阅读说明：本技术 水下目标监测装置 (Underwater target monitoring device ) 是由 徐雪标 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种水下目标监测装置。水下目标监测装置包括声呐接收模块和信号置换模块；信号置换模块包括信号处理单元、控制器和显示器；声呐接收模块设置于水下采油设备管路外,声呐接收模块接收目标声源的声波信号,并通过信号处理单元将声波信号发送至控制器,控制器根据声波信号确定目标声源的声源频率和声源强度,并确定目标声源的声源状态信息和声源类型信息,显示器显示声源状态信息和声源类型信息。本实施例的技术方案,实现了自动识别水下目标声源的类型和状态,自动判断水下采油设备管路是否发生泄漏并及时显示和预警,无需操作人员进行人工判别,使操作人员及时准确了解水下采油设备泄漏的情况并采取有效的应对措施。(The embodiment of the invention discloses an underwater target monitoring device. The underwater target monitoring device comprises a sonar receiving module and a signal replacement module; the signal replacement module comprises a signal processing unit, a controller and a display; the sonar receiving module is arranged outside a pipeline of the underwater oil production equipment, receives sound wave signals of a target sound source, sends the sound wave signals to the controller through the signal processing unit, the controller determines the sound source frequency and the sound source intensity of the target sound source according to the sound wave signals, determines the sound source state information and the sound source type information of the target sound source, and the display displays the sound source state information and the sound source type information. According to the technical scheme, the type and the state of the underwater target sound source are automatically identified, whether the pipeline of the underwater oil production equipment leaks or not is automatically judged, and the pipeline is timely displayed and early warned, so that an operator does not need to manually distinguish, the operator can timely and accurately know the leakage condition of the underwater oil production equipment and take effective countermeasures.)

水下目标监测装置

技术领域

本发明实施例涉及水下石油钻采技术领域，尤其涉及一种水下目标监测装置。

背景技术

现有技术中，一般通过水下监测装置声纳来判断水下活动目标或水下采油树管路的目标泄漏类型或管路泄漏情况，通常情况下，通过传感器由脐带揽将水下活动目标或水下采油树管路泄漏等发出的声音频率传到操作平台接收器装置上，然后由操作人员根据声音频率对水下情况进行判断识别。由于操作人员的技能差异，难免出现判断上的失误，导致有时不能及时准确地认定水下目标的性质和状态。

发明内容

本发明提供一种水下目标监测装置，以实现自动识别水下目标声源的类型和状态，自动判断水下采油设备管路是否发生泄漏并及时显示和预警，使操作人员及时准确了解水下采油设备泄漏的情况并采取有效的应对措施。

第一方面，本发明实施例提供了一种水下目标监测装置，包括：声呐接收模块和信号置换模块，所述声呐接收模块与所述信号置换模块连接；

所述信号置换模块包括信号处理单元、控制器和显示器，所述信号处理单元、所述控制器和所述显示器依次电连接；

所述声呐接收模块设置于水下采油设备管路外，所述声呐接收模块接收目标声源的声波信号，并通过所述信号处理单元将所述声波信号发送至所述控制器，所述控制器根据所述声波信号确定目标声源的声源频率和声源强度，并确定目标声源的声源状态信息和声源类型信息，所述显示器显示所述声源状态信息和所述声源类型信息，其中，所述声源状态信息包括声源位置、泄漏强度和泄漏范围。

可选地，所述控制器用于根据目标声源的声源位置是否持续变化确定目标声源的声源类型信息，所述声源类型信息包括活动目标和管路泄漏。

可选地，所述控制器还用于当所述声源类型信息为管路泄漏时根据目标声源的声源频率和声源强度确定管路泄漏是否为采油设备管路泄漏。

可选地，所述声呐接收模块包括多个声呐接收器组成的声呐接收器阵列，以及信号放大器；

所述声呐接收器阵列接收目标声源的声波信号，并通过所述信号放大器对所述声波信号进行放大。

可选地，所述声呐接收模块还包括信号传输器，所述信号传输器与所述信号放大器电连接，所述信号处理单元包括信号接收器，所述信号传输器与所述信号接收器电连接。

可选地，所述信号处理单元还包括信号过滤器和数字化信号处理器，所述信号过滤器和所述数字化信号处理器电连接，所述信号过滤器与所述信号接收器电连接。

可选地，所述声呐接收模块还包括无线信号传输器，所述无线信号传输器与所述信号放大器电连接，所述信号处理单元包括无线信号接收器，所述无线信号传输器与所述无线信号接收器通信连接。

