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JP7679284B2 - Underwater cable inspection device, method and program - Google Patents
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JP7679284B2 - Underwater cable inspection device, method and program - Google Patents

Underwater cable inspection device, method and program Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、無人潜水機で水中ケーブルを点検する技術に関する。 An embodiment of the present invention relates to a technology for inspecting underwater cables using an unmanned underwater vehicle.

風力は、どこにでも存在し、二酸化炭素を排出せず、枯渇せずに永続的に利用できる、再生可能エネルギーの一つである。海上は、陸上に比べて風が強く、障害物が無く安定した風が得られ、居住地から離れ騒音問題などが発生しにくい為、大型風車の設置が可能となり高い発電効率が期待できる。このため洋上設置方式の風力発電は、将来的に主力電源として有望視されている。また洋上設置方式において、沿岸海域の水深が深い場合、風車を海底に固定する着床式の採用が困難な為、風車を海面に浮かせる浮体式が採用される。 Wind power is a type of renewable energy that can be found anywhere, does not emit carbon dioxide, does not run out, and can be used permanently. The winds are stronger on the sea than on land, there are no obstacles and the wind is stable, and because they are far from residential areas and noise problems are less likely to occur, large wind turbines can be installed and high power generation efficiency can be expected. For this reason, offshore wind power generation is seen as promising as a major power source in the future. In addition, when the waters of coastal waters are deep, it is difficult to use bottom-fixed wind turbines that are fixed to the seabed, so floating wind turbines that float on the sea surface are used.

このような浮体式の洋上設置方式の風力発電設備においては、水中や海底にケーブルを敷設し、発電した電力を長距離送電する必要がある。ところで、浮体式の洋上設置方式で採用されるケーブルは、海上の風車の上下動に追従するため、繰り返しテンションが各部位に作用し、損傷が生じやすい。このためケーブルに繰り返し作用するテンションの変動幅を低減させるため、ケーブルの途中に海中浮遊部を設けて撓みを持たせたレイアウトをとる。 In floating offshore wind power generation facilities like this, it is necessary to lay cables underwater or on the seabed to transmit the generated electricity over long distances. However, the cables used in floating offshore installations follow the up and down movement of the wind turbines on the sea, so repeated tension acts on each part, making them prone to damage. For this reason, in order to reduce the fluctuation range of the tension that acts repeatedly on the cables, a layout is adopted in which a subsea floating section is provided midway through the cable to give it flexibility.

特開2020-080581号公報JP 2020-080581 A

このような洋上設置方式の風力発電設備を推進するには、水中ケーブルの点検保守作業の確立が重要である。潜水士による従来の点検保守作業を合理化するために、無人潜水機(ROV)の活用が考えられる。しかし、無人潜水機(ROV)が海中で作業する場合、潮流に流されて点検箇所を見失うことがないようにする方法の確立が必要である。さらに、無人潜水機の海中における位置情報では十分に認識できない撓みを持つケーブルの点検位置を特定する方法の確立も必要である。 To promote this type of offshore wind power generation equipment, it is important to establish a method for inspecting and maintaining underwater cables. One possible way to streamline the inspection and maintenance work that was previously done by divers is to use unmanned underwater vehicles (ROVs). However, when an ROV works underwater, it is necessary to establish a method to ensure that it does not get carried away by the tide and lose sight of the inspection location. Furthermore, it is also necessary to establish a method for identifying the inspection location of cables with flexures that cannot be fully identified by the underwater position information of an ROV.

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、装置が潮流に流されて点検箇所を見失うことがなく、さらに点検位置の特定が可能な、水中ケーブルの点検技術を提供することを目的とする。 The embodiment of the present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide an underwater cable inspection technique that will not lose sight of the inspection point due to the device being swept away by the tide, and that can further identify the inspection location.

実施形態に係る水中ケーブルの点検装置において、水中ケーブルの外観検査を実施する無人潜水機に設けられ前記水中ケーブルにクランプしその周りに形成されている磁場を検出することで前記水中ケーブルに流れる電流を検出波形として取得するクランプメータと、前記検出波形と基準波形との位相差を演算する演算部と、前記位相差に基づいて前記水中ケーブルにおける点検位置を特定する位置特定部と、を備え、前記演算部及び前記位置特定部が設けられるデータ処理部は、前記無人潜水機に配置されている。 In the underwater cable inspection device of the embodiment, the device comprises a clamp meter provided in an unmanned submersible vehicle that performs visual inspection of the underwater cable, which clamps to the underwater cable and detects the magnetic field formed around it to obtain the current flowing in the underwater cable as a detected waveform, a calculation unit that calculates the phase difference between the detected waveform and a reference waveform, and a position identification unit that identifies an inspection position on the underwater cable based on the phase difference , and a data processing unit in which the calculation unit and the position identification unit are provided is disposed in the unmanned submersible vehicle .

