三维激光扫描声呐系统在渡槽水下结构检测的应用

渡槽水下基础长期承受各种荷载、高水流作用等,在经历较长运行期后的安全检测问题日益突出。鉴于三维激光扫描声呐系统的技术优势,介绍了系统组成、工作原理、技术参数和应用途径,并将其应用于某渡槽基础水下细部结构检测。检测结果表明,该系统成像速度快、图像清晰、监测效率高,能准确展示探测渡槽水下细部三维结构,可有效规避潜水员探摸安全风险和传统声呐扫描效果差的缺陷。同时,该系统还能够在含沙量大、能见度低的水域环境中工作,具有较好的适用性和推广性。

海洋测绘技术手段在水下隐蔽工程结构检测中的应用——以水下三维全景声呐为例

本文以利用海洋测绘技术手段应用于沿海i陆岛交通码头、内河桥梁水下隐蔽工程结构检测的实际案例为依托,介绍了Teledyne Bluevew 5000-1350水下三维全景声呐系统的探测原理和方法,分析了实际应用过程中实现的目的和效果,总结了应用过程中容易出现的一些问题,并提出了使用过程中的改进措施和建议。

桥墩冲淤检测中多波束测深系统结合三维图像声呐的应用

东海大桥是我国第一座真正意义上的跨海大桥,东海大桥桥墩冲淤研究对类似海上风电、杭州湾大桥等跨海大桥冲刷防护等工程提供借鉴。多波束测深系统结合三维图像声呐在东海大桥水下地形测量的成熟运用为后期桥墩回填工程提供重要依据。冲淤变化直接影响桥墩桩基的桩基承载能力,桥墩基础局部冲刷深度是确定基础埋深和保证桥梁运行安全的重要参数,通过对多年东海大桥桥墩冲淤分析,为东海大桥整体冲淤评估提供可靠的数据依据。

三维全景成像声呐系统在水下细部结构检测中的应用

鉴于三维全景成像声呐系统的技术优势,介绍了其组成部分、工作原理、技术要点和应用范围,并将其应用于泵站、码头桩柱、崩岸岸坡等典型实例的现场检测中。结果表明,该系统成像速度快、图像清晰、监测效率高,能准确展示探测目标的水下三维结构,可有效规避采用潜水员探摸的安全风险和传统声呐扫描效果差的缺陷。同时,该系统还能够在含沙量大、能见度低的水域环境中工作,具有较好的适用性和推广性。

三维声呐系统辅助水下施工监理尝试

三维声呐系统通过发射密集波束获取目标物数据,通过数据处理软件的处理,得到高清晰度的水下构筑物特征,是目前开展水下扫测、监控最为先进的声呐系统。以某倒伏井隐患治理项目为例,分析开展三维声呐系统辅助水下施工监理的条件,论述其水下施工监理管控内容,并分析三维声呐系统用于水下施工监理的优缺点,以期为广大水下工程管理者们提供一种新的工作思路。

多波束三维声呐在桥梁基础冲刷检测中的应用研究

本研究主要介绍了多波束三维声呐系统水下检测的原理及方法,结合工程实例,对某桥基础冲刷状况进行了检测。通过与蛙人摸探成果的对比,验证了SONIC 2020多波束三维声呐探头在浅水检测中的准确性。结果表明:该系统可准确探测桥梁河床地形地貌、水下基础外观、水下基础冲刷等情况,其与传统水下检测技术相比,多波束三维声呐检测技术具有检测精度高、周期短、过程安全等优势,研究结果以期为类似浅水基础冲刷检测工程提供参考。

多波束联合三维声呐在水闸工程中的应用分析

水闸作为重要的水利工程,具有挡潮、排涝、引水、通航等作用。对水闸结构进行安全检查及安全评价,是水闸工程进行维修、加固、改建或重建的重要依据。在水闸安全评价过程中,水闸水上结构的检测相对成熟,水下结构由于不可见,其安全性能存在隐患,是评价的重点。本文运用多波束水下检测系统、三维声呐相结合的互补方法,对上海市某水闸水下结构进行检测,通过阐述检测原理、检测作业过程、数据处理及检测结果分析,为水闸安全鉴定、安全运行和修复提供数据及技术支撑。