可选地，所述信号处理单元还包括信号过滤器和数字化信号处理器，所述信号过滤器和所述数字化信号处理器电连接，所述信号过滤器与所述无线信号接收器电连接。

可选地，还包括音频压缩单元，所述音频压缩单元与所述控制器电连接，所述音频压缩单元对所述控制器接收到的声波信号进行压缩或解压缩。

可选地，还包括数据存储器，所述数据存储器存储所述声波信号。

本发明实施例所提供的水下目标监测装置利用声呐接收模块接收目标声源的声波信号，通过信号处理单元将声波信号发送至控制器，通过控制器根据声波信号确定目标声源的声源频率和声源强度，以及目标声源的声源状态信息和声源类型信息，并控制显示器显示声源状态信息和声源类型信息。本实施例的技术方案，避免了现有技术中人工判断水下情况导致的判断失误，无法及时准确地认定水下目标的性质和状态的问题，实现了自动识别水下目标声源的类型和状态，自动判断水下采油设备管路是否发生泄漏并及时显示和预警，无需操作人员进行人工判别，使操作人员及时准确了解水下采油设备泄漏的情况并采取有效的应对措施。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种水下目标监测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种水下目标监测装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种水下目标监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种水下目标监测装置的结构示意图。如图1所示，水下目标监测装置包括：声呐接收模块1和信号置换模块2，声呐接收模块1与信号置换模块2连接；信号置换模块2包括信号处理单元21、控制器22和显示器23，信号处理单元21、控制器22和显示器23依次电连接；声呐接收模块1设置于水下采油设备管路外，声呐接收模块1接收目标声源的声波信号，并通过信号处理单元21将声波信号发送至控制器22，控制器22根据声波信号确定目标声源的声源频率和声源强度，并确定目标声源的声源状态信息和声源类型信息，显示器23显示声源状态信息和声源类型信息，其中，声源状态信息包括声源位置、泄漏强度和泄漏范围。

具体地，参考图1，水下目标监测装置可应用于水下采油设备以监测管路泄漏情况，水下采油设备可以是设置于海洋油田的石油钻采设备，具体可以是水下采油树。声呐接收模块1可以包括声呐传感器或声呐探测器，设置在水下采油树的管路附近，能够接收水下采油树管路附近的目标声源的声波信号，将声波信号转换为对应的电信号后传输至信号置换模块2。信号置换模块2可以设置于水面上或者岸上的操作平台，以供操作人员实时确认水下目标声源的状态，信号置换模块2可通过信号处理单元21接收并处理声呐接收模块1传输的目标声源的电信号形式的声波信号并发送至控制器22。

可以在控制器22中预先存储水下活动物体，例如鱼类游动的声音频率信息，以及水下采油设备管路或其他设备管路泄漏时的声音频率信息等。通过控制器22确定目标声源的声音频率和声源强度，将目标声源的声音频率与控制器22中预先存储的各类声音频率信息进行对比，以确定声源状态信息和声源类型信息，声源类型信息可以包括例如目标声源为水下活动物体、水下采油设备管路泄漏，以及除水下采油设备以外的其他设备泄漏等。当声源类型信息为水下活动物体时，声源状态信息可以包括声源位置、声源活动状态和静止状态等；当声源类型信息为水下采油设备或其他设备泄漏时，声源状态信息可以包括声源位置、泄漏强度和泄漏范围等。控制器22还可以控制显示器23以图像和/或文字的形式实时显示上述声源状态信息和声源类型信息，以供操作人员及时查看，并在水下采油设备管路出现泄漏时进行报警，提示操作人员进行相应处理。

本发明实施例所提供的水下目标监测装置利用声呐接收模块接收目标声源的声波信号，通过信号处理单元将声波信号发送至控制器，通过控制器根据声波信号确定目标声源的声源频率和声源强度，以及目标声源的声源状态信息和声源类型信息，并控制显示器显示声源状态信息和声源类型信息。本实施例的技术方案，避免了现有技术中人工判断水下情况导致的判断失误，无法及时准确地认定水下目标的性质和状态的问题，实现了自动识别水下目标声源的类型和状态，自动判断水下采油设备管路是否发生泄漏并及时显示和预警，无需操作人员进行人工判别，使操作人员及时准确了解水下采油设备泄漏的情况并采取有效的应对措施。

可选地，参考图1，控制器22还用于根据目标声源的声源位置是否持续变化确定目标声源的声源类型信息，声源类型信息包括活动目标和管路泄漏。示例性地，控制器22可以根据目标声源的声波信号确定声源位置，若声源位置持续发生变化，则可确定目标声源的声源类型信息为活动目标，活动目标可以是鱼类、浮游生物或浮游物体等；若声源位置保持不变，可以对比声呐接收模块1与声源位置的距离，以及声呐接收模块1与水下采油设备管路的距离，若声呐接收模块1与声源位置的距离等于声呐接收模块1与水下采油设备管路的距离，可以判断目标声源为水下采油设备管路，对比并分析控制器22中预先存储的水下采油设备管路发生泄漏时的声音频率信息以及目标声源的声源频率，以确定声源类型信息是否为水下采油设备管路泄漏。

可选地，参考图1，控制器22还用于当声源类型信息为管路泄漏时根据目标声源的声源频率和声源强度确定管路泄漏是否为采油设备管路泄漏。示例性地，声源类型信息为管路泄漏时，管路泄漏可以是水下采油设备的管路泄漏，或者其他设备的管路泄漏，例如天然气采集设备的管路泄漏，一般水下石油钻采设备管路泄漏的声音频率在1Khz-2Khz左右，若天然气采集设备的管路发生泄漏，管路泄漏的声源频率和声源强度均大于水下采油设备管路泄漏的声音频率，可以通过控制器22对比并分析预先存储的各类声音频率信息，以确定管路泄漏是否为采油设备管路泄漏。可选地，若确定管路泄漏为采油设备管路泄漏，可以根据声源强度和声源位置确定采油设备管路的泄漏强度和泄漏范围。

