一种双探棒式海缆探测系统及其探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海缆探测领域，特别是涉及一种双探棒式海缆探测系统及其探测方 法。
【背景技术】
[0002] 在海缆定位领域中，路由探测（Routing detection)和埋深探测（Depth detection)问题是研究者最为关注的问题之一。路由探测即探测获知海缆在海底的铺设位 置以及海缆在海底的铺设轨迹。埋深探测即探测获知海缆在海底的铺设深度。
[0003] 选择海缆的探测方法时，需要统筹考虑多方面的因素，包括实现的难易程度、经济 成本、探测能力、抗干扰能力等。因此，所采用的海缆探测方法对海缆的探测精度和距离是 关注的重点。当前海缆探测方法一般都基于声学、光学、电学或磁学理论，对海缆的路由和 埋深进行探测。目前海缆的探测方法大致分为两大类：无源探测法和有源探测法。无源探 测法包括金属探测法和声、光学探测法；有源探测法包括绝对磁场法和交流磁场法。金属探 测法利用探测金属的方法去探测海底的海缆。虽然此方法不用在海缆中加任何信号就可以 探测出海缆的路由和埋深，但是由于目前的金属探测技术作用距离较小（一般在几十厘米 之内），所以此方法的探测距离很有限；声、光学探测法利用声学探测设备（声呐）或光学 探测设备（CCD摄像机）等，在海底进行图形采集，通过人工的勘察、记录、分析后，获得海缆 的路由和走向。此方法只能探测出海缆的路由，而不能探测出海缆的具体埋深。另外，此方 法的设备造价十分高昂；绝对磁场法在海缆中施加直流信号，通过磁场仪或地磁仪探测到 的磁异常现象来探测海缆路由。虽然，此方法的磁场仪或地磁仪的构成简单，且灵敏度很高 可以达到测量要求。但是，如果海缆周围存在较多的磁性物质，海缆的探测将会受到较大的 干扰，其抗干扰性较差；交流磁场探测法在海缆中施加交流信号，利用特制的探棒就可在海 缆附近感应出相同频率的电压信号。通过对这个特定频率电压信号的经过提取后，进行分 析处理，就可以探测出海缆的位置、走向及埋设深度。但是，现有技术中采用交流磁场探测 法的探测系统的结构和操作都较复杂，且现有技术中的交流磁场探测法的探测精度较低。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、探测精度高的双探棒式 海缆探测系统及其探测方法。
[0005] 技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] 本发明所述的双探棒式海缆探测系统，包括探棒感应模块、滤除干扰信号模块、峰 值信号提取模块、核心处理器模块、键盘模块、液晶显示模块和电源模块；探棒感应模块采 用双探棒结构，包括第一探棒感应电路和第二探棒感应电路，其中，第一探棒感应电路包括 第一探棒，第二探棒感应电路包括第二探棒，两个探棒之间通过固定长度的连接杆相连，两 个探棒的轴线方向相互平行，且轴线方向均垂直于连接杆；滤除干扰信号模块包括第一滤 除干扰信号电路和第二滤除干扰信号电路；峰值信号提取模块包括第一峰值信号提取电路 和第二峰值信号提取电路；核心处理器模块的模拟信号输入端设有AD信号采集电路；键盘 模块包括海缆测深按键和停止海缆测深按键；第一探棒感应电路的输出端连接第一滤除干 扰信号电路的输入端，第一滤除干扰信号电路的输出端连接第一峰值信号提取电路的输入 端，第二探棒感应电路的输出端连接第二滤除干扰信号电路的输入端，第二滤除干扰信号 电路的输出端连接第二峰值信号提取电路的输入端，且第一峰值信号提取电路的输出端与 第二峰值信号提取电路的输出端分别连接AD信号采集电路的输入端，键盘模块连接核心 处理器模块的第一 I/O端口，核心处理器模块的第二I/O端口连接液晶显示模块的输入端， 电源模块通过核心处理器模块的电源接口分别连接探棒感应模块、滤除干扰信号模块、峰 值信号提取模块、核心处理器模块、键盘模块和液晶显示模块。
[0007] 进一步，所述第一探棒感应电路包括一个运算放大器Al ;运算放大器Al的正电源 端连接电容C2后接地，且正电源端用电压为VCC的电源供电，运算放大器Al的负电源端接 地，运算放大器Al的同相输入端连接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端分别连接电容Cl的 一端和电感L的一端，电容Cl的另一端和电感L的另一端均接地；运算放大器Al的反相输 入端分别连接电阻R2的一端和电阻R3的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端连 接滑动变阻器Sl的一端，滑动变阻器Sl的另一端连接运算放大器Al的输出端，运算放大 器Al的输出端还连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电容C3后接地，且电阻R4的 另一端也作为输出端口。
[0008] 进一步，所述峰值信号提取模块包括一个单电源供电的运算放大器。
[0009] 进一步，所述液晶显示模块包括一个有机发光二极管。
[0010] 进一步，所述电源模块包括一个电池和一个三端稳压管。
[0011] 本发明所述的双探棒式海缆探测系统的探测方法，包括如下的步骤：
[0012] 步骤1 :确定海缆的位置：将第一探棒的轴线方向平行于海底平面设置，并将第一 探棒从远处向其感应电动势峰值增大的方向靠近，当感应电动势峰值达到最大时，停止移 动，此时第一探棒下方为海缆的位置；
[0013] 步骤2 :确定海缆的走向：将第一探棒旋转一周，实时采集其感应电动势峰值，当 感应电动势峰值达到最大时，停止旋转，此时第一探棒的连接杆的指向为海缆的走向；
[0014] 步骤3 :确定海缆的埋深：采用第一探棒和第二探棒，通过核心处理器模块测量海 缆的埋深，并将测得的结果显示在液晶显示模块上。
[0015] 进一步，所述步骤3包括如下的步骤：
[0016] 步骤3. 1 :核心处理器模块对键盘模块进行扫描，判断海缆测深按键是否按下，如 果是，则进行步骤3. 2 ;否则，重新进行步骤3. 1 ;
[0017] 步骤3. 2 :获取第一探棒的感应电动势峰值和第二探棒的感应电动势峰值；
[0018] 步骤3. 3 :如果第一探棒的感应电动势峰值大于第二探棒的感应电动势峰值，采 用如下的公式计算海缆的埋深：
[0022] 其中，h为海缆的埋深，L为连接杆的长度，ε _x为第一探棒的感应电动势峰值， ε b_为第二探棒的感应电动势峰值；
[0023] 步骤3. 4 :将步骤3. 3中得到的埋深值通过液晶显示模块进行显示；
[0024] 步骤3. 5 :判断本次探测是否为第一次探测，如果是，则将步骤3. 3中得到的埋深 值作为海缆埋深测量最大值，并进行步骤3. 7 ;否则，进行步骤3. 6 ;
[0025] 步骤3. 6 :判断步骤3. 3中得到的埋深值是否大于海缆埋深测量最大值，如果是， 则将步骤3. 3中得到的埋深值作为海缆埋深测量最大值；否则，进行步骤3. 7 ;
[0026] 步骤3. 7 :将海缆埋深测量最大值通过液晶显示模块进行显示；
[0027] 步骤3. 8 :判断探测是否结束，如果是，则结束；否则，返回步骤3. 2。
[0028] 有益效果：本发明的系统采用双探棒式结构进行海缆探测，功能明确、结构简单、 操作方便，能正确有效地探测海缆的位置、走向和埋深；本发明的方法基于双探棒式结构， 实现方便、探测精度高、误差低。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明的系统框图；
[0030] 图2为本发明的第一探棒感应电