[0001] 本发明涉及海缆技术领域，尤其涉及一种海缆、海缆定位系统和海缆定位方法。

[0002] 随着海上风电产业的迅速发展，海上风电装机容量不断增大，用于海上风电送出的海底电缆长度也在不断增加。海上风电一般位于离岸距离十几至几十公里的海上，随着海上风电资源的开发逐渐走向深远海，海上风电场的离岸距离将扩展至上百公里。海上风电场发出的电能需要通过海底电缆传输至陆上以接入电网，因而随着海上风电的不断开发，海缆线路也逐年增加。为了保护海缆，海缆通常埋设于海底泥面3m以外的海床上，但由于海底冲刷以及海床变动的影响，经过一定的时间以后，海缆也可能直接裸露在海水中。由于近海运输船、渔船等各类海上作业船只众多，当船只在海缆附近抛锚时极有可能勾到海缆，使海缆发生弯折、断裂、进水等各类型损害，造成输电线路故障，锚害事故频发已经成为海缆故障的主要原因之一。海缆一旦发生损害，必须尽快维修，否则海上风电场发出的电能将无法送出，造成巨大的经济损失。然而，由于海缆在海底深埋于泥面以下，无法目视检查，于茫茫大海中准确定位到海缆故障点非常困难。

[0047] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0048] 下面参考附图描述本发明实施例的海缆、海缆定位系统和海缆定位方法。

[0049] 图1是根据本发明实施例的海缆的示意图。

[0050] 如图1所示，本发明实施例的海缆1，包括：

[0051] 多个超声信标检测单元3，多个超声信标检测单元3沿着海缆1轴线方向依次设置在海缆1绝缘材料结构中，超声信标检测单元3用于检测海缆1是否发生故障，在海缆1发生故障的情况下，调节超声信号的特征值，并以调节后的设定特征值发出超声信号。

[0052] 也就是说，本发明的海缆1是在海缆1常用结构基础上，在海缆1的绝缘材料结构中安装了超声信标检测单元3，超声信标检测单元3是沿着海缆1的轴线方向安装的，并且每间隔一个固定距离(例如10m)安装一个超声信标检测单元3，该固定距离称为超声信标检测单元3的单元长度。

[0053] 在该实施例中，本发明实施例的超声信标检测单元3，如图2所示，包括：检测线路2、检测芯片8、信标控制器9、超声发生器10和电源13；其中，检测线路2沿着海缆1轴向埋设在海缆1绝缘材料结构中，分为对称的第一回路21和第二回路22，检测线路2沿着海缆1的分布长度与超声信标检测单元3的长度相同；检测芯片8位于第一回路21和第二回路22的中间位置，检测芯片8的第一检测端与第一回路21相连，检测芯片8的第二检测端与第二回路22相连，检测芯片8用于检测第一回路21和第二回路22的电参数；信标控制器9的信号输入端与检测芯片8的信号输出端相连，信标控制器9的控制端与超声发生器10相连，信标控制器9用于根据第一回路21和第二回路22的电参数，判断海缆1是否发生故障，并在海缆1发生故障的情况下，调节超声信号的特征值，并控制超声发生器10以调节后的设定特征值发出超声信号；电源13分别与超声发生器10、信标控制器9和检测芯片8的电源端相连，电源13用于给超声发生器10、信标控制器9和检测芯片8供电。

[0054] 信标控制器9用于根据第一回路21和第二回路22的电参数，判断海缆1是否发生故障时，包括：在第一回路21和/或第二回路22的电参数的变化值超出对应的设定变化值的情况下，确定海缆1发生故障，并在确定海缆1发生故障的情况下，每间隔第一设定时长控制超声发生器10以原始的设定特征值发出超声信号；在第一回路21和第二回路22的电参数的变化值未超出对应的设定变化值的情况下，确定海缆1未发生故障；在确定海缆1未发生故障的情况下，每间隔第二设定时长控制超声发生器10以调节后的设定特征值发出超声信号；其中，电参数包括电阻和电压，第一设定时长大于第二设定时长。

[0055] 如图2所示，电源13，包括：储能电池11和感应电源12；其中，储能电池11的输电端分别与超声发生器10、信标控制器9和检测芯片8的电源端相连，储能电池11的充电端与感应电源12连接，感应电源12用于从海缆1的导线中获得感应电势，为储能电池11充电。

