海缆敷设指挥控制系统三维显示关键技术研究

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基于3D GIS技术的海缆敷设可视化管理系统设计与实现

随着通信技术的飞速发展，海底光（缆（电）以
下简称海缆）在全球范围内已被广泛使用，为跨成
实意义。
本文介绍一种基于三维交互图形组件实现的
海缆敷设规划系统海缆路线、三维可视化管理海缆数据、对海底
ｆｈｕｂａｉｂｅｙｕｔＢａｅｎ３ＧＩｏｒｔｅＳｍｒｎｅＣａｌｓＬａｏｓｄｏＤＳ
ＬＩＬｉｇｎ，ＺＩＡＮＧｕｓａｔＸｉ－ｈｎ２，ＦＡＮＧｕ２Ｋｎ
（．ｎｓｙｏｖｍａｎ，ｅｉ１０４，ｈｎ；１ＭｉｉｒｆｔＮａｙＡｒｍｅｔＢＯｎ０８Ｃｉａｇ
海通信的重要手段。目前，世界已有几十全
万ｋｍ的海缆，在海底形成了一个复杂的通信网
络，如此庞大的通信网络，规划、其管理、维护都将
是一个浩大的系统工程。
２ＤｅｔｆＣｍｐｔｒＥｇｎｅｉｇ．ｐ．ｏｏｕｅｎｉｅｒｎ，ＮａａｉｅｓｔｆＥｎｉｅｒｎｖｌＵｎｖｒｉｏｇｎｅｉｇ，Ｗｕａ３０３，ｉａｙｈｎ４０３Ｃｈｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｉｉｇａｈｈｒｃｅｉｔｃｆｃｍｐｅｉｍｎｔｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｏｌｘｔｙ，ｍｕｔｄｍｅｓｏｌｉｉｎｉｎ，ｄｎｍｉａａｉｔｎｉｌｎｉｇ－ｙａｃｌｖｒａｉｎｐａｎｎ，ｏ

河海校科教-河海大学毕业设计

河海大学文件河海校科教〔2015〕46号────────────────────关于公布2015届本科优秀毕业设计(论文) 及优秀指导教师评选结果的通知各学院：根据《关于做好2015年本科生毕业设计（论文）抽检、答辩、评优、总结等工作的通知》（河海教务〔2015〕17号）要求，经各系推荐、学院审核、教务处复核并公示，陈帅等244位学生的毕业设计（论文）被评为“河海大学2015届本科优秀毕业设计(论文)”，梁忠民等155位教师被评为“河海大学2015届本科毕业设计（论文）优秀指导教师”，特此公布。

希望受表彰的教师和同学再接再厉，在今后的工作和学习中取得更大成绩。

附件：1.河海大学2015届本科优秀毕业设计（论文）2.河海大学2015届本科毕业设计（论文）优秀指导教师河海大学2015年7月7日河海大学校长办公室2015年7月7日印发录入：于洪军校对：武晓楠附件1河海大学2015届本科优秀毕业设计(论文)(共244篇)(排名不分先后)常州校区附件2河海大学2015届本科毕业设计（论文）优秀指导教师（共155名）(排名不分先后)水文水资源学院（10名）梁忠民王建群任黎鲁程鹏吴志勇徐慧严晓菊暴瑞玲傅志敏黄峰水利水电学院（14名）高玉琴顾圣平沈振中刘晓青王润英徐锡荣赵二峰李俊宏毕利东孙学智徐俊增郭龙珠黄细彬翟亚明港口海岸与近海工程学院（10名）欧阳峰翟秋王瑞彩吴玲莉陶桂兰孔俊沈红艳童朝锋邰佳爱陈美香土木与交通学院（10名）李锐赵星高磊孔纲强袁俊平付春雨周坚沈德建王岩陈徐东环境学院（6名）陈卫郑晓英李超李勇侯俊白雪能源与电气学院（12名）周军王冰卫志农袁越周玲刘皓明丁晓群赵振宙霍志红郑源郑圣义吴新计算机与信息学院（9名）冯钧曾晓勤毛莺池平萍李旭杰吴学文徐淑芳李东新王宇力学与材料学院（6名）蒋林华黄文雄吴玉萍曹茂森马爱斌张健飞地球科学与工程学院（9名）何祺胜王珂李筱艳高正夏骆祖江孙少锐李浩陈仁喜徐佳理学院（4名）张学莹杨建斌王建峰唐春梅商学院（12名）刘笑霞孙付华刘戎蒋瑞黄永春孟庆军张长征范丽伟宋敏马骏袁汝华杨高升公共管理学院（5名）杨文健毛春梅胡兴波陈学举高新春法学院（2名）徐军吴志红外国语学院（2名）祝吉芳秦晨常州校区机电工程学院（17名）唐亚鸣刘波王占军李奎顾文斌卞新高于洽马可毛宇飞张臻顾磊张根元田松亚丁治中严波陶冶周丰常州校区物联网工程学院（14名）谢迎娟陈俊风倪建军李磊韩庆邦陈慧萍牟艳童晶孙宁韩光洁康桂华蒋爱民张卓唐玥常州校区企业管理学院（13名）杨志明田泽陈其勇丁云伟吴庆平刘晓农郭志勤杜栋冯兰萍庞庆华王普查宿晓车菲。