三维实时图像声呐在风电桩基础检测中的应用

本文主要介绍了三维实时图像声呐的组成、基本工作原理及其在海上风电桩基础检测中的应用。根据实际检测结果显示,三维实时图像声呐能够精确地获取风电桩基础的结构特征,提供高分辨率的三维图像,检测结果具有可量测性、直观性,作业效率高,为海上风电运营维护提供数据支撑。

三维成像声呐技术在古桥水下基础探查中的应用

采用三维成像声呐技术对杭州拱宸桥水下基础进行检测,在低可见度河水中获得水下基础高分辨率三维全景图像,查明了水下基础的结构形式及存在病害,取得了较好的应用效果,为管理养护和水下基础病害整治提供重要依据。

水下三维声呐系统在海底天然气管线裸露悬空段调查中的应用

为了有效监控海底天然气管线的实际情况,准确掌握海底天然气管线裸露悬空段的位置和状态,采用水下三维声呐系统对海底天然气管线裸露悬空段进行3D全方位扫测。水下三维声呐系统引入实时动态差分定位技术来提高定位精度,并采用多条带拼接技术获取海底天然气管线裸露悬空段的三维模型。工程应用结果表明,通过水下三维声呐系统获取的三维模型可以精准、清晰地呈现海底天然气管线裸露悬空段的特征。

水下探测声呐在半潜式平台水下安防系统中的应用

将水下探测声呐应用于半潜式采油平台对非法入侵的水下蛙人、潜行器和水下外来人员等目标进行实时探测预警,必要时采用防卫机制人工将目标驱离限定水域。从声呐图像预处理、运动目标检测和轨迹跟踪等3个方面详细设计水下声呐探测方案,并对探测方案进行应用试验。结果表明该方案可有效检测目标并进行轨迹跟踪,验证了水下探测声呐应用于半潜式平台水下安防系统中的有效性。

基于DSP水下主动声呐探测指令控制系统设计

针对传统的水下主动声呐探测系统设备通用性较差,以德州仪器公司的OMAP-L138低功耗浮点双核处理器为核心,设计一种水下主动声呐探测指令控制系统。在CCS开发环境中,以可剪裁可智能调度多个线程的实时操作系统内核SYS/BIOS为基础架构,对数字信号处理器采用C语言编写指令控制程序,按照功能进行模块化设计,以统一的格式在各执行设备间进行指令及数据通信。系统功能调试验证结果表明,该系统提高了水下主动声呐探测系统的实时通信效率,能有效节省处理器的开销,并能够大规模数据传输与实时处理。采用模块化设计系统软件,易于维护,具有可扩展性、可再用性和可移植性。

全球导航卫星系统-声呐组合观测模型分类体系

本文回顾了海底大地测量全球导航卫星系统-声呐观测模型近二十年来的发展,以声速误差处理为主线给出了全球导航卫星系统-声呐观测模型的分类体系,按函数模型、随机模型和约束条件进行了归纳,探讨了未来发展方向。研究表明:测距定位模型无需现场声速剖面测量,但需解决声速垂向梯度影响的有效参数化估计或改正问题;海底大地测量更为关注声速时空变化对观测值影响,为此推荐采用声速场误差加性补偿模型及其导出的声速场参数间接估计模型;海底局域网阵列存在类似共模环境误差,具有提升海洋环境参数估计及海底定位精度的能力。

Echoscope水下三维声呐系统在码头连续墙检测中的应用

为了准确了解和掌握码头水下连续墙表面状态,评估其构筑物的损伤情况,利用Echoscope新型水下三维声呐系统对水下连续墙进行多角度、全方位扫测。引入中继站建立水上水下统一的检测基准,克服码头障碍物对信号的多源干扰,并利用快速去噪技术和多条带无缝拼接技术建立水下连续墙的高清晰度、高精确度的三维模型。实际应用结果表明,根据Echoscope新型水下三维声呐系统获取的点云数据所构建的三维模型可以清晰、完整地呈现码头水下连续墙的表面特征。

三维声呐成像系统在防波堤水下安装块石中的运用

防波堤工程水下块石安装的效率及安全是工程中至关重要的部分,而传统的安装方法和检测手段存在严重不足。三维实时声呐成像系统有效克服了传统方法的弊端,具有实时、高效、清晰、保证人员安全的优势。并且能够在水下能见度极低、海况条件差等复杂条件下正常工作。以以色列阿什杜德港防波堤工程为例,总结利用水下三维声呐成像系统安装人工护坡块石所采取的技术与控制措施,具有较高的适用和推广价值。