本発明の実施形態により、装置が潮流に流されて点検箇所を見失うことがなく、さらに点検位置の特定が可能な、水中ケーブルの点検技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide an underwater cable inspection technique that prevents the device from being swept away by tidal currents and losing sight of the inspection point, and also makes it possible to pinpoint the inspection location.

本発明の実施形態に係る水中ケーブルの点検装置が適用される浮体式の洋上風力発電設備の全体図。1 is an overall view of a floating offshore wind power generation facility to which an underwater cable inspection device according to an embodiment of the present invention is applied. (A)(B)実施形態に係る点検装置を水中ケーブルに接近させクランプさせる動作のイメージ図。1A and 1B are conceptual diagrams illustrating the operation of bringing the inspection device according to the embodiment close to the underwater cable and clamping it. 実施形態に係る水中ケーブルの点検装置におけるデータ処理部のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a data processing unit in the underwater cable inspection device according to the embodiment. 水中ケーブルの点検位置を示す位置信号の導出原理の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of derivation of a position signal indicating an inspection position of an underwater cable. 実施形態に係る水中ケーブルの点検方法の工程及び水中ケーブルの点検プログラムのアルゴリズムを説明するフローチャート。4 is a flowchart for explaining the steps of an underwater cable inspection method according to the embodiment and an algorithm of an underwater cable inspection program.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施形態に係る水中ケーブルの点検装置10が適用される洋上風力発電設備20の全体図である。図1に示す洋上風力発電設備20は浮体式を示しているが、実施形態は着床式の洋上風力発電設備にも適用することができる。このように洋上風力発電設備20は、ブレード25と、タワー26と、ナセル30と、ハブ21、浮体22を備えている。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is an overall view of an offshore wind power generation facility 20 to which an underwater cable inspection device 10 according to an embodiment of the present invention is applied. The offshore wind power generation facility 20 shown in Figure 1 is of a floating type, but the embodiment can also be applied to bottom-mounted offshore wind power generation facilities. Thus, the offshore wind power generation facility 20 includes blades 25, a tower 26, a nacelle 30, a hub 21, and a floating body 22.

ブレード25は、ロータ軸(図示略)の先端のハブ21に連結され、放射状に配置されている。これらのブレード25は、風の流体エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換できるよう、風の流入方向に対しピッチ角が調節される。ナセル30には、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する各種の構成機器が収容されている。そしてナセル30は、ブレード25を風向きに自動的に追従させるヨー駆動部(図示略)を介し、タワー26の頂部に設けられている。 The blades 25 are connected to a hub 21 at the tip of the rotor shaft (not shown) and are arranged radially. The pitch angle of these blades 25 is adjusted with respect to the inflowing wind direction so that the fluid energy of the wind can be efficiently converted into rotational energy. The nacelle 30 houses various components that convert the rotational energy into electrical energy. The nacelle 30 is mounted on the top of the tower 26 via a yaw drive unit (not shown) that automatically makes the blades 25 follow the wind direction.

このタワー26の基端が固定される浮体22は、海底27に築かれた基礎24から延びる係留索23に繋がれ、海面から露出するように構成されている。なおこの係留索23は、浮体22を海底27に繋ぎとめる巨大な金属製のチェーンであり、1つの浮体22に対して複数本が設けられている。 The float 22 to which the base end of the tower 26 is fixed is connected to a mooring line 23 extending from a foundation 24 built on the seabed 27 and is configured to be exposed above the sea surface. The mooring line 23 is a huge metal chain that anchors the float 22 to the seabed 27, and multiple mooring lines are provided for each float 22.

