基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法及系统

技术领域

本发明属于海缆敷设技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法及系统。

背景技术

海缆是用绝缘材料包裹的电缆，铺设在海底，分海底通信电缆和海底电力电缆，现代的通信海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号，用于电信传输。

在海缆建设中，需要将海埋设与海底，海缆船是电缆敷设施工作业过程中最重要的装备，而海缆船的电缆装载能力和铺缆能力往往是海缆船的核心能力，其中作业施工的方式有导缆笼方式，但是存在安装繁琐、海缆易损、仅50米以内水深的问题，也有更为先进的悬链线方式敷设，通过海缆船配合敷设犁进行线缆敷设，因此需要考虑到施工船速度、放缆速度、敷设犁速度对海缆的影响。

在悬链线方式敷设作业时，敷设犁采用海缆船拖拽牵引运动，因此放缆速度对海缆张力的影响尤为重要，其中就有公开号为CN111668764A海底电缆敷设装置的控制方法及控制系统的中国发明专利，通过观察海缆入水时的角度推到出需要放缆速度速度，以保证海缆张力处于正常范围，但是由于水下环境复杂，海缆埋设时，海缆进入敷设犁的角度和方向影响埋设的效果，因此不但需要对海缆张力进行控制，同时也需要监测海缆进入敷设犁的偏离方向和偏离程度，保证海缆以较为理想的角度进入敷设犁，进而获得理想的电缆落地点张力，进而保护海缆不会因为张力过大出现机械损伤，或张力过小而出现打扭。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法及系统，通过海缆位形监测装置监测海缆进入敷设犁的位置形态从而确定入犁角的大小，然后根据入犁角的大小变化实现放缆速度的控制，使海缆的张力和埋设的海缆达到预期效果，以解决现有技术中，悬链线方式敷设海缆时海缆进入敷设犁角度偏离影响敷设效果以及海缆张力过大出现机械损伤，或张力过小出现打扭的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法，其关键在于，包括以下步骤：

S1：在敷设犁上设置海缆位形监测装置，所述海缆位形监测装置按预设的高度差测量至少两段海缆线的位形；

S2：根据至少两段海缆线的位形确定海缆线进入敷设犁时的入犁角；

S3：将步骤S2确定的入犁角与系统预设入犁角进行比较，根据比较结果确定控制策略，从而实现海缆牵引机的放缆速度控制。

可选地，所述海缆位形监测装置包括多个激光位移传感器，所述多个激光位移传感器靠近敷设犁的海缆线入口处沿竖直方向等间距设置，通过每一个激光位移传感器测量当前高度下对应海缆悬链线的水平距离。

可选地，按照θ＝arctan(h/Δl)确定海缆线进入敷设犁时的入犁角大小，其中h为相邻两个激光位移传感器的高度差，Δl为相邻两个激光位移传感器所测海缆悬链线的水平距离差。

可选地，所述海缆位形监测装置包括一个激光位移传感器，所述激光位移传感器设置在靠近敷设犁的海缆线入口处的竖直导轨上，通过所述竖直导轨带动所述激光位移传感器上下往复匀速运动，且按预定周期测量对应高度下海缆悬链线的水平距离。

可选地，按照θ＝arctan(h/Δl)确定海缆线进入敷设犁时的入犁角大小，其中h为激光位移传感器相邻两次测量时的高度差；Δl为激光位移传感器相邻两次所测海缆悬链线的水平距离差。

可选地，按照θ

可选地，在步骤S3中，当实际入犁角＞系统预设入犁角时，控制所述海缆牵引机提高放缆速度；当实际入犁角＝系统预设入犁角时，控制所述海缆牵引机放缆速度不变；当实际入犁角＜系统预设入犁角时，控制所述海缆牵引机降低放缆速度。

可选地，所述系统预设入犁角为一预定角度范围。

基于上述方法，本发明还提供一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设系统，用于实现前文所述的基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法，其关键在于：包括海缆位形监测装置、控制装置和海缆牵引机，所述控制装置通过所述海缆位形监测装置获取至少两段海缆线的位形并确定海缆线进入敷设犁时的入犁角，通过实际入犁角与系统预设入犁角进行比较得出控制策略，从而控制所述海缆牵引机的放缆速度。