数据融合技术在海缆敷设作业显示GIS中的应用

译结果相同；
落后。施工过程中，海缆的路由走向和沉底时机主要依靠
海缆施工人员的施工经验确定，海缆的沉底点不能精确地按照预先定义的路由线路快速敷设，施工效率低下。新型
海缆敷设船和海缆敷设应用软件的研究迫在眉睫。
笔者开发了一套适合于新型海缆敷缆船的海缆敷设作业显示系统。系统作为配备在新型海缆敷缆船上的主要软件，其主要功能包括电子海图二维显示，海洋环境三维建
ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓＣＡＤｄａｔａａｎｄ２Ｄ／３ＤＧＩＳｄａｔａｉｓｕｓｅｄｉｎｓｔｅｐ“ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ” ．Ｉｔｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｄａｔａ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｂａｓｅｄａｔａｆｏｒ
总第２８８期
计算机与数字工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆ＤｉｇｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．４１Ｎｏ．１０
１６０９
２０１３年第１０期
数据融合技术在海缆敷设作业显示ＧＩＳ中的应用
（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＮａｖａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００３３）

一种海上风电场海缆敷设状态探查系统及其工作方法[发明专利]

专利名称：一种海上风电场海缆敷设状态探查系统及其工作方法
专利类型：发明专利
发明人：曾崇济,郭小江,闫姝,许世森,史绍平,王绍民,陈晓路,王茂华,刘溟江,谢伟华,郑枫,章恂,周国栋,顾健威,迟
小锋,朱亚波
申请号：CN202010604938.X
申请日：20200629
公开号：CN111650593A
公开日：
20200911
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开的一种海上风电场海缆敷设状态探查系统及其工作方法，属于海上风电运维技术领域。

水声换能模块、运动检测模块和海水测量模块分别连接至图像信息处理及控制模块，图像信息处理及控制模块连接至通讯模块，所有模块通过供电模块供电；通讯模块与陆上指挥站通讯互联。

水声换能模块包括发射基阵和接收基阵，发射基阵和接收基阵为能够收发高低频段声波的平面组合声基阵，发射基阵和接收基阵在载体的航迹方向直线排列，接收基阵为若干无指向性的接收阵元组成的线阵。

能够精准探查海缆敷设位置、深度以及走向，为海上风电场海缆施工安装以及后续巡检运维提供精准的目标信息，大大提升了探查效率和经济效益。

申请人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,华能海上风电科学技术研究有限公司,华能国际电力股份有限公司江苏清洁能源分公司,盛东如东海上风力发电有限责任公司
地址：102209 北京市昌平区北七家镇未来科技城华能人才创新创业基地实验楼A楼
国籍：CN
代理机构：西安通大专利代理有限责任公司
代理人：姚咏华
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海缆敷设装备的海洋定位和导航技术研究