そして、この洋上風力発電設備20には、洋上で発生した電気エネルギーを陸上の変電設備(図示略)に伝送する水中ケーブル31が接続されている。この水中ケーブル31は、洋上風力発電設備20から海底27の敷設ポイントに至る水中経路において、複数のブイ32によって部分的に浮力が付与され、弛みを持った状態で施設されている。これにより、海上の浮体22の上下動に水中ケーブル31が追従するため、各部位に繰り返し作用するテンションの変動幅が低減される。 An underwater cable 31 is connected to the offshore wind power generation facility 20, which transmits electrical energy generated at sea to a substation facility (not shown) on land. The underwater cable 31 is partially buoyed by a number of buoys 32 on the underwater path from the offshore wind power generation facility 20 to the installation point on the seabed 27, and is installed in a slack state. This allows the underwater cable 31 to follow the up and down movement of the floating body 22 on the sea, reducing the fluctuation range of the tension repeatedly acting on each part.

この水中ケーブル31は、このようなテンション等の作用による疲労や経年劣化の他に、フジツボ等の固着性生物が付着したり、漁船等の船舶や浮遊物が接触したり、サメ等の海洋生物が噛みついたりすることで、損傷する。このため、無人潜水機(ROV)に付属機能を持たせた点検装置10を用い、定期的に水中ケーブル31の外観検査を実施し健全性を確認する。そして必要に応じて、付着物の除去や簡単な補修作業が施される。 In addition to fatigue and deterioration over time due to the effects of tension, etc., the underwater cable 31 can be damaged by the attachment of sessile organisms such as barnacles, contact with ships such as fishing boats or floating objects, or by being bitten by marine organisms such as sharks. For this reason, an inspection device 10, which is an unmanned underwater vehicle (ROV) with additional functions, is used to periodically inspect the appearance of the underwater cable 31 to confirm its soundness. Then, as necessary, attachments are removed and simple repair work is carried out.

図2(A)(B)は実施形態に係る点検装置10を水中ケーブル31に接近させクランプさせる動作のイメージ図である。図3は実施形態に係る水中ケーブルの点検装置10におけるデータ処理部40のブロック図である。点検装置10の構成は、大きく、機構部(無人潜水機15、クランプメータ11、作業ロボット12)と、データ処理部40と、に分類される。 Figures 2 (A) and (B) are conceptual diagrams of the operation of bringing the inspection device 10 according to the embodiment close to the underwater cable 31 and clamping it. Figure 3 is a block diagram of the data processing unit 40 in the underwater cable inspection device 10 according to the embodiment. The configuration of the inspection device 10 is broadly classified into a mechanical unit (unmanned underwater vehicle 15, clamp meter 11, work robot 12) and a data processing unit 40.

このように点検装置10は、機構部において(図2)、無人潜水機15と、水中ケーブル31にクランプしその周りに形成されている磁場55を検出することで水中ケーブル31に流れる電流を検出波形56として取得するクランプメータ11と、を備えている。さらに点検装置10は、データ処理部40において(図3)、検出波形56と基準波形57との位相差58を演算する演算部47と、位相差58に基づいて水中ケーブル31における点検位置を特定する位置特定部48と、を備えている。 The inspection device 10 thus comprises, in its mechanical section (Fig. 2), an unmanned submersible 15 and a clamp meter 11 that is clamped to the underwater cable 31 and detects the magnetic field 55 formed around it to obtain the current flowing through the underwater cable 31 as a detected waveform 56. Furthermore, in its data processing section 40 (Fig. 3), the inspection device 10 comprises a calculation section 47 that calculates the phase difference 58 between the detected waveform 56 and a reference waveform 57, and a position identification section 48 that identifies the inspection position on the underwater cable 31 based on the phase difference 58.

無人潜水機15は、自律制御または遠隔操作により無人で水中を移動する。図3に示すように無人潜水機15のデータ処理部40は、無人潜水機15の操作信号51a(51)を受信する受信部41a(41)と、この操作信号51aに基づいて水中の無人潜水機15に推進力を与える各種モータを駆動させる駆動信号52a(52)を出力する駆動制御部42a(42)と、を有している。 The unmanned submersible 15 moves underwater unmanned by autonomous control or remote control. As shown in FIG. 3, the data processing unit 40 of the unmanned submersible 15 has a receiving unit 41a (41) that receives an operation signal 51a (51) from the unmanned submersible 15, and a drive control unit 42a (42) that outputs a drive signal 52a (52) that drives various motors that provide propulsion force to the unmanned submersible 15 underwater based on this operation signal 51a.

