[发明专利]适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统及工作方法

说明书

本发明涉及适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统及工作方法。该系统包括固定结构、发射基阵、检测基阵、隔声障板、水密电子仓、处理显控设备；固定机构能将系统固定安装在海洋油气田平台导管架处；发射基阵包括若干发射模块呈曲面排列而成，用于发射探测信号；检测基阵包括若干检测阵模块呈平面排列而成，用于采集噪声信号；隔声障板设置安装在检测基阵上方和下方；水密电子仓包括功放控制、功放板、匹配电感、光纤交换机、电源设备、光采集传输模块；工作人员通过处理显控设备操作系统，处理显控设备通过光纤与水密电子仓进行数据传输。该系统可以通过主被动声呐系统联合工作探测、定位并跟踪对油气田平台和管线有威胁的水中安静型目标。

技术领域

本发明涉及水下声呐探测技术领域，特别是涉及适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统及工作方法。

背景技术

随着我国周边安全形势的日益复杂化，渤海、东海及南海等海域油气勘探及南海人工岛礁、开发和利用对海洋工程设施安防和维权技术及装备具有迫切需求。如海上航运交通繁忙、渔业生产船舶数量庞大、非法海上船舶挖沙、随意抛锚现象频繁；水下蛙人运载器运输蛙人至平台附近搞破坏，威胁油气田平台及附近油气管线，甚至造成严重的经济损失和环境污染。

目前采用雷达、红外探测仪、AIS等设备探测跟踪水面目标(主要为水面船只)，而对于水下目标，可采用的设备包括被动声呐、蛙人声呐、图像声呐、水下电视。其中，被动声呐采用大跨度(通常数百米)布放的两套基阵，根据双基阵交会原理，实现对目标的定位和跟踪。其监测范围同目标辐射噪声源级、基阵孔径、信号处理方法等有关，对于中大型油轮和货轮，采用数米孔径圆柱阵，监测范围8km以内；蛙人声呐的监测范围为1km以内，监测对象主要为蛙人及蛙人运载器；图像声呐的监测范围为500m以内，监测对象主要为UUV；水下电视的监测范围为10m以内，监测对象包括蛙人、UUV等小目标。

受限于平台条件，很多时候不允许大重量、大尺寸的被动声呐基阵布放和安装，甚至仅能安装单个小孔径的被动声呐。单个被动声呐不能定位和跟踪目标，仅能给出一定辐射噪声源级水中目标的方位信息，虽然结合蛙人声呐可实现对1km范围以内水下目标(特别是蛙人及运载器、UUV)的定位和跟踪，但监测范围过小。此外，现有蛙人声呐探测方式未能结合环境和目标运动信息自适应调整处理流程，其干扰较大，进一步降低了水下目标的探测性能及探测效率。

发明内容

针对当前用于海洋油气田安防的被动声呐重量大、施工难、无法维护保养，且只能探测辐射噪声较大的水中目标，蛙人声呐探测距离近、抗干扰性能较差等不足，本发明设计适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统及工作方法，以期实现如下目的：(1)探测、定位并跟踪对油气田平台和管线有威胁的水中安静型目标(如蛙人运载器)；(2)降低声呐的重量和施工布放难度，方便定期维护保养，保证或提高声呐对油气田安防效果的同时降低成本。具体的，本发明的目的是这样实现的：

适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统，包括：

固定结构，由若干固定单元组成，能将所述系统固定安装在海洋油气田平台导管架处；

发射基阵，设置安装在所述固定单元底部，所述发射基阵包括若干个发射模块呈曲面排列而成，所述发射基阵用于发射探测信号；

检测基阵，设置安装在所述固定单元正前方，包括若干检测阵模块呈平面排列而成，所述检测阵模块包括环能器与前放盒；

隔声障板，设置安装在所述检测基阵上方和下方，能隔离噪声；

水密电子仓，设置安装在所述固定单元背部，所述水密电子仓包括功放控制、功放板、匹配电感、光纤交换机、电源设备、光采集传输模块；

处理显控设备，通过光纤与所述水密电子仓进行数据传输，工作人员通过所述处理显控设备操作所述系统。

进一步地，所述发射基阵采用机械密封形式出电缆；所述发射基阵发射探测信号中心频率为20kHz。