船底安装深水多波束EM710方案研究

梁春江

船底安装深水多波束EM710方案研究

梁春江

梁春江 莫海泉

中海油田服务股份有限公司

本文针对非专业科考船加装深水多波束测深仪EM710实际技术需求，结合EM710型深水多波束的系统安装要求，对船舶结构展开调研，研究设计出可行的安装方案，最后经海试验证整套安装方案的适用性，并带来经济效益，为EM710型深水多波束设备的研发应用推广提供了参考，拓展了深水多波束的安装技术手段。

引言

深水多波束是近年新兴的主要用来测量深水海域海底地形、地貌和水体特征数据，通过采集原始声学数据生成海底三维成像的专业工程设备，广泛应用于钻井船、钻井平台就位前海底测量、海底管缆铺设、物探井场调查等项目中。

目前，海洋资源开发逐步走向深海领域，对深水多波束需求量越来越多，工程技术要求也越来越高。很多非专业科考船舶在建造伊始并没有设计安装深水多波束系统，缺少多波束换能器的预留的船底开孔安装位置、电缆通道、甲板单元布放空间、辅助的姿态传感器、罗经等设备。

本文由于此次要求将EM710深水多波束测深仪安装于一艘非科考船上的项目实际需求，就要充分调研现有的硬件环境，结合深水多波束EM710系统的特点，自主设计研发出一套适用的安装方案，数据采集效果可以等同于专业的科考船的多波束测量作业。

EM710系统安装的硬件结构分析

EM710系统自身主要由换能器、甲板单元、数据采集工作站构成，要安装多波束数据采集系统，需要同时安装辅助设备： DGPS定位系统、罗经、姿态器、表层实时声速仪，否则多波束设备无法采集到正确的声学数据。

综合考虑多波束EM710对辅助设备的技术要求和辅助设备的采购成本，将辅助设备的配置如表1所示。

表1 辅助设备表

整套多波束数据采集系统的硬件连接图如图1所示。

图1 硬件结构接图

换能器的安装

换能器的安装位置选择

换能器固定安装于导流罩内，导流罩的安装位置应优先考虑三分一船艏部的肋位区间中船底较为平坦的位置，避免受到船舶航行引起的船底大量的气泡和水流的影响。考虑到换能器和导流罩的重量因素，应优先选择船底板较厚、船体肋位有加强结构的船底位置。

换能器导流罩的加工制造

通过参考原厂图纸自主加工水滴形导流罩，避免了导流罩本身在船舶航行中产生的水流和气泡对声学数据采集的影响，同时也尽量降低了将导流罩本体产生的水阻，将导流罩通过焊接固定安装于船底。

甲板单元的安装

安装甲板单元前，因甲板单元内主要是电路板，为防止设备受船体震动的影响，应首先安装减震支架，参考减震支架的法兰片加工固定于固定墙体上的对应的法兰盘。

由于非专业的科考船上没有设备仪器房，加之换能器的电缆只有25m长，经过电缆通道到达水线上后只剩余10m，无法进入船舶舱室内部进行固定安装，所以专门为多波束的甲板单元设计并加工了一个仪器间，如图2所示。

仪器间内部装有空调，用来保持空气湿度，同时加装有UPS，防止船电不稳对电子元器件造成伤害。

辅助设备的安装

DGPS和罗经系统的安装

图2 甲板单元的仪器间

图3 MRU5的配置

将Starfix的天线固定安装于驾驶台顶部开阔处，将Tss Meridian电罗经固定安装于驾驶台龙骨位置的正上方，将“0”度方向指向船头。然后进行DGPS和罗经的校准即可。

MRU5的安装

因MRU5的数据输出时是参考船舶CG点计算出来的，为了减少误差，将MRU5固定安装于距CG点尽量接近的位置。

经准确测量MRU5中心点的位置与CG的三维位置，将相对位置输入到配置菜单中，MRU输出的姿态数据即为正确数据。

表层声速仪的安装

将表层声仪固定安装于多波束换能器的下表面接近的位置，且其传感器于多波束的下表面处于同一水平面，这样就可以保证测量的声速值是换能器收发声波处的声速值。

系统线路的设计与安装

基于硬件结构接图（见图1），设计系统线路总图如图4所示。

系统通讯遵守标准通讯RS232数据通讯和网络通讯协议。除表层声速仪外的数据直接发送给工作站外，其他辅助设备的数据全部发送给甲板单元进行处理。

图4 系统线路连接图

系统测试

硬件测试

在海试中，打开EM710多波束数据采集系统的所有相关设备，发现多波束EM710自检通过，所有辅助设备正常发送数据，系统硬件工作正常。

软件测试

通过在海试中采集原始声学数据数据，后经专业的多波束后处理软件Caris处理分析数据，发现无明显杂讯干扰，多波束数据采集良好，能够满足多波束作业的技术需求。

结语

基于一艘非专业科考船加装深水多波束EM710的技术需求，本文通过分析该套系统和船舶本身的实际情况，研发设计出一套可行的系统安装方案，并通过海试验证了该方案的适用性，为深水多波束测深技术应用与推广做出了贡献。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.008