一种高效智能寻管线检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效智能寻管线检测系统，水下机器人自动航迹控制系统用于探测海底管道的铺设路径，进行水下定位，控制沿海底管道的铺设路径运动，水下机器人自动定高及姿态平衡控制系统用于控制水下机器人在距离海底管道的设定高度下运行，并实现姿态自动平衡，水下机器人自动航迹控制系统由基于S2CR超短基线水下定位系统及脉冲介导金属探测器构成，水下机器人自动定高及姿态平衡控制系统由自动定高控制子系统及姿态平衡控制子系统构成；水下机器人能探测到海底管道，并自动定高，利用自身动力自定位和纠偏功能跟踪管线路径，由水下机器人尾部的矩阵式电位传感器对海底管道空间点位进行非接触检测，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
【专利说明】一种高效智能寻管线检测系统
【技术领域】
[0001]本发明属于海底管道电位非接触检测【技术领域】，尤其涉及一种高效智能寻管线检测系统。
【背景技术】
[0002]国外已有海底管道阴极保护调查技术，并经不断完善后，得到了广泛应用。如 Subspection 公司(现已被 StorkTechnicalServices 公司兼并)的 “SubseaCathodicProtectionSurveySystem”，仅 2006 年至 2009 年四年间，Subspection 公司就利用该技术调查了近15000km的海底管道，可见该技术的市场潜力。该系统1999年作业费用为50000$ (动复员费)+30000$ X d (作业天数)。Iicorr公司也有类似技术，该公司也已被StorkTechnicalServices 公司兼并。目前 ISIS 公司已形成了《GuidelinesforSubseaPipelineCathodicProtectionSurvey》。经了解，以上公司均采用接触式检测方法，国外尚无非接触式检测技术及其应用的报道。
[0003]2010年，采技服公司采用接触式方法对Wll-1至W12-1海管泄漏点附近400m管道的电位进行了检测。检测结果显示，漏点处电位明显异常。因此，通过对海底管道电位进行检测发现海底管道阴极保护薄弱点及明显局部外腐蚀点是可行的。
[0004]现有技术提供的管线检测系统第一种方法是接触式检测方法，需要割开海管的防腐层使用电极与海管或者保护阳极接触进行检测作业，作业难度大，成本高、速度慢、电场检测点不连续，不能实现海底管道电位空间分布连续性检测；第二种方法是使用声学检测仪器，比如数字调频式浅地层剖面仪，该仪器适用于大范围的油管调查，但是该设备要求沿油管的切向方向运动，并且检测高度距海底4米以上，此外对油管的定位精度过低。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种高效智能寻管线检测系统，旨在解决现有技术提供的寻管线检测系统未能实现对海底管道电位进行非接触检测的问题。
[0006]本发明的目的在于提供一种高效智能寻管线检测系统，该高效智能寻管线检测系统包括:
[0007]水下机器人(ROV)；
[0008]水下机器人(ROV)自动航迹控制系统，与所述水下机器人(ROV)相连接，用于探测海底管道的铺设路径，并对水下机器人(ROV)进行水下定位，控制水下机器人(ROV)沿海底管道的铺设路径运动；
[0009]水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统，与所述水下机器人(ROV)相连接，用于控制水下机器人(ROV)在距离海底管道的设定高度下运行，并实现姿态自动平衡。
[0010]进一步，所述水下机器人(ROV)包括:
[0011 ] 水下机器人(ROV)主体框架；
[0012]矩阵式电位传感器，用于采用非接触式方式检测海底管道的电位信号，并对所获取的电位信号进行输出；
[0013]数据采集模块，与所述矩阵式电位传感器相连接，用于采集所述矩阵式电位传感器输出的电位信号，并对采集的电位信号进行输出；
[0014]ARM主控制器，与所述数据采集模块相连接，用于接收所述数据采集模块输出的电位信号，对电位信号处理后进行输出；