このようなデータ処理部40は、無人潜水機15に配置されたり、この無人潜水機15を伴って洋上を自由に航行する母船35に配置されたりする。なお、無人潜水機15が母船35を伴う場合、操作信号51又は駆動信号52の伝送及びモータ類に給電するライン36により、両者は結ばれている。 Such a data processing unit 40 may be placed in the unmanned submersible 15, or in a mother ship 35 that accompanies the unmanned submersible 15 and navigates freely on the ocean. When the unmanned submersible 15 accompanies the mother ship 35, the two are connected by a line 36 that transmits an operation signal 51 or a drive signal 52 and supplies power to the motors.

この無人潜水機15を水中で縦横無尽に移動させ、点検装置10は、水中ケーブル31の点検作業を実施する。ここで水中ケーブル31の点検とは、付着している異物の観察及び除去・清掃、発生した損傷の発見及び簡易修復等が挙げられる。またこの点検装置10は、陸地から直接的に洋上風力発電設備20の水中ケーブル31に派遣される場合の他に、陸地から母船35に搬送されて水中ケーブル31まで派遣される場合がある。また点検装置10は、洋上風力発電設備20から直接派遣される場合や、洋上変電所が設置されているときはこの変電所から派遣される場合もある。 The unmanned underwater vehicle 15 is moved freely underwater, and the inspection device 10 performs inspection work on the underwater cable 31. Inspection of the underwater cable 31 includes observing and removing/cleaning any foreign objects attached thereto, discovering any damage that has occurred, and performing simple repairs. The inspection device 10 may be dispatched directly from land to the underwater cable 31 of the offshore wind power generation facility 20, or it may be transported from land to a mother ship 35 and dispatched to the underwater cable 31. The inspection device 10 may be dispatched directly from the offshore wind power generation facility 20, or, if an offshore substation is installed, may be dispatched from the substation.

また海洋に多数の洋上風力発電設備20が林立している場合、母船35は、これらの洋上風力発電設備20を巡回して、それぞれの水中ケーブル31の点検を実施する。もしくは、複数の母船35を派遣し、それぞれに伴わせた複数の無人潜水機15を協調させて洋上風力発電設備20を点検しても良い。 In addition, when a large number of offshore wind power generation facilities 20 are lined up in the ocean, the mother ship 35 patrols these offshore wind power generation facilities 20 and inspects the underwater cables 31 of each. Alternatively, multiple mother ships 35 may be dispatched and multiple unmanned submersibles 15 may be associated with each mother ship 35 to inspect the offshore wind power generation facilities 20 in coordination with each other.

図2(A)に示すように点検装置10は、クランプメータ11を開状態にして、水中ケーブル31に接近する。そして、図2(B)に示すように点検装置10は、水中ケーブル31に接触する程に近接したところでクランプメータ11を閉状態にする。これにより、点検装置10は、水中ケーブル31に束縛され、無人潜水機15を停止させても海流に流されて点検箇所を見失うことがことはない。さらに作業ロボット12が水中ケーブル31を押圧したときの反力を、クランプメータ11で受け止めることができる。 As shown in Figure 2 (A), the inspection device 10 approaches the underwater cable 31 with the clamp meter 11 in the open state. Then, as shown in Figure 2 (B), the inspection device 10 closes the clamp meter 11 when it comes close enough to touch the underwater cable 31. This means that the inspection device 10 is tied to the underwater cable 31, and even if the unmanned submersible 15 is stopped, it will not be swept away by ocean currents and the inspection point will not be lost. Furthermore, the clamp meter 11 can withstand the reaction force when the work robot 12 presses the underwater cable 31.

さらに、図2(B)に示すように閉状態のクランプメータ11は、クランプにより水中ケーブル31周りの磁気回路に形成された磁束を、この磁気回路に巻回されるコイル(図示略)で検出する。このようにして閉状態のクランプメータ11は、水中ケーブル31に流れる電流(交流電流)が形成した磁場55を検出し、この検出した磁場55に基づいて水中ケーブル31に流れる電流(交流電流)を検出波形56として取得する。 Furthermore, as shown in FIG. 2(B), the clamp meter 11 in the closed state detects the magnetic flux formed in the magnetic circuit around the underwater cable 31 by the clamp with a coil (not shown) wound around this magnetic circuit. In this way, the clamp meter 11 in the closed state detects the magnetic field 55 formed by the current (AC current) flowing through the underwater cable 31, and obtains the current (AC current) flowing through the underwater cable 31 as a detected waveform 56 based on this detected magnetic field 55.

