[发明专利]基于水下无人航行器的海底输油管道泄漏检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底输油管道泄漏检测系统和方法，具体涉及一种基于水下无人航行器的海底输油管道泄漏检测系统和方法，属于海洋工程水下装备与系统技术领域。

背景技术

海底输油管道是海上油田开发生产系统的主要组成部分，它是连续地输送大量原油最快捷、安全和经济可靠的运输方式。随着管道运行时间的延长，管道老化和腐蚀造成的穿孔经常发生，不仅损失大量的原油，而且还对海洋环境造成污染，人身安全造成威胁，给国家和企业带来严重的经济损失。因此，在海底管道在发生微小泄漏时及时报警提示，采取必要措施减少损失，尽可能避免海洋污染，具有重要的现实意义。

现有海底输油管道管外检测技术中，采用直升飞机沿管巡视或直接采用水下机器人搭载声波传感器进行泄漏检测应用较多。前者无法对微小泄漏进行检测，即使巡视出泄漏，也无法准确确定海底管道泄漏的位置及泄漏程度。后者检测效率较低，成本很高，同时无法确定该海域的原油泄漏量。

发明內容

有鉴于此，本发明提供一种基于水下无人航行器的海底输油管道泄漏检测系统和方法，该系统和方法具备管道位置探测与高精度定位以及微小泄漏快速检测功能。

该方法基于无人自主航行器为搭载平台的快速检测步骤以及以水下机器人为搭载平台的精确检测步骤。

在所述无人自主航行器上搭载管道位置探测模块和溢油检测模块；所述水下机器人上搭载管道位置精确探测模块和溢油精确检测模块，水下机器人受控于工作母船；

所述快速检测步骤中，若海底输油管道的位置已知，则不启用管道位置探测模块，所述无人自主航行器在控制模块的控制下在海底输油管道的上方快速巡视；若海底输油管道的位置未知，通过所述管道位置探测模块探测海底输油管道，控制模块依据管道位置探测模块的探测结果实时调整无人自主航行器的航行方向，使无人自主航行器在所探测到的海底输油管道的上方快速巡视；

无人自主航行器在快速巡视过程中，溢油检测模块实时检测海底输油管道是否有泄漏，若检测到有泄漏，无人自主航行器向工作母船发送泄漏警报，并将泄漏位置发送给工作母船；否则无人自主航行器按照既定任务巡航；

工作母船接收到泄漏警报后，进入精确检测步骤；

所述精确检测步骤中，工作母船依据快速检测步骤中所提供的泄漏位置下放水下机器人，水下机器人在管道位置精确探测模块的引导下到达漏油管道所在位置；然后通过溢油精确检测模块检测并记录原油泄漏量。

所述快速检测步骤通过荧光传感器检测海底输油管道是否漏油；所述精确检测步骤，通过荧光传感器检测海底输油管道的原油泄漏量。

基于水下无人航行器的海底输油管道泄漏检测系统包括以无人自主航行器为搭载平台的快速检测分系统以及以水下机器人为搭载平台的精确检测分系统；

所述快速检测分系统中，在无人自主航行器上搭载管道位置探测模块和溢油检测模块，同时所述无人自主航行器上设置有控制模块和通信模块；

所述管道位置探测模块布置在无人自主航行器的前透水舱内，包括磁异探测器；所述磁异探测器与控制模块相连，将探测信号实时发送给控制模块；每当磁异探测器的探测信号中出现峰值时，控制模块判断到当前位置的下方有输油管道，则改变无人自主航行器的航行方向，由此使无人自主航行器在所探测到的管道的上方沿Z形曲线航行；

所述溢油检测模块包括两个荧光传感器组，每个荧光传感器组包括两个以上用于检测海底输油管路是否漏油的荧光传感器；其中一个荧光传感器组位于无人自主航行器的前透水舱内，另一个荧光传感器组位于无人自主航行器的后透水舱内；荧光传感器分别与控制模块相连，将检测信号实时发送给控制模块；

所述精确检测分系统中，在水下机器人上搭载管道位置精确探测模块和溢油精确检测模块，所述水下机器人为带缆机器人，受控于工作母船上的水上控制模块；

所述管道位置精确探测模块由探测框架和三个磁力梯度计组成，三个磁力梯度计并排安装在探测框架上，探测框架固定在水下机器人上；管道位置精确探测模块将检测到的磁信号实时发送给水上控制模块，所述水上控制模块依据管道位置精确探测模块检测到的磁信号，控制水下机器人向最强磁场区域运动；

所述溢油精确检测模块为荧光传感器，荧光传感器将检测信息实时发送给水上控制模块。

所述荧光传感器包括光源、透镜组A、透镜组B、分光镜、入射滤光镜、棱镜、返回滤光镜、光电二极管和光电倍增管；其中光源为脉冲式疝气光源；入射滤光镜的透射波长为360nm，返回滤光镜的透射波长为235nm；