PDF《小型水下机器人 犚犗犞 应用研究》

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9 ] .海底管道的铺设方式主 要包括平铺在海床、 挖沟不埋和挖沟浅埋等3种 方式.海底管线的状态除受铺设方式的影响外, 还会受复杂地形、 海流冲刷、 沙砾磨损 管道 和长期管道腐蚀等因素的影响.据统计, 根据申请和 施工时的海底管线使用年限, 目前渤海海区有超 过2 0条管线已经到达使用年限, 截至2

0 3 0年已 经铺设在渤海的海底管线将几乎全部到 达使用年限, 存在海底管道泄漏的风险.海底管道事故 不仅给海洋油气生产造成直接的经济损失, 而且 由于大量油气泄露还会对海洋生态环境、 渔业生 产及沿海居民生活产生严重的影响. R OV 能够在潜水员不能到达的深度和复杂 的不安全海底环境下作业, 并且在设备正常的情 况下能够长时间连续作业, 通过搭载光学及声学 成像设备, 可以对悬空、 裸露的 海 底管 道进 行可视化精细 探测.探测作业开始前需要对USBL和罗经 进行校准, R OV 入水后, 通过USBL和GPS为 R OV 提供位置信息, 深度和方位信息由 R OV 内置的高度计和罗经获得.到达预定地点 后, 利用高清数字摄像机记录海底管道的高清图 像, 在此过程中, 前视声呐作为辅助设备为 R OV 第6期 路晓磊, 等: 小型水下机器人 R OV 应用研究

6 9 的运动和避碰提供信息. 在具体应用方面, 国家海洋局北海海洋技术 保障 中心主持的2014年海洋公益性科研专项― ― ―《 海底管道探测技术集成及风险评估技术 研究与示范应用》 项目中, 以水下机器人作 为观 测平台, 集成前视声呐探测 技术、 超短基线 定位 技术以及溢油检测传感器技术对海底管道 溢油 事故进行了精细化探测, 与合成孔径声呐探测技 术形成了有效的补充, 为海底溢油事故探测奠定 了良好的工作基础.此外, 为了探查蓬莱1 9-3 油田某平 台附 近海 域 溢油 点情况,

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1 1 年9月7―2 2日, 国家海洋局北海海洋技术保障中心组 织外业团队使用S t e a l t h 2型ROV对该平台附近海 域进行了外业调查.经过多次探测, 在距平台北侧

3 0m 区域发现疑似油污分布区, 通过水下影像分 析, 该区域海底多为人为清理后的痕迹, 发现大量 疑似油污分布的海底影像, 并且尚未进行清理.从 水下影像上分辨, 油污有的呈颗粒状分布, 有的呈 块状与海底表层沉积物混合在一起( 图2 ) . 图2 R OV 水下视频截图― ― ―平台北侧 约3 0m 范围内海底油污影像

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3 水下目标物探测 水下机器人 不仅 在海洋环境探 测中发 挥重 要作用, 在水下目标探测和识别中也具有独特的 优势.将声呐和高清摄像机集成到 水下机 器人 中, 即可实现对水下目标的 探测 和识别, 其 中基 于声图像识别目标技术可以远距离区分水 雷等 小目标, 但由于受海洋环境、 背景 噪声等因 素的 影响, 水声图像仍存在干扰大、 分辨率低、 像素信 息少等问题.高清摄像机成像的图像清晰, 但由 于光在水中传播能力衰减很快, 可识别的距离较 近.因此, 可以将 两种 手段相结 合, 实现对 水下 目标的声学和光学影像的探测识别. 此外, 近几年发展起来的激光成像技术也比 较适合 R OV 使用, 其成像质量远高于声学成像, 作用距离又比光学摄像机远, 同时可以提供准确 的距离信息. 针对水下未知 目标 物 的探 测, 构建一个 圆 环式 探测体系尤为重要, 该探测体系的流 程图如图3所示.其中, R OV 主要应用于最后一个阶 段, 即目标物锁定并获取实时影像信息. 图3 水下目标物探测流程 在大范围搜索阶段, 可以根据需要使用合成 孔径声呐或高精度侧扫声 呐、 浅 地层 剖面 仪、 中 浅水多波束系统和高精度磁力仪等设备 搭配完成作业, 在此过程中, 设备的量 程 均设 置为 大量程模式, 进行海底快速大面积的测量.大范围搜 索完成后, 根据数据信息分析确定可疑目标物的 大概位置, 并缩小区域进行 局部 详细 排查, 此过 程可以使用合成孔径声呐或高精度侧扫 ........