水下机器人海底电缆检测方案
一、业务挑战：
此次业务的主要内容是使用水下机器人在琼州海峡完成缆线检测功能，琼州海峡高流速、能见度低，受海峡西侧狭管效应作用，海底电缆路由海流流速大、流向复杂。表层海水的流动主要受季风的控制形成南海季风漂流，底层海流受海床地形、海岸等因素影响与表层流有较大差异，海底海流流速快、流向变化频繁。海缆路由环境条件以高流速、横向流为主，全年平流的时间极少。海底电缆检测时，需在高速横流下保持水下机器人的稳定。
加之琼州海峡海底多见泥沙底质，在海流变化频繁的情况下，海底水质能见度低，极大制约了水下机器人的使用。
二、相关产品：
针对此次业务需要，我们制定了一套海底电缆检测系统，海底电缆检测系统由H2000水下机器人（ROV）及搭载设备TSS350线缆探测系统、BlueView M900-2250多波束图像声纳、Linkquest高精度水下定位系统、高分辨率彩色摄像头、高灵敏度前、后置黑白摄像头等组成。
1、H2000型水下机器人（ROV）
H2000水下机器人（ROV）由操作控制单元（CCU）、水下机器人（ROV）主体、吊放回收系统（LARS）等组成。
操作控制单元（CCU）具有以下配备：
2个DVD录像机。
一套用于整个控制单元的电源板。
一套用于水下机器人（ROV）的控制手柄（机械臂的控制手柄可选）。
2个电脑分别用于水下机器人（ROV）和声纳。
1套视频监视器：1个17" 彩色监视器，用于观察摄像头；1个9"黑白监视器，用于导航摄像头；1个17" LCD监视器，用于声纳设备。
操作控制单元配置图
吊放回收系统（LARS）主要功能是从甲板上吊放和回收水下机器人（ROV）。下图为吊放回收系统（LARS）的结构示意图和实物图。标准系统A型架占地面积为3.6m x 2.4m。框架通过4个双绞锁固定在船桥；A型架可以成45°角度，并提供一个2.5m操作空间。吊放回收系统（LARS）可以集成在标准ISO 20英尺集装箱（6.058mx2.438mx2.591m）中；一个液压绞车最大管理2000m电缆。
吊放回收系统
H2000水下机器人（ROV）主体的整个框架采用冲压聚丙烯和316L不锈钢构成，具有一定的抗冲击性。顶部浮块采用可拆卸的PVC发泡浮体材料。H2000水下机器人（ROV）的载荷为160kg，可以根据用户需求定制更大的载荷。
H2000水下机器人（ROV）装备6个推进器，推进器采用无刷马达。4个水平矢量分布（45度排列）的推进器用于前进、后退、旋转和左/右侧运动。两个垂直推进器用于上下运动。水平推进器可以独立操作（左和右），从而使水下机器人（ROV）自转。推进器装有保护网。
H2000水下机器人（ROV）安装以下导航传感器套装：深度传感器、朝向传感器、高度传感器、俯仰控制传感器，具有自动定深、自动定向、自动定高的能力。
2、TSS350线缆探测系统
TSS350线缆探测系统由英国TSS公司生产，采用被动接收电信号模式，待测电缆的一个终端加载特定频率的脉冲信号，海上设备通过两对正交线圈阵列进行电磁场的探测，通过算法得到目标电缆的精确位置和埋深。
3、多波束图像声纳
BlueView M900-2250多波束图像声纳是一款即时成像的声纳系统，采用900kHz和2250kHz两种频率，具有130度视场角。
4、彩色摄像头
彩色摄像头安装在云台单元上，可以得到清晰的图像，用于观察和细节调查；云台上同时配备2个7300流明LED照明灯。
5、黑白摄像头
2个高灵敏度前置和后置黑白摄像头，每个摄像头各配备2个4200流明照明灯；能够在浑浊海水中得到前、后方清晰的图像。
三、解决方案：
根据广东省电力设计研究院有限公司海底电缆检测需求，利用现有成熟技术和设备，集成高性能电驱H2000型水下机器人搭载TSS350缆线追踪系统、图像声纳、高分辨率彩色摄像头、高灵敏度前、后置黑白摄像头等设备，完成海底电缆检测任务。H2000水下机器人动力强劲，速度可达3节。具备六个推进器正向推力100kgf；前向推力：260kgf；侧向推力：165kgf；垂直推力：170kgf；足以达到抗横流的效果。另外H2000装有声纳系统和2个黑白摄像头、一个高清彩色摄像头。
视频系统：
1x彩色变焦摄像头，带激光尺度仪：
图像传感器：1/4" HAD CCD，44万像素；
分辨率：＞460TVL；
视频输出：1 Vpp，75ohms；
灵敏度：1.5lux；
2个低光黑白摄像头；
图像传感器：1/2" CCD，44万像素；
分辨率：570TVL；
视频输出：1 Vpp，75ohms；
灵敏度：0.0003lux；
功耗：12VDC，2 W。
声纳系统：BlueView M900-2250多波束声纳
声纳频率：900kHz/2250kHz；
视场角：130°；
最大范围：100m（900kHz）/10m（2250kHz）；
波束宽度：1°* 20°；
波束数：768；
范围分辨率：1.3cm（900kHz）/0.6cm（2250kHz）；
在能见度低的情况下，可以使用声纳来观察海底情况。对于脐带缆的受力问题，将会在吊放回收时加上自动锁扣系统，来承担脐带缆的拉力。Tss350缆线探测系统在ROV找到缆线后，将根据缆线发出的脉冲信号沿缆线方向进行检测。