図3に示すようにクランプメータ11のデータ処理部40は、水中ケーブル31の基準位置38(図1)に流れる電流の基準波形57を取得する取得部46と、クランプメータ11の検出波形56と取得した基準波形57とを比較して両者の位相差58を演算する演算部47と、この位相差58に基づいて水中ケーブル31の基準位置38から点検装置10の点検位置までを特定した位置信号59を出力する位置特定部48と、から構成されている。なお、無人潜水機15が母船35を伴う場合、水中ケーブル31の基準位置38に流れる電流の基準波形57を伝送するライン37により、この基準位置38と母船35の両者は結ばれている。 As shown in FIG. 3, the data processing unit 40 of the clamp meter 11 is composed of an acquisition unit 46 that acquires a reference waveform 57 of the current flowing at the reference position 38 (FIG. 1) of the underwater cable 31, a calculation unit 47 that compares the detected waveform 56 of the clamp meter 11 with the acquired reference waveform 57 to calculate a phase difference 58 between them, and a position identification unit 48 that outputs a position signal 59 that identifies the distance from the reference position 38 of the underwater cable 31 to the inspection position of the inspection device 10 based on this phase difference 58. When the unmanned submersible 15 is accompanied by a mother ship 35, the reference position 38 and the mother ship 35 are connected by a line 37 that transmits the reference waveform 57 of the current flowing at the reference position 38 of the underwater cable 31.

図4は水中ケーブル31の点検位置を示す位置信号59の導出原理の説明図である。水中ケーブル31を流れる電流の伝播速度は有限である。このために、基準位置38で取得された交流の基準波形57と、点検装置10の点検位置で検出された交流の検出波形56とは、両者を隔てる距離に比例する位相差58が観測される。この電流の伝播速度は光速とみなせることから、点検装置10の位置信号59は、位相差58と光速を乗算して得た距離に、基準位置38を加算したものとなる。 Figure 4 is an explanatory diagram of the derivation principle of the position signal 59 indicating the inspection position of the underwater cable 31. The propagation speed of the current flowing through the underwater cable 31 is finite. For this reason, a phase difference 58 proportional to the distance separating the AC reference waveform 57 acquired at the reference position 38 and the AC detection waveform 56 detected at the inspection position of the inspection device 10 is observed. Since the propagation speed of this current can be considered to be the speed of light, the position signal 59 of the inspection device 10 is the distance obtained by multiplying the phase difference 58 by the speed of light, plus the reference position 38.

なお基準位置38は、水中ケーブル31の任意の位置に設定することができる。また基準波形57は、この基準位置38における電流波形であることから、他のクランプメータなどの電流センサで基準位置38実測したものを使用できる。 The reference position 38 can be set at any position on the underwater cable 31. The reference waveform 57 is the current waveform at this reference position 38, so it is possible to use the actual measurement at the reference position 38 using a current sensor such as a clamp meter.

なお水中ケーブル31に流す電流(交流)は、洋上風力発電設備20で発電した電流または、点検専用の高周波電流が採用される。もしくは、洋上風力発電設備20で発電した電流にこの高周波電流を重畳させたものとすることができる。 The current (AC) passed through the underwater cable 31 is either the current generated by the offshore wind power generation facility 20 or a high-frequency current dedicated to inspection. Alternatively, this high-frequency current can be superimposed on the current generated by the offshore wind power generation facility 20.

図2に戻って説明を続ける。点検装置10は、機構部として、水中ケーブル31に作業する作業ロボット12をさらに備えている。このような作業ロボット12が実施する作業の具体例は清掃である。図2(B)に例示されるように、作業ロボット12は、多関節アーム16と、この多関節アーム16の先端に設けられた回転ブラシ17とを備える。なお、この回転ブラシ17に替えて、ウオータージェット等を多関節アーム16の先端に設けて清掃しても良い。 Returning to FIG. 2, the explanation will continue. The inspection device 10 further includes, as a mechanical part, a work robot 12 that works on the underwater cable 31. A specific example of work performed by such a work robot 12 is cleaning. As illustrated in FIG. 2(B), the work robot 12 includes a multi-joint arm 16 and a rotating brush 17 provided at the tip of the multi-joint arm 16. Note that instead of the rotating brush 17, a water jet or the like may be provided at the tip of the multi-joint arm 16 for cleaning.