[0015]通信模块，与所述ARM主控制器相连接，用于对所述ARM主控制器输出的电位信号进行传输；
[0016]动力推进系统，由安装在所述水下机器人(ROV)主体框架上的前垂向推进器、左后垂向推进器、右后垂向推进器、前侧推进器、后侧推进器构成，用于控制水下机器人(ROV)运动轨迹及姿态；
[0017]电机驱动模块，输入端与所述ARM主控制器相连接，输出端与所述动力推进系统相连接，用于接收所述ARM主控制器输出的控制信号，输出电机驱动信号，驱动动力推进系统运动；
[0018]摄像机；
[0019]视频传输模块，与所述摄像机相连接，用于接收所述摄像机输出的视频信号，对视频信号进行传输；
[0020]高压DC-DC供电模块；
[0021 ] 稳压模块，输入端与所述高压DC-DC供电模块相连接，输出端与所述ARM主控制器及摄像机相连接，用于为所述高压DC-DC供电模块及摄像机提供稳定电源供应；
[0022]照明系统，由左照明灯、右照明灯及主照明灯构成；
[0023]照明亮度调节模块，输入端与所述ARM主控制器相连接，输出端与所述照明灯相连接，用于接收所述ARM主控制器输出的控制信号，对所述照明灯的亮度进行调节；
[0024]所述水下机器人(ROV)自动航迹控制系统包括:
[0025]基于S2CR超短基线水下定位系统，与所述ARM主控制器相连接，用于对水下机器人(ROV)进行水下定位，并将获取的水下机器人(ROV)水下定位信号传输至所述ARM主控制器；
[0026]脉冲介导金属探测器，与所述ARM主控制器相连接，用于探测海底管道的铺设路径，并将获取的海底管道铺设路径信号传输至所述ARM主控制器；
[0027]所述水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统进一步包括:
[0028]水下机器人(ROV)自动定高控制子系统，与所述ARM主控制器相连接，采用基于PA500高精度高度计实时获取水下机器人(ROV)运行高度，用于控制水下机器人(ROV)在距离海底管道的设定高度下运行；
[0029]水下机器人(ROV)姿态平衡控制子系统，与所述ARM主控制器相连接，采用基于高精度姿态方位参考系统MTI实时获取并调整水下机器人(ROV)的姿态。
[0030]进一步，所述矩阵式电位传感器设计成鞭式，单一组合体为在鞭式主体尾部间隔Im布局2个敏感电位探头构成，3个组合体构成3X2探头矩阵，同时在敏感电位探头端面防污处理。
[0031]进一步，所述水下机器人(ROV)自动航迹控制系统通过增量式PID算法控制动力推进系统中驱动电机的正反转运动，实现水下机器人(ROV)自动跟踪海底管道，所述水下机器人(ROV)自动航迹控制系统通过方向控制算法，根据脉冲介导金属探测器检测的数据，一方面通过调节后侧推进器正反转动控制量调整水下机器人(ROV)的方向，另一方面通过前侧推进器驱动水下机器人(ROV)前行，消除水下机器人(ROV)与海底管道中心的偏差；为消除水下机器人(ROV)方向控制中的过冲，采用根据水下机器人(ROV)方向的变化率对后侧推进器控制量进行修正的微分控制方式。
[0032]进一步，所述水下机器人(ROV)自动定高控制子系统采用基于负反馈原理的PID控制，所述水下机器人(ROV)姿态平衡控制子系统采用基于负反馈模糊控制；
[0033]所述水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统采用串级控制，以水下机器人(ROV)自动定高控制子系统为主，以水下机器人(ROV)姿态平衡控制子系统为辅。
[0034]进一步，所述水下机器人(ROV)自动航迹控制系统采用基于S2CR超短基线水下定位系统对水下机器人(ROV)进行水下定位，采用脉冲介导金属探测器探测海底管道的铺设路径。
[0035]进一步，该高效智能寻管线检测系统还设置有定深器、防缠桨水面浮球、主拖曳零浮力电缆，所述定深器、防缠桨水面浮球与所述主拖曳零浮力电缆相连接。
[0036]进一步，所述主拖曳零浮力电缆内部设置有Kevlar丝，可承受300公斤拉力，内部为6芯电缆，2根电源线380VDC/5A，2根双绞485通讯线，2根视频线。