[0056] 具体地，多个超声信标检测单元3中相邻设定数量(例如10个)的超声信标检测单元3按照顺序标记为一组，每个组内超声信标检测单元3所发出超声信号的特征值不同，按照顺序分别标记为A、B、C、……、I、J，超声信号的特征值通过调制超声的频率和幅值进行设置。在进行海缆1制造过程中，按照组进行超声信标的安装，沿着海缆1轴向，超声信标的布置分别为A、B、C、……、I、J，不同的组依次重复以上次序。

[0057] 检测线路2采用金属丝制成，检测芯片8会定期检测第一回路21和第二回路22的电阻，同时检测第一回路21和第二回路22的电压。当海缆1线路由于外力发生损伤，例如锚害发生时，检测线路2有可能会被扯断，同时海缆1伤口处会有海水5侵入，由于海水5是良好的导体，因此检测线路2等同于接地，此时检测芯片8会检测到检测线路2电压变化，同时，检测线路2与海水5接触后，迅速发生腐蚀反应，检测芯片8也会检测到检测线路2的第一回路21和第二回路22的电阻发生变化，如果检测线路2随海缆1故障一并被扯断，检测芯片8也会检测到检测线路2回路电阻的变化。当检测芯片8检测到检测线路2的电压或电阻只要有其中一个发生变化时，既可以判断本单元长度内海缆1发生室损伤故障，随即向信标控制器9发出故障信号。超声控制器接收到故障信号之后，控制超声发生器10切换为故障特征超声信号X。

[0058] 当海缆1发生故障之后，海缆1停运，检修船7选择合适的天气到现场开展抢修。检修船7根据海缆1敷设的海图和海缆1监测光纤对事故点的定位，可以初步确定故障点的大致地理坐标，当检修船7达到海缆1故障点附近海域时，就很难确定水下故障点的具体位置了。此时，采用基于本发明海缆1的定位方法开展进一步的故障点定位。

[0059] 定位方法是由检修船7放下接收器6如水听设备至海水5中，收听海缆1中超声信标检测单元3发出的超声信号，在300m范围内，能够清晰地接收超声信标检测单元3发出的超声信号，并准确定位海缆1地里坐标。检修船7沿着海缆1走向，在海缆1上部水体，进行巡航探听。对于无故障的超声信标检测单元3，探听到的最强信号为依次循环重复的A、B、C、……、I、J信号，当探听到X信号时，代表接近故障点，检测船可以根据X信号源位置定位海缆1故障点附近的信标，海缆1具体故障点就在该信标的左右一个单元距离内的位置。然后，针对该单元距离内的海缆1进行进一步的检查和维修，开展如水下探摸、打捞、修复等工作。另一种情况，当检修船7沿着海缆1走向，进行巡航探听时，若发现探听到的重复的A、B、C、……、I、J信号有缺失时，例如，探听到A信号峰值之后，未探听到B信号，后续又探听到了C信号峰值，则可判断该位置处B信号标志信标损坏，无法发射出信号，则B信号信标所在的单元长度内的海缆1具有很大的大概率已经发生故障。此时，可以根据临近的A、C标志信号，推断出B信号信标所在海缆1位置，然后对海缆1进行深入的检查。

[0060] 本发明的技术原理是在海缆1内部安装超声信标检测单元3，当海缆1由于锚害等原因发生机械损伤故障后，海缆1内置的超声信标检测单元3会检测到本单元内发生的故障，并通过超声发出故障特征信号，超声信号可以穿透海床4并在海水5中传播。当检修船7来到附近时，就可以通过水听及定位设备，准确定位超声发生器10的位置，进而进行深入检查，如人工探索等，找到海缆1的故障点。

[0061] 举例说明：

[0062] 本发明的检测线路2采用超细铝合金导线，当由于海缆1受外力机械损伤被海水5侵入时，会迅速发生腐蚀，导致导线短路或电阻增大。在本实施例中，每个单元长度为10m，检测线路2回路总长度为20m，检测线路2直径为0.1mm。超声信标检测单元3的电池11采用高能量密度且可充电的电池11，满电状态可以支持超声信标检测单元3连续工作6个月。感应电源12在海缆1带电的情况下，可从海缆1输电线路中感应获得电动势，并为超声信标检测单元3的电池11充电。