海缆敷设装备的海洋定位和导航技术研究随着信息通信技术的飞速发展，海底光缆作为全球通信网络的重要组成部分，起到了连接世界各地电信网络的重要作用。

海底光缆的可靠性和稳定性对于全球数据传输的顺畅运行至关重要。

而海缆敷设装备的海洋定位和导航技术是确保海底光缆准确、高效敷设的关键。

海缆敷设装备的海洋定位和导航技术主要包括潜水器、声纳和卫星导航系统等方面的研究。

潜水器是进行海缆敷设的核心装备，它能够在水下作业并携带大量的光缆。

潜水器需要准确定位和精确导航的支持，以保证光缆的准确敷设。

海洋定位和导航技术的研究为潜水器提供了准确的位置信息，使其能够在水下进行精确的定位和导航。

海洋定位技术主要通过声纳系统实现。

声纳技术利用声波在水中传播的特性，测量声波信号的传播时间和角度来确定敷设装备的位置。

声纳系统通常包括发射器和接收器两个部分。

发射器将声波信号发射至水下，接收器接收并分析反射回来的声波信号，通过计算和处理这些信号来确定敷设装备的位置。

声纳定位精度高，可以在大部分海洋环境下稳定工作。

然而，声纳定位系统的性能也受到水下环境的影响，如海流、水温、水压等因素都会影响声波传播的速度和方向，从而影响定位的准确性。

除了声纳技术，卫星导航系统也被广泛应用于海缆敷设装备的海洋定位和导航中。

卫星导航系统利用人造卫星发射的信号，通过接收和处理这些信号，以确定装备的三维位置。

全球定位系统（GPS）是目前应用最为广泛的卫星导航系统，它由一组卫星和地面接收站组成。

通过多颗卫星发射的信号，与地面接收站的通信，可以确定接收器的位置。

GPS系统具有全球覆盖、高精度和实时性强等特点，能够满足海缆敷设装备的定位和导航需求。

在海缆敷设装备的海洋定位和导航技术研究中，还需要考虑海洋环境对定位和导航系统的影响。

海洋环境的不确定性、复杂性和变化性是海缆敷设装备在敷设过程中面临的挑战。

海流、海况、水温等因素会对声纳定位信号和卫星导航系统的接收信号产生干扰，影响定位和导航的准确性。

海缆敷设装备的远程操控和监测技术

海缆敷设装备的远程操控和监测技术随着互联网的飞速发展以及全球网络的普及，海底光缆已经成为连接各大洲的重要通信通道。

为了保障海底光缆的正常运行，海缆敷设装备的远程操控和监测技术显得尤为重要。

本文将就海缆敷设装备的远程操控和监测技术进行探讨。

首先，远程操控技术是现代技术的重要组成部分，它不仅能够提高工作效率，减少人工干预，还能够降低敷设过程中的安全隐患。

在海缆敷设装备中，远程操控技术常常用于操作船舶、机械臂和传感器等设备。

通过远程操控技术，工程人员可以在指挥中心远程操作船舶，调整敷设速度和路径，在保障敷设质量的同时，提高工程的效率。

此外，远程操控技术还可以用于调整机械臂的动作，精确控制海缆的敷设过程，确保海缆的安全和稳定。

而搭载在海缆敷设装备上的传感器，可以实时监测海缆的敷设状态和周围环境，随时调整敷设参数，保障敷设过程的顺利进行。

其次，监测技术对于海缆敷设过程的评估和维护非常重要。

通过监测技术，工程人员可以实时掌握敷设过程中各项参数的变化，并及时发现故障和隐患，以便及时采取措施。

目前，常用的监测技术包括温度监测、张力监测、湿度监测和振动监测等。

温度监测可以帮助工程人员掌握海缆敷设过程中的温度变化，及时调整敷设速度和敷设压力，以保证敷设过程中的海缆温度不超过安全范围。

张力监测可以用于监测海缆的拉力，一旦发现拉力过大或过小，工程人员可以立即调整敷设参数，避免海缆的断裂或损坏。

湿度监测可以实时掌握海缆的湿度情况，及时采取干燥措施，防止海缆的绝缘性能下降。

振动监测可以发现海缆敷设过程中的震动情况，及时判断是否存在故障或地质活动，及早采取应对措施。

此外，远程监测技术还可以应用于海缆的日常维护和故障排除。