三维声呐系统在水工建筑物水下结构检测中的应用

近年来,有较多的先进光学、声学探测设备投入到水下检测中来,如水下高清摄像机、水下激光成像、水下多波束测深系统、侧扫声呐等,但这些设备都存在一定的使用限制条件,而三维声呐技术,操作便捷,安装方便,可以通过处理软件实时显示水下结构的三维图像。通过三维声呐在水闸等水下结构检测中的应用,表明其具有较高适用性及工作效率,可以对整体结构及淤积情况具有清晰直观的了解。

三维数字河道探测系统与水下声呐系统在观音岩水电站库容复测中的应用

为了精确地测量水库库容,通过利用三维数字河道移动探测系统和水下声呐系统,分别对观音岩水电站坝址以上总长约86 km的金沙江河道两岸水上和水下的地形地貌进行三维扫描;利用测量成果,建立观音岩水电站库区水上及水下地形的三维数字高程模型,再结合相关的数据理论,计算得到任意高程位置的水库库容;连接不同高程的库容值数据序列的曲线即得观音岩水电站高精度库容曲线。该库容曲线为水库的防洪调度和优化调度提供更加准确的支撑。

水下爆炸声源辅助声呐系统的目标定位和参数估计

系统阐述了利用水下爆炸声源作为发射声源,辅助声呐系统实现水下目标定位和目标方位、距离参数估计的方法。研究了目标散射信号的窄波束混响模型,以及混响背景下的目标方位参数的估计方法。对目标参数估计误差进行研究,证明方位参数、距离参数的估计误差近似满足高斯分布,并推导了距离参数估计误差方差的表达式。利用仿真实验对目标距离参数估计误差及其标准差进行研究,得出了一系列提高距离参数估计精度的措施。仿真和湖试数据处理结果显示,在存在一定爆炸声源距离误差的条件下,本文方法可实现对远距离水下目标的准确定位。

基于MEMS水听器的水下探测系统设计与实现

微电子机械系统(MEMS)水听器作为声呐的核心部件,具有灵敏度高、低频特性好的优势,在进行水下探测时,可同时得到水下声场的声压及振速信息,被广泛应用于声呐浮标、无人水下航行器(UUV)等水下平台,实现对水下目标的实时探测。以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,基于MEMS水听器,选择合理的存储协议和能量检测算法,设计并实现了一套应用于声呐浮标的水下探测系统,并开展了室内测试与室外湖试实验。室内测试结果显示,MEMS水听器的矢量通道灵敏度约为-210 dB@100 Hz,可测带宽为10~2000 Hz,具有平滑的“8”字指向性;标量通道具有全向性,灵敏度为-189.5 dB@100 Hz,可测带宽为10~1250 Hz;系统功耗约1.55 W,同步采样率为10 kHz,存储容量为64 GB,可实现信号的实时检测以及对3路模拟信号和3路数字信号的存储。湖试实验结果表明,该系统在水下能够稳定工作,可以连续工作约23 h,经数据处理分析,系统采集到的水声信号正常,对目标信号的探测性能良好。

多波束和三维声呐在水下构筑物基础冲刷检测中的综合应用

本文主要介绍了多波束测深系统和三维声呐图像扫侧系统的测试方法,并结合工程实例,对风机基础和海上升压站基础冲刷状况进行了检测。多波束测深系统可以通过综合应用,获取目标区域高精度水深数据与点位,生成反映海底地貌特征的三维立体图像,有助于更加直观详细了解风机基础周围冲刷范围半径,以及最大冲刷深度、冲刷现状等信息;三维声呐扫测技术可呈现风电基础周围海底地形的高分辨率的二维平面图像,可直观掌握风机附属电缆的敷设状态、量化确定电缆悬空长度和电缆裸漏长度,以及升压站基础的冲刷状态的动态监测;通过多波束和三维声呐技术的综合应用,可更加直观详细了解基础的冲刷情况,为海上风机基础和升压站基础冲刷防护处理和安全性评估提供可靠的基础数据支撑。