[0037]本发明提供的高效智能寻管线检测系统，水下机器人(ROV)自动航迹控制系统用于探测海底管道的铺设路径，并对水下机器人(ROV)进行水下定位，控制水下机器人(ROV)沿海底管道的铺设路径运动，水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统用于控制水下机器人(ROV)在距离海底管道的设定高度下运行，并实现姿态自动平衡，水下机器人(ROV)自动航迹控制系统由基于S2CR超短基线水下定位系统及脉冲介导金属探测器构成，水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统由水下机器人(ROV)自动定高控制子系统及水下机器人(ROV)姿态平衡控制子系统构成；水下机器人(ROV)能探测到海底管道，并自动定高，利用自身动力自定位和纠偏功能跟踪管线路径，由水下机器人(ROV)尾部的矩阵式电位传感器对海底管道空间点位进行非接触检测，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是本发明实施例提供的高效智能寻管线检测系统的结构框图；
[0039]图2是本发明实施例提供的高效智能寻管线检测系统的控制流程图；
[0040]图3是本发明实施例提供的电场传感数据接收中断的流程图；
[0041]图4是本发明实施例提供的控制指令接收中断的流程图；
[0042]图5是本发明实施例提供的脉冲介导金属探测器数据接收中断的流程图；
[0043]图6是本发明实施例提供的高度数据接收中断的流程图；
[0044]图7是本发明实施例提供的姿态传感数据接收中断的流程图；
[0045]图8是本发明实施例提供的水下机器人(ROV)自动航迹控制系统的控制框图；
[0046]图9是本发明实施例提供的水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统的控制框图；
[0047]图中:11、水下机器人(ROV) ;11_1、矩阵式电位传感器；11-2、数据采集模块；11-3、ARM主控制器；11-4、通信模块；11_5、电机驱动模块；11_6、动力推进系统；11_7、摄像机；11-8、视频传输模块；11-9、高压DC-DC供电模块；11_10、稳压模块照明亮度调节模块；11_12、照明系统；12、水下机器人(ROV)自动航迹控制系统；12-1、基于S2CR超短基线水下定位系统；12-2、脉冲介导金属探测器；13、水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统；13_1、水下机器人(ROV)自动定高控制子系统；13-2、水下机器人(ROV)姿态平衡控制子系统。
【具体实施方式】
[0048]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
[0049]图1示出了本发明实施例提供的高效智能寻管线检测系统的结构。为了便于说明，仅不出了与本发明相关的部分。
[0050]该高效智能寻管线检测系统包括:
[0051]水下机器人(ROV)Il ;
[0052]水下机器人(ROV)自动航迹控制系统12，与水下机器人(ROV) 11相连接，用于探测海底管道的铺设路径，并对水下机器人(ROV) 11进行水下定位，控制水下机器人(ROV)Il沿海底管道的铺设路径运动；
[0053]水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统13，与水下机器人(ROV) 11相连接，用于控制水下机器人(ROV)Il在距离海底管道的设定高度下运行，并实现姿态自动平衡。
[0054]在本发明实施例中，水下机器人(ROV) 11包括:
[0055]水下机器人(ROV)主体框架；
[0056]矩阵式电位传感器11-1，用于采用非接触式方式检测海底管道的电位信号，并对所获取的电位信号进行输出；
[0057]数据采集模块11-2，与矩阵式电位传感器11-1相连接，用于采集矩阵式电位传感器11-1输出的电位信号，并对采集的电位信号进行输出；