海缆的日常维护主要包括巡检和保养，通过监测技术，可以实时了解海缆的运行状态和故障情况，及时进行维护和保养。

远程监测技术可以通过无人机、遥感和海底机器人等手段，实现对海缆的全面巡检，发现潜在问题并进行预警。

同时，远程监测技术还可以对海缆进行实时故障诊断和定位，通过无人潜水器等装备，迅速排除故障，恢复海底光缆的正常运行。

海缆敷设装备的技术创新和突破

海缆敷设装备的技术创新和突破随着信息技术的迅速发展，全球通信网络的需求也日益增长。

海底光缆作为国际间信息传输的重要手段，对于跨越大洋、连接世界的通信起着至关重要的作用。

海缆敷设装备作为海缆敷设的关键环节，其技术创新和突破对整个通信行业具有重要意义。

本文将从海缆敷设装备的技术创新和突破的视角，进行探讨和分析。

1. 净化海水系统的改进与创新海缆敷设过程中需要在海底进行海缆铺设和光缆连接。

然而，海水中的杂质和盐分对设备的稳定运行产生了很大影响。

因此，净化海水系统的改进和创新对于提高海缆敷设效率和设备的稳定性非常重要。

目前，一些新型净化海水系统已经投入使用。

这些系统利用先进的滤网和膜技术，能够高效过滤海水中的杂质和盐分，确保敷设过程中的海水质量处于良好状态。

同时，采用自洁技术，能够减少净化设备的维护和清洁频率，提高工作效率，降低运营成本。

2. 敷设机器人的自主控制技术突破传统的海缆敷设工作主要依赖于人工操作，无论是在海底进行敷设还是进行维护修复，都需要人员进入海底进行作业，带来了安全隐患和高昂的人力成本。

因此，敷设机器人的自主控制技术突破成为当前海缆敷设领域的一项重要研究方向。

近年来，一些国内外研究机构和企业已经开始投入不少精力进行海缆敷设机器人的研发与应用。

这些敷设机器人通过激光雷达、视觉传感器和深度学习等先进技术实现对周围环境的感知，具备自主控制和路径规划的能力。

同时，结合无线通信技术，可以远程监控和操控机器人，实现对海缆敷设的全过程管理。

3. 敷设工艺的优化与改进海底地形复杂多变，不同海域的敷设条件也千差万别。

传统的敷设工艺存在一些问题，例如敷设速度慢、安装困难等。

因此，敷设工艺的优化与改进是提高敷设效率和降低成本的关键。

近年来，一些新型敷设工艺已经出现。

例如，采用柔性海底敷设技术，可以使光缆在复杂海底地形中能够自然弯曲，提高光缆的拉力和对环境的适应性。

另外，采用多台敷设船协同作业，分区敷设，可以大幅提高敷设速度和工作效率。

海底电缆精准抛石保护施工关键技术研究

海底电缆精准抛石保护施工关键技术研究目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (4)二、海底电缆概述 (6)2.1 海底电缆定义及分类 (7)2.2 海底电缆应用领域 (7)2.3 海底电缆特点及挑战 (9)三、精准抛石保护施工技术原理 (10)3.1 抛石保护原理 (11)3.2 精准抛石技术方法 (12)3.3 施工关键控制点 (13)四、关键技术与方法 (14)4.1 海底电缆路径规划与设计 (16)4.2 抛石设备选型与配置 (17)4.3 抛石施工工艺与技术 (18)4.4 施工效果评估与优化 (20)五、工程案例分析 (21)5.1 案例一 (22)5.2 案例二 (23)5.3 案例三 (24)六、结论与展望 (25)6.1 研究成果总结 (26)6.2 存在问题与不足 (27)6.3 未来发展趋势与展望 (27)一、内容概括综合运用土木工程、电气工程、自动化技术等多学科知识，研究了海底电缆抛石保护的关键技术；提出了一种基于精确定位和智能控制的抛石装置设计方法，确保抛石轨迹的准确性和一致性；建立了一套完整的施工流程和质量控制体系，确保施工过程的安全性和可靠性；通过实际工程案例验证了所提出方法的有效性，为海底电缆抛石保护施工提供了有力的技术支持。