图2是本发明实施例提供的另一种水下目标监测装置的结构示意图；图3是本发明实施例提供的另一种水下目标监测装置的结构示意图。可选地，如图2和图3所示，可以设置声呐接收模块1包括多个声呐接收器组成的声呐接收器阵列11，以及信号放大器12；声呐接收器阵列11接收目标声源的声波信号，并通过信号放大器12对声波信号进行放大。具体地，声呐接收器可以是声呐传感器或声呐探测器，信号放大器12可以是功率放大器，由于声呐接收模块1设置于水下，水下的干扰声源较多，为了提高目标声源的声波信号的接收精度和接收范围，可以通过多个声呐接收器组成的声呐接收器阵列11共同接收目标声源的声波信号，并通过信号放大器12对声波信号进行功率放大，以便于目标声源的声波信号的提取和分析。

可选地，参考图2，还可以设置声呐接收模块1包括信号传输器13，信号传输器13与信号放大器12电连接，信号处理单元21包括信号接收器210，信号传输器13与信号接收器210电连接。相应地，还可以设置信号处理单元21包括信号过滤器212和数字化信号处理器213，信号过滤器212和数字化信号处理器213电连接，信号过滤器212与信号接收器210电连接。

具体地，参考图2，可以通过电缆连接水下的信号传输器13和操作平台中的信号接收器210，信号过滤器212可以包括滤波器，数字化信号处理器213可以是模数转换器。示例性地，当水下采油设备管路发生泄漏时，管路泄漏处会产生目标声源，管路中的石油泄漏引起周围水域波动，声呐接收模块1可以通过声呐接收器阵列11接收到目标声源的声波信号，信号放大器12对声波信号进行功率放大后传输至信号传输器13，通过信号传输器13将电信号形式的声波信号传输至水面操作平台的信号接收器210，信号接收器210能够将目标声源的声波信号传输至信号过滤器212，通过信号过滤器212过滤声波信号中的杂波并进行降噪，以便更加精确地提取目标声源的声波信号，并通过数字化信号处理器213将电信号形式的声波信号转换为数字形式的声波信号后发送至控制器22，通过控制器22的CPU将处理过的数字形式的声波信号与预先存储的各类声源的声音频率信息进行比对、分析，查找与之匹配的声源目标体，并根据声源强度，判断出泄漏的范围大小、强度等、并确定泄漏的具体方位。

可选地，参考图3，还可以设置声呐接收模块1包括无线信号传输器14，无线信号传输器14与信号放大器12电连接，信号处理单元21包括无线信号接收器211，无线信号传输器14与无线信号接收器211通信连接。相应地，还可以设置信号处理单元21包括信号过滤器212和数字化信号处理器213，信号过滤器212和数字化信号处理器213电连接，信号过滤器212与无线信号接收器211电连接。

具体地，参考图3，无线信号传输器14可以是基于无线电、蓝牙或者无线网络的信号传输器，无线信号接收器211可以是基于无线电、蓝牙或者无线网络的信号接收器，声呐接收模块1和信号置换模块2可以通过无线信号传输器14和无线信号接收器211进行无线通信连接，这样水下的声呐接收模块1和水上操作平台的信号置换模块2的设置可以更加灵活，有利于声呐接收模块1和信号置换模块2之间的远程声波信号传输。

可选地，参考图2和图3，还可以设置水下目标监测装置包括音频压缩单元24，音频压缩单元24与控制器22电连接，音频压缩单元24对控制器22接收到的声波信号进行压缩或解压缩。具体地，音频压缩单元24可以包括音频压缩器和解压缩器，控制器22可以将接收到的声波信号通过音频压缩单元24进行压缩之后进行存储，也可以将存储的声波信号进行解压缩之后再次调用，以节约信号置换模块2的内部存储空间。

可选地，参考图2和图3，还可以设置水下目标监测装置包括数据存储器25，数据存储器25存储声波信号。具体地，数据存储器25中可以包括存储芯片，可以通过存储芯片预存各类声源的声音频率信号，以及存储目标声源的声波信号。

可选地，参考图1-图3，声呐接收模块1还可以对水下采油设备管路进行扫描探测，生成水下采油设备管路的图像信号并通过信号处理单元21对图像信号进行处理后传输至控制器22，控制器22还可以根据接收到的图像信号控制显示器23显示水下采油设备管路的二维或三维图像，这样，显示器23既能显示水下目标声源的文字形式的声源状态信息和声源类型信息，又能显示水下采油设备管路的图像信息，操作平台的操作人员可以更加直观地获得目标声源信息，有利于水下目标声源的类型和性质的精确判断，便于操作人员及时针对实际情况进行处理。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。