[0058]ARM主控制器11-3，与数据采集模块11_2相连接，用于接收数据采集模块11_2输出的电位信号，对电位信号处理后进行输出；
[0059]通信模块11-4，与ARM主控制器11_3相连接，用于对ARM主控制器11_3输出的电位信号进行传输；
[0060]动力推进系统11-6，由安装在水下机器人(ROV)主体框架上的前垂向推进器、左后垂向推进器、右后垂向推进器、前侧推进器、后侧推进器构成，用于控制水下机器人(ROV) 11运动轨迹及姿态；
[0061]电机驱动模块11-5,输入端与ARM主控制器11_3相连接,输出端与动力推进系统11-6相连接,用于接收ARM主控制器11-3输出的控制信号,输出电机驱动信号,驱动动力推进系统11-6运动；
[0062]摄像机11-7;
[0063]视频传输模块11-8，与摄像机11-7相连接，用于接收摄像机11_7输出的视频信号，对视频信号进行传输；
[0064]高压DC-DC供电模块11-9;
[0065]稳压模块11-10，输入端与高压DC-DC供电模块11-9相连接，输出端与ARM主控制器11-3及摄像机11-7相连接，用于为高压DC-DC供电模块11_9及摄像机11_7提供稳定电源供应；
[0066]照明系统11-12，由左照明灯11-12、右照明灯11_12及主照明灯11_12构成；
[0067]照明亮度调节模块11-11，输入端与ARM主控制器11_3相连接，输出端与照明灯
11-12相连接，用于接收ARM主控制器11-3输出的控制信号，对照明灯11_12的亮度进行调节;
[0068]水下机器人(ROV)自动航迹控制系统12包括:
[0069]基于S2CR超短基线水下定位系统12-1，与ARM主控制器11_3相连接，用于对水下机器人(ROV) 11进行水下定位，并将获取的水下机器人(ROV) 11水下定位信号传输至ARM王控制器11_3 ；
[0070]脉冲介导金属探测器12-2，与ARM主控制器11_3相连接，用于探测海底管道的铺设路径，并将获取的海底管道铺设路径信号传输至ARM主控制器11-3 ；
[0071]水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统13进一步包括:
[0072]水下机器人(ROV)自动定高控制子系统13-1，与ARM主控制器11-3相连接，采用基于PA500高精度高度计实时获取水下机器人(ROV) 11运行高度，用于控制水下机器人(ROV) 11在距离海底管道的设定高度下运行；
[0073]水下机器人(ROV) 11姿态平衡控制子系统13-2，与ARM主控制器11_3相连接，采用基于高精度姿态方位参考系统MTI实时获取并调整水下机器人(ROV)Il的姿态。
[0074]在本发明实施例中，矩阵式电位传感器11-1设计成鞭式，单一组合体为在鞭式主体尾部间隔Im布局2个敏感电位探头构成，3个组合体构成3X2探头矩阵，同时在敏感电位探头端面防污处理。
[0075]在本发明实施例中，水下机器人(ROV)自动航迹控制系统12通过增量式PID算法控制动力推进系统11-6中驱动电机的正反转运动，实现水下机器人(ROV)Il自动跟踪海底管道，水下机器人(ROV)自动航迹控制系统12通过方向控制算法，根据脉冲介导金属探测器12-2检测的数据，一方面通过调节后侧推进器正反转动控制量调整水下机器人(ROV)Il的方向，另一方面通过前侧推进器驱动水下机器人(ROV) 11前行，消除水下机器人(ROV)Il与海底管道中心的偏差；为消除水下机器人(ROV)Il方向控制中的过冲，采用根据水下机器人(ROV)Il方向的变化率对后侧推进器控制量进行修正的微分控制方式。
[0076]在本发明实施例中，水下机器人(ROV)自动定高控制子系统13-1采用基于负反馈原理的PID控制，水下机器人(ROV) 11姿态平衡控制子系统13-2采用基于负反馈模糊控制；
[0077]水下机器人(ROV)自动定高及姿态平衡控制系统13采用串级控制，以水下机器人(ROV)自动定高控制子系统13-1为主，以水下机器人(ROV) 11姿态平衡控制子系统13-2为辅。