[0063] 超声信标检测单元3每10个为一组，超声信号特征值依次编辑为A、B、C、D、E、F、G、H、I、J，沿着海缆1轴向依次分布，每组标记海缆1长度共计100m，根据海缆1具体长度，使用实际的组数。

[0064] 超声信标检测单元3控制在适当功率，并控制超声发生器10的工作时间，以达到节能的目的，延长电池11续航时间。一般情况下，每个超声信标检测单元3发出的超声信号，可允许专门的水听设备在300m范围清晰探听。在超声信标检测单元3未检测到海缆1发生故障的情况下，超声发生器10每间隔第一设定时长(如1个小时)，在整点时间启动并连续工作10s。当超声信标检测单元3检测到海缆1发生故障时，检测到故障的单元工作时间自动增加，超声发生器10每间隔第二设定时长(如2分钟)，在整分钟时间启动并连续工作10s。

[0065] 本发明的海缆1带有超声信标，具有主动超声标识功能，检修船7可以借助水听和专门的解析和定位设备，探听和解析超声信号标志，并定位海缆1的具体位置。当海缆1发生故障后，故障点所在单元长度内的超声信标发出故障特征信号，方便检修船7快速探听和定位。相比于传统的海缆1探查和故障点探摸定位方式，本海缆1和方法更加快捷高效，故障发生后，最短可在一天之内准确定位海缆1故障点的具体坐标，进而快速开展维修，比传统方式故障处理时间可减少2‑6个月，可以极大的降低由于海缆1故障造成的输电损失。

[0066] 综上所述，本发明实施例的海缆包括多个超声信标检测单元，多个超声信标检测单元沿着海缆轴线方向依次设置在海缆绝缘材料结构中，超声信标检测单元用于检测海缆是否发生故障，在海缆发生故障的情况下，调节超声信号的特征值，并以调节后的设定特征值发出超声信号，这样可以方便定位出海缆的故障点。

[0067] 图3是根据本发明实施例的海缆定位系统的示意图。

[0068] 如图3所示，本发明实施例的海缆定位系统，包括：

[0069] 如上述的海缆1、接收器6和定位设备(图中未示出)；其中，接收器6用于接收海缆1中多个超声信标检测单元发出的超声信号；其中，超声信号中携带有对应的特征值；定位设备与接收器6相连，定位设备用于根据多个超声信号的特征值，对海缆1的故障位置进行定位。

[0070] 需要说明的是，本发明实施例的海缆定位系统中未披露的细节，请参考本发明实施例的海缆中所披露的细节，具体这里不再赘述。

[0071] 本发明实施例的海缆定位系统，包括如上述的海缆、接收器和定位设备，通过接收器接收海缆中多个超声信标检测单元发出的携带有对应特征值的超声信号，通过定位设备根据多个超声信号的特征值，对海缆的故障位置进行定位。由此，该系统可以方便地定位到海缆故障点。

[0072] 图4是根据本发明实施例的海缆定位方法的流程图。

[0073] 如图4所示，本发明实施例的海缆定位方法，包括：

[0074] S401，获取海缆各个位置的超声信号。

[0075] 例如，可通过设置在海缆中各个位置的超声信标检测单元发出的超声信号，各超声信号携带有对应的特征值。

[0076] S402，根据超声信号，对海缆的故障位置进行定位。

[0077] 需要说明的是，本发明实施例的海缆定位方法中未披露的细节，请参考本发明实施例的海缆中所披露的细节，具体这里不再赘述。

[0078] 根据本发明实施例的海缆定位方法，先获取海缆各个位置的超声信号，再根据超声信号，对海缆的故障位置进行定位。由此，该方法可以方便地定位到海缆故障点。

[0079] 基于上述实施例，本发明还提出了一种电子设备。

[0080] 本发明的电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的海缆定位方法。

[0081] 本发明实施例的电池设备，通过执行上述的海缆定位方法，可以方便地定位到海缆故障点。

[0082] 基于上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。

[0083] 本发明的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的海缆定位方法。

[0084] 本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的海缆定位方法，可以方便地定位到海缆故障点。

[0085] 基于上述实施例，本发明还提出了一种计算机程序产品。

[0086] 在本发明的实施例中，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行上述的海缆定位方法。

[0087] 本发明实施例的计算机程序产品，通过执行上述的海缆定位方法，可以方便地定位到海缆故障点。

[0088] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0089] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0090] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0091] 在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

[0092] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

[0093] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

[0094] 此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

[0095] 上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。