行定位并形成海底油气管线的三维点云数据。

3.根据权利要求1所述的海底油气管线内检测与协同定位系统，其特征在于，所述ROV收放装置包括ROV缆线、缆绞车；所述ROV缆线一端缠绕于所述缆绞车，另一端通过滑轮组件连接至所述遥控无人潜水器ROV。

4.根据权利要求1所述的海底油气管线内检测与协同定位系统，其特征在于，所述通讯定位装置为搭载不同通信定位系统的设备；所述通信定位系统包括GPS系统、北斗系统；

所述通讯定位装置，用于与远程控制端及不同通信定位系统对应的卫星进行通讯。

5.根据权利要求4所述的海底油气管线内检测与协同定位系统，其特征在于，所述远程控制端，用于按照设定的控制指令控制无人艇行驶至指定位置、控制遥控无人潜水器ROV的收放、控制管道内检测机器人的移动与成像检测，进而实现对海底油气管线的检测与定位。

6.一种海底油气管线内检测与协同定位方法，基于权利要求1-5任一项所述的海底油气管线内检测与协同定位系统，其特征在于，该方法包括：

S100，获取待进行检测与定位的海底油气管道的开始位置，作为第一位置，并控制所述无人艇抵达所述第一位置；

S200，控制无人艇的搭载的海底管线检测设备发射声波，获取海底油气管道的精确的开始位置、深度以及方向，并将所述精确的开始位置作为第二位置；

S300，布放所述遥控无人潜水器ROV至所述第二位置，并从海底油气管道的入口放入所述管道内检测机器人，移动至所述第二位置；

S400，控制所述无人艇、所述遥控无人潜水器ROV以及所述管道内检测机器人共同以设定的速度前进，在前进过程中，所述管道内检测机器人对海底油气管道进行成像检测，并实时获取所述管道内检测机器人与所述遥控无人潜水器ROV之间的相对位置作为第一相对位置、所述遥控无人潜水器ROV与所述无人艇之间的相对位置，作为第二相对位置；

S500，获取所述无人艇的绝对位置，并结合所述第一相对位置、所述第二相对位置，获取所述管道内检测机器人的绝对位置；

S600，将所述管道内检测机器人的绝对位置与所述管道内检测机器人的成像检测结果进行结合，进而得到海底油气管线检测与定位结果。

7.根据权利要求6所述的海底油气管线内检测与协同定位方法，其特征在于，所述遥控无人潜水器ROV通过磁感应信号获取所述管道内检测机器人的相对位置，其方法为：

所述管道内检测机器人通过惯性定位或计程轮定位的方式获取所述管道内检测机器人粗定位，所述遥控无人潜水器ROV基于移动至所述粗定位的设定范围内并进行巡回，当所述管道内检测机器人接收到所述遥控无人潜水器ROV的磁源信标的信号时，发出位置反馈信号，所述遥控无人潜水器ROV记录位置反馈信号的夹角和强度，进而得到所述遥控无人潜水器ROV与所述管道内检测机器人的相对位置。

8.根据权利要求7所述的海底油气管线内检测与协同定位方法，其特征在于，所述低频磁感应信号发射线圈对应的磁偶极子模型在场点(x，0，z)处的磁感应强度在x方向上的分量B_x为：

所述磁偶极子模型在场点(x，0，z)处的磁感应强度在z方向上的分量B_z为:

其中，n表示匝数比，I表示电流，R表示半径，l表示长度，z表示z方向上的向量，x表示x方向上的向量，μ₀表示真空中的磁导率。

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