[0078]在本发明实施例中，水下机器人(ROV)自动航迹控制系统12采用基于S2CR超短基线水下定位系统12-1对水下机器人(ROV)Il进行水下定位，采用脉冲介导金属探测器12-2探测海底管道的铺设路径。
[0079]在本发明实施例中，该高效智能寻管线检测系统还设置有定深器、防缠桨水面浮球、主拖曳零浮力电缆，定深器、防缠桨水面浮球与主拖曳零浮力电缆相连接。
[0080]在本发明实施例中，主拖曳零浮力电缆内部设置有Kevlar丝，可承受300公斤拉力，内部为6芯电缆，2根电源线380VDC/5A，2根双绞485通讯线，2根视频线。
[0081]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0082]矩阵式电位传感器11-1为主动无源电位传感器，为尽可能减少海底地貌对矩阵式电位传感器11-1的影响，将矩阵式电位传感器11-1设计成鞭式。单一组合体为在鞭式主体尾部间隔Irn布局2个敏感电位探头构成，3个组合体构成3X2探头矩阵。为避免海泥等污物对矩阵式电位传感器11-1的影响，特在敏感电位探头端面进行防污设计处理；
[0083]主拖曳零浮力电缆的内部结构:电缆内有Kevlar丝，可承受300公斤拉力，内部为6芯电缆，2根电源线380VDC/5A，2根双绞485通讯线，2根视频线，主拖曳零浮力缆在水中比较稳定，受水流的影响较小；
[0084]定深器及防缠桨水面浮球:
[0085](I)采用分段式拖曳方式时，这个与水下机器人(ROV) 11分开的定深器不仅起到对系统定深的作用，同时也起到隔离水面拖船扰动的作用，从而保证水下机器人(ROV)Il能够稳定地拖曳；
[0086](2)考虑到船体在运动过程中主拖曳零浮力电缆可能缠绕船的动力桨的情况，在水面上外加一个防缠桨水面浮球，使得主拖曳零浮力电缆远离船的螺旋桨，避免缠绕。
[0087]缓冲定深器纵荡和升沉效应的短拖缆:拖缆段可以缓和定深器的纵荡和升沉效应，随着拖缆的加长，对水下机器人(ROV)Il的扰动逐渐减小，为了使拖缆的形态接近于水平拖曳，并且为了使水下机器人(ROV)Il与定深器之间的垂向距离最小，即拖缆段在连接到定深器处的水平夹角应等于零，根据此要求来确定拖缆的长度。
[0088]水下机器人(ROV) 11组成部分:水下机器人(ROV)主体框架、矩阵式电位传感器11-1、摄像机11-7、照明系统11-12、动力推进系统11-6 ；
[0089]水下机器人(ROV) 11主要实现的功能:
[0090](I)通过基于S2CR超短基线水下定位系统12-1获知水下机器人(ROV) 11在水下的位置，与实际管道铺设的位置作比较，ARM主控制器11-3驱动前侧推进器和后侧推进器使得水下机器人(ROV) 11到达管线的正上方，脉冲介导金属探测器12-2探测海管在水下机器人(ROV)Il下放的位置，通过控制前侧推进器和后侧推进器使得水下机器人(ROV)Il沿着管道的中心线行走，辅助基于S2CR超短基线水下定位系统12-1完成自动探的功能；
[0091](2)由母船通过脐带缆拖着水下机器人(ROV) 11完成检测的前进的功能；
[0092](3)高精度水下机器人(ROV)自动定高控制子系统13-1实时检测水下机器人(ROV) 11距离海底的高度，通过基于负反馈的PID控制调节3个推进器(前垂向推进器、左后侧推进器、右后侧推进器)完成自动定高的功能；
[0093](4)高精度水下机器人(ROV) 11姿态平衡控制子系统13-2实时检测水下机器人(ROV) 11的水平状态，通过模糊控制控制调节3个推进器(前垂向推进器、左后侧推进器、右后侧推进器)完成自动姿态平衡的功能；
[0094](5)采集海底的温度、深度、压力、高度、姿态、位置、矩阵传感器数据，并向外传输。[0095]水下机器人(ROV) 11动力推进系统11-6推力设计及计算:
[0096](I)水下机器人(ROV) 11阻力计算原理及方法
[0097]水下机器人(ROV) 11装备的动力推进系统11-6主要用来克服运行过程中受到的阻力，水下机器人(ROV)Il阻力主要包括:摩擦阻力、粘压阻力和兴波阻力。