本发明的显著效果是：

利用海缆位形监测装置可以实时监测海缆悬链线进入敷设犁时附近段位的位置形态，从而确定出海缆进入敷设犁时与海底平面的夹角大小，通过入犁角与系统预设的理想角度进行对比，从而即可快速的实现放缆速度的控制，保证海缆以较为理想的角度进入敷设犁，进而获得理想的电缆落地点张力，进而保护海缆不会因为张力过大出现机械损伤，或张力过小而出现打扭。

附图说明

图1为本实施例提供的基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设系统架构图；

图2为本实施例提供的系统控制流程图；

图3为本实施例中入犁角测量的原理分析图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法，包括以下步骤：

S1：在敷设犁上设置海缆位形监测装置，所述海缆位形监测装置按预设的高度差测量至少两段海缆线的位形；

S2：根据至少两段海缆线的位形确定海缆线进入敷设犁时的入犁角；

S3：将步骤S2确定的入犁角与系统预设入犁角进行比较，根据比较结果确定控制策略，从而实现海缆牵引机的放缆速度控制。

如图1所示，作为一种实施方式，海缆位形监测装置包括多个激光位移传感器，本例中以4个激光位移传感器为例，4个激光位移传感器靠近敷设犁的海缆线入口处沿竖直方向等间距设置，通过每一个激光位移传感器测量当前高度下对应海缆悬链线的水平距离。根据各个点的水平距离即可复原得出靠近敷设犁入口处的一段海缆线的位置形态，根据海缆线的位置形态从而可以得出入犁角的大小。

假设以两个测量点为例，通过激光器的安装位置可以确定相邻两个激光位移传感器的高度差h，相邻两个激光位移传感器所测海缆悬链线的水平距离差为Δl，按照θ＝arctan(h/Δl)确定海缆线进入敷设犁时的入犁角大小。具体实施时，可以选择任意两个激光位移传感器作为两个测量点进行测量，由于敷设犁的移动和海水洋流的影响，也可以同时选择多个激光位移传感器，通过多种组合测量求均值的方式减小测量误差。

当确定好入犁角后，即可按照图2所示的流程进行控制，具体而言：

当实际入犁角γ

当所述入犁角γ

当实际入犁角γ

通常，系统预设入犁角并非为某一固定角度值，实际可以为某一预定角度范围，比如设定15°～30°的范围为理想的入犁角范围，通过与理想的入犁角范围进行比较从而实现放缆速度控制。

作为另一种实施方式，所述海缆位形监测装置包括一个激光位移传感器，所述激光位移传感器设置在靠近敷设犁的海缆线入口处的竖直导轨上，通过所述竖直导轨带动所述激光位移传感器上下往复匀速运动，且按预定周期测量对应高度下海缆悬链线的水平距离。

在进行计算时，可按照θ＝arctan(h/Δl)确定海缆线进入敷设犁时的入犁角大小，其中h为激光位移传感器相邻两次测量时的高度差；Δl为激光位移传感器相邻两次所测海缆悬链线的水平距离差。

也可以按照θ

以图3所示，假设激光位移传感器在竖直导轨上下往复匀速运动，按照预定的周期采样，得到a、b、c、d四个采样点，相邻两个采样点之间的高度差可以通过激光位移传感器的运动速度和采样间隔得出，基本为固定值h；四个采样点所得海缆悬链线的水平距离分别为L

此外，基于上述方法，本实施例还提供一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设系统，用于实现前文所述的基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法，包括海缆位形监测装置、控制装置和海缆牵引机，所述控制装置通过所述海缆位形监测装置获取至少两段海缆线的位形并确定海缆线进入敷设犁时的入犁角，通过实际入犁角与系统预设入犁角进行比较得出控制策略，从而控制所述海缆牵引机的放缆速度。

综上可以看出，本发明提供的一种基于海缆位形监测入犁角的海缆悬链线敷设方法及系统，能够有效保证海缆以较为理想的角度进入埋设犁，进而获得理想的电缆落地点张力，进而保护海缆不会因为张力过大造成机械损伤，或张力过小而出现打扭破坏。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。