このような回転ブラシ17を用いた清掃作業の除去対象となる付着物としては、フジツボ以外にも、コケなどの海藻類、水生生物の卵、ゴミなどの人工物、水垢、油分、汚泥、埃などが挙げられる。なお作業ロボット12のデータ処理部40(図3)は、作業ロボット12の操作信号51b(51)を受信する受信部41b(41)と、この操作信号51bに基づいて作業ロボット12を動作させる各種モータを駆動する駆動信号52b(52)を出力する駆動制御部42b(42)と、を有している。この操作信号51bによって作業ロボット12の先端ツール(回転ブラシ17)の位置や姿勢を変化させ、先端ツール(回転ブラシ17)に動作を付与する。 In addition to barnacles, other examples of attachments that can be removed during cleaning using such a rotating brush 17 include seaweed such as moss, aquatic organism eggs, man-made objects such as garbage, limescale, oil, sludge, and dust. The data processing unit 40 (Fig. 3) of the working robot 12 has a receiving unit 41b (41) that receives an operation signal 51b (51) from the working robot 12, and a drive control unit 42b (42) that outputs a drive signal 52b (52) that drives various motors to operate the working robot 12 based on this operation signal 51b. This operation signal 51b changes the position and posture of the tip tool (rotating brush 17) of the working robot 12, and imparts an operation to the tip tool (rotating brush 17).

作業ロボット12の先端ツールとして、清掃用途の回転ブラシ17を例示したが、これに限定されることはなく、異物や損傷を観察・発見するためのカメラや、損傷を簡易修復するための工具等も採用される。さらに、このような作業ロボット12の作業を監視するための監視カメラ(図示略)が点検装置10に設けられている。また、作業ロボット12は、単機であることに限定されず、複数設けられる場合もある。 The rotating brush 17 for cleaning purposes has been given as an example of the tip tool of the work robot 12, but this is not limited thereto, and a camera for observing and detecting foreign objects and damage, tools for easily repairing damage, etc. may also be used. Furthermore, a surveillance camera (not shown) for monitoring the work of such a work robot 12 is provided on the inspection device 10. Furthermore, the work robot 12 is not limited to being a single unit, and multiple work robots 12 may be provided.

図5のフローチャートに基づいて実施形態に係る水中ケーブルの点検方法の工程及び水中ケーブルの点検プログラムのアルゴリズムを説明する(適宜、図2,図3参照)。まず図2(A)に示すように無人潜水機15を操縦して水中ケーブル31に近接させる(S11)。さらに図2(B)に示すように無人潜水機15に設けられたクランプメータ11を水中ケーブル31にクランプさせる(S12)。そして、作業ロボット12を動作させ水中ケーブル31に対する作業を実行する(S13)。 The steps of the underwater cable inspection method according to the embodiment and the algorithm of the underwater cable inspection program will be described based on the flowchart in Figure 5 (see Figures 2 and 3 as appropriate). First, as shown in Figure 2 (A), the unmanned submersible 15 is operated to approach the underwater cable 31 (S11). Then, as shown in Figure 2 (B), the clamp meter 11 provided on the unmanned submersible 15 is clamped to the underwater cable 31 (S12). Then, the work robot 12 is operated to perform work on the underwater cable 31 (S13).

次に、水中ケーブル31の周りに形成されている磁場55をクランプメータ11で検出し(S14)、水中ケーブル31に流れる電流を検出波形56として取得する(S15)。これと同時に、水中ケーブル31の基準位置38に流れる電流の基準波形57を取得する(S16)。 Next, the magnetic field 55 formed around the underwater cable 31 is detected by the clamp meter 11 (S14), and the current flowing through the underwater cable 31 is obtained as a detected waveform 56 (S15). At the same time, a reference waveform 57 of the current flowing through the reference position 38 of the underwater cable 31 is obtained (S16).