[0098]摩擦阻力Rf由与机体表面相切的切应力τ构成。切向应力的产生是由于水的粘性作用，使机体周围有一薄层水，即所谓附面层或叫边界层，被带动随同运动，此边界层内的流体有较大的速度梯度，水流速度随边界层厚度增加而增大。由于边界层的存在，水和机体接触表面及边界层内部各层水之间的相互作用，对机体表面产生切向应力。粘压阻力Rpv和兴波阻力Rw统称为压差阻力，由作用于机体表面法线方向的压力P构成。由于设计机体左右对称，在中、低速时，纵倾力矩和升力不产生显著影响，可以只考虑水平方向的阻力。
[0099]在模型试验中，低速时摩擦阻力所占的比例最大，约70%~80%，甚至更多；粘压阻力一般不足10% ;行波阻力随航速的增高，其所占比例增大。当水下机器人(ROV)Il在距水面大于1/2机体长度的水域航行时，可以认为不再受自由表面的影响，兴波阻力可以忽略不计。此时，摩擦阻力约占总阻力的80%，其中粗糙度附加约占30%;粘压阻力约占总阻力的5%，附体阻力约占15%。
[0100]摩擦阻力Rf = 0.5 P CfS V 02 (I)
[0101]水下机器人(ROV) 11总阻力R = Rf/80% (2)
[0102](2)水下机器 人(ROV) 11侧向阻力对动力推进系统11-6总推力的要求
[0103]当水下机器人(ROV) 11侧向移动时，水下机器人(ROV) 11迎流面积S = 0.42m2，速度取2节即lm/s (工作时船速为0.5m/s,并选取流速为0.5m/s的流速下作业，则要求水下机器人(ROV) 11具备最大2节的抗流能力)，Cf取0.3可得在速度为2节的时候水对拖体的摩擦阻力为Rf ^ 100N，拖体总阻力R = Rf/80%^ 125N，为保险起见，总阻力需要加一个安全系数a = 1.5，的水阻这样水下机器人(ROV) 11可以保持稳定，此时R = 125*1.5 =187N ；
[0104]所以动力推动系统的总推力至少为18.7kgο
[0105](3)水下机器人(ROV) 11垂向阻力对动力推动系统总推力的要求
[0106]当水下机器人(ROV) 11上下移动时，水下机器人(ROV) 11迎流面积S = 0.8m2，速度取2节即lm/s，Cf取0.3可得在速度为2节的时候水对拖体的摩擦阻力为Rf ^ 190N，拖体总阻力R = Rf/80%~ 237N，为保险起见，总阻力需要加一个安全系数a = 1.5，的水阻这样水下机器人(ROV) 11可以保持稳定，此时R = 137*1.5 = 355.5N。
[0107]所以动力推进系统11-6的总推力至少为35.5kg。
[0108](4)动力推动系统推力计算方法及推力设计
[0109]在稳定排水过程中,动力推动系统对出水口处水的力为一个恒力
[0110]T1 =mv2 -WIV1(3)
[0111]其中，表示入口水流平均速度，%表示出口水流平均速度
[0112]在理想状态下，出水口瞬时排出的水的质量
[0113]!B = pQ = pAv2 = PA1V1[0114]故式(3)可写为
【权利要求】
1.一种高效智能寻管线检测系统，其特征在于，该高效智能寻管线检测系统包括: 水下机器人； 水下机器人自动航迹控制系统，与所述水下机器人相连接，用于探测海底管道的铺设路径，并对水下机器人进行水下定位，控制水下机器人沿海底管道的铺设路径运动； 水下机器人自动定高及姿态平衡控制系统，与所述水下机器人相连接，用于控制水下机器人在距离海底管道的设定高度下运行，并实现姿态自动平衡。
2.如权利要求1所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，所述水下机器人包括: 水下机器人主体框架； 矩阵式电位传感器，用于采用非接触式方式检测海底管道的电位信号，并对所获取的电位信号进行输出； 数据采集模块，与所述矩阵式电位传感器相连接，用于采集所述矩阵式电位传感器输出的电位信号，并对采集的电位信号进行输出； ARM主控制器，与所 述数据采集模块相连接，用于接收所述数据采集模块输出的电位信号，对电位信号处理后进行输出； 通信模块，与所述ARM主控制器相连接，用于对所述ARM主控制器输出的电位信号进行传输； 动力推进系统，由安装在所述水下机器人主体框架上的前垂向推进器、左后垂向推进器、右后垂向推进器、前侧推进器、后侧推进器构成，用于控制水下机器人运动轨迹及姿态； 