1.1 研究背景与意义随着信息技术的快速发展，海底电缆作为海洋信息传输和能源传输的重要通道，其建设与维护日益受到各国的重视。

海底电缆的安全运行直接关系到国家经济发展、国防建设和民生保障等多个领域。

海底电缆的工作环境极为复杂，面临着海洋生物的破坏、自然灾害的威胁以及海流、风浪等自然力的侵蚀。

对海底电缆实施有效的保护措施显得尤为重要。

抛石保护是海底电缆防护的一种常见方式，通过向电缆周围抛投碎石，形成一个保护层，既可以有效防止外部力量对电缆的破坏，又可以减少海洋生物对电缆的接触机会。

传统的抛石保护方法存在精度不高、操作不便等问题，导致保护效果不佳，影响了海底电缆的安全运行。

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ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｕｓｅｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｐｌａｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＳｕｂｍａｒｉｎｅＣａｂｌｅＩｎｓｔａｌｌｉｎｇａｎｄＤｉｓｐｌａｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｖｉｓｕａｌｄｉｓｐｌａｙｏｆｕｎ — ｋｎｏｗｎ，ｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｓｏｎｎｅ１ｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｓｕｂｍａｒｉｎｅｃａｂｌｅ，ｐｌｏｕｇｈａｎｄｕｎｄｅｒｓｅａｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓ．ＴｈｉｓｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｃａｂｌｅＬａｙｉｎｇ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｃａｂｌｅｌａｙｉｎｇｔｈｒｅｅ－ｄｉ — ｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｉｓｐｌａｙ．Ｔｈｅｄａｔａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｃｕｒｖｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｓｕｆａｒｃｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ３Ｄｄｉｓ — ｐｌａｙｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｃａｂｌｅｓｃｏｍｍａｎｄｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．ＫｅｙＷｏｒｄｓｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｄｉｓｐｌａｙ，Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ，ｃｕｒｖｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ
中的重要部分，适合多媒体、娱乐、即时３Ｄ动画等广泛和实
用的３Ｄ图形计算，与ＯｐｅｎＧＬ同为电脑绘图软件最常用的两套绘图编程接口。自１９９６年发布以来，Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ以其良好的硬件兼容性和友好的编程方式得到了广泛的认可，现在几乎所有的具有３Ｄ图形加速的主流显示卡都对Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ提供良好的支
Ｖｏ１．３３Ｎｏ．工程
ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
总第２３２期２０１３年第１０期
海缆敷设指挥控制系统三维显示关键技术研究
ＦＡＮＧＫｕｎＷＡＮＧＪｉｎｇＳＨＩＢｅｉｌｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖｅｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３）
ＣｌａｓｓＮｍ
ｒＴＰ３９】
１引言
和国际先进水平相比，我国海缆敷设施工的速度慢、效率低、故障率高。产生这种差距的主要原因是海缆船船载
用对象模式ＣＯＭ（ＣｏｍｍｏｎＯｂｊｅｃｔＭｏｄｅ）所开发的一套３Ｄ绘图ＡＰＩ编程接口，是微软公司ＤｉｒｅｃｔＸｓｃＩＫ集成开发包
方垫王晶史蓓蕾
武汉４３００３３）（海军工程大学计算机工程系
摘
要在海缆敷设指挥控制系统中使用三维显示技术，对未知的海底缆线敷设情况进行可视化展示，有利于施工人员了解海缆、埋设
犁等海下设备的状态，提高海缆敷设自动化程度。论文中对海缆敷设三维显示相关关键技术进行分析，提出了适合该系统的数据结构、曲线插值算法、水面渲染等技术，并实现了海缆敷设指挥控制系统的三维显示。关键词三维显示；Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ；曲线插值；水面渲染
ＴＰ３９１ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２ — ９７３０．２０１３．１０．０２０
中图分类号
ＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ３ＤＤｉｓｐｌａｙｏｆＳｕｂｍａｒｉｎｅＣａｂｌｅＩｎｓｔａｌｌｉｎｇａｎｄＤｉｓｐｌａｙｉｎｇＳｙｓｔｅｍ