电机驱动模块，输入端与所述ARM主控制器相连接，输出端与所述动力推进系统相连接，用于接收所述ARM主控制器输出的控制信号，输出电机驱动信号，驱动动力推进系统运动； 摄像机； 视频传输模块，与所述摄像机相连接，用于接收所述摄像机输出的视频信号，对视频信号进行传输； 高压DC-DC供电模块； 稳压模块，输入端与所述高压DC-DC供电模块相连接，输出端与所述ARM主控制器及摄像机相连接，用于为所述高压DC-DC供电模块及摄像机提供稳定电源供应； 照明系统，由左照明灯、右照明灯及主照明灯构成； 照明亮度调节模块，输入端与所述ARM主控制器相连接，输出端与所述照明灯相连接，用于接收所述ARM主控制器输出的控制信号，对所述照明灯的亮度进行调节； 所述水下机器人自动航迹控制系统包括: 基于S2CR超短基线水下定位系统，与所述ARM主控制器相连接，用于对水下机器人进行水下定位，并将获取的水下机器人水下定位信号传输至所述ARM主控制器； 脉冲介导金属探测器，与所述ARM主控制器相连接，用于探测海底管道的铺设路径，并将获取的海底管道铺设路径信号传输至所述ARM主控制器； 所述水下机器人自动定高及姿态平衡控制系统进一步包括: 水下机器人自动定高控制子系统，与所述ARM主控制器相连接，采用基于PA500高精度高度计实时获取水下机器人运行高度，用于控制水下机器人在距离海底管道的设定高度下运行； 水下机器人姿态平衡控制子系统，与所述ARM主控制器相连接，采用基于高精度姿态方位参考系统MTI实时获取并调整水下机器人的姿态。
3.如权利要求2所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，所述矩阵式电位传感器设计成鞭式，单一组合体为在鞭式主体尾部间隔Im布局2个敏感电位探头构成，3个组合体构成3X2探头矩阵，同时在敏感电位探头端面防污处理。
4.如权利要求2所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，所述水下机器人自动航迹控制系统通过增量式PID算法控制动力推进系统中驱动电机的正反转运动，实现水下机器人自动跟踪海底管道，所述水下机器人自动航迹控制系统通过方向控制算法，根据脉冲介导金属探测器检测的数据，一方面通过调节后侧推进器正反转动控制量调整水下机器人的方向，另一方面通过前侧推进器驱动水下机器人前行，消除水下机器人与海底管道中心的偏差；为消除水下机器人方向控制中的过冲，采用根据水下机器人方向的变化率对后侧推进器控制量进行修正的微分控制方式。
5.如权利要求2所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，所述水下机器人自动定高控制子系统采用 基于负反馈原理的PID控制，所述水下机器人姿态平衡控制子系统采用基于负反馈模糊控制； 所述水下机器人自动定高及姿态平衡控制系统采用串级控制，以水下机器人自动定高控制子系统为主，以水下机器人姿态平衡控制子系统为辅。
6.如权利要求1所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，所述水下机器人自动航迹控制系统采用基于S2CR超短基线水下定位系统对水下机器人进行水下定位，采用脉冲介导金属探测器探测海底管道的铺设路径。
7.如权利要求1所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，该高效智能寻管线检测系统还设置有定深器、防缠桨水面浮球、主拖曳零浮力电缆，所述定深器、防缠桨水面浮球与所述主拖曳零浮力电缆相连接。
8.如权利要求7所述的高效智能寻管线检测系统，其特征在于，所述主拖曳零浮力电缆内部设置有Kevlar丝，可承受300公斤拉力，内部为6芯电缆，2根电源线380VDC/5A，2根双绞485通讯线，2根视频线。
【文档编号】G01R19/00GK103926448SQ201410167739
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】牛阿丽 申请人:青岛远创机器人自动化有限公司