次に、検出波形56と基準波形57とを比較して両者の位相差58を演算する(S17)。そして、この位相差58に基づいて水中ケーブル31における点検装置10の点検位置を特定する(S18)。そして、一連の点検作業が終了するまで、無人潜水機15を操縦させながら、(S13)から(S18)を繰り返す(S19 No,Yes、END)。 Next, the detected waveform 56 is compared with the reference waveform 57 to calculate the phase difference 58 between them (S17). Then, based on this phase difference 58, the inspection position of the inspection device 10 on the underwater cable 31 is identified (S18). Then, steps (S13) to (S18) are repeated while maneuvering the unmanned submersible 15 until the series of inspection tasks is completed (S19 No, Yes, END).

以上説明した水中ケーブルの点検装置、水中ケーブルの点検方法、及び水中ケーブルの点検プログラムの実施形態は、洋上風力発電設備への適用を示したものであるが、本発明が適用される用途は特に限定はなく、種々の用途の水中ケーブルに適用される。 The above-described embodiments of the underwater cable inspection device, the underwater cable inspection method, and the underwater cable inspection program are shown as being applied to offshore wind power generation facilities, but the applications to which the present invention can be applied are not particularly limited, and the present invention can be applied to underwater cables for various purposes.

以上述べた少なくともひとつの実施形態の水中ケーブルの点検装置によれば、無人潜水機にクランプメータを組み合わせることで、装置が潮流に流されて点検箇所を見失うことがなくさらに点検位置の特定が可能な水中ケーブルの点検技術が提供される。 According to at least one of the embodiments of the underwater cable inspection device described above, by combining an unmanned underwater vehicle with a clamp meter, an underwater cable inspection technique is provided that prevents the device from being swept away by the tide and losing sight of the inspection point, and further enables the inspection position to be identified.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.

以上説明した水中ケーブルの点検装置は、専用のチップ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)、又はCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、通信I/Fとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。このため水中ケーブルの点検装置の構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、水中ケーブルの点検プログラムにより動作させることが可能である The underwater cable inspection device described above is equipped with a control device that is a highly integrated processor such as a dedicated chip, FPGA (Field Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), or CPU (Central Processing Unit), a storage device such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), an external storage device such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), a display device such as a display, and a communication I/F, and can be realized with a hardware configuration using a normal computer. Therefore, the components of the underwater cable inspection device can also be realized by a computer processor and can be operated by an underwater cable inspection program.

また水中ケーブルの点検プログラムは、ROM等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。 The underwater cable inspection program is provided by being pre-installed in a ROM or the like. Alternatively, the program may be provided by being stored in a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, CD-R, memory card, DVD, or flexible disk (FD) in the form of an installable or executable file.

また、本実施形態に係る水中ケーブルの点検プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、水中ケーブルの点検装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。 The underwater cable inspection program according to this embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading it via the network. The underwater cable inspection device may also be configured by combining separate modules that independently perform the functions of the components and are interconnected via a network or dedicated lines.

10…水中ケーブルの点検装置、11…クランプメータ、12…作業ロボット、15…無人潜水機、16…多関節アーム、17…回転ブラシ、20…洋上風力発電設備、21…ハブ、22…浮体、23…係留索、24…基礎、25…ブレード、26…タワー、27…海底、30…ナセル、31…水中ケーブル、32…ブイ、35…母船、36…ライン、37…ライン、38…基準位置、40…データ処理部、41(41a,41b)…受信部、42(42a,42b)…駆動制御部、46…取得部、47…演算部、48…位置特定部、51(51a,51b)…操作信号、52(52a,52b)…駆動信号、55…磁場、56…検出波形、57…基準波形、58…位相差、59…位置信号。 10...Inspection device for underwater cables, 11...Clamp meter, 12...Work robot, 15...Unmanned underwater vehicle, 16...Articulated arm, 17...Rotating brush, 20...Offshore wind power generation equipment, 21...Hub, 22...Float, 23...Mooring line, 24...Foundation, 25...Blade, 26...Tower, 27...Seabed, 30...Nacelle, 31...Underwater cable, 32...Buoy, 35...Mother ship, 36...La In, 37...line, 38...reference position, 40...data processing unit, 41 (41a, 41b)...receiving unit, 42 (42a, 42b)...drive control unit, 46...acquisition unit, 47...calculation unit, 48...position identification unit, 51 (51a, 51b)...operation signal, 52 (52a, 52b)...drive signal, 55...magnetic field, 56...detection waveform, 57...reference waveform, 58...phase difference, 59...position signal.

Claims (7)

水中ケーブルの外観検査を実施する無人潜水機に設けられ、前記水中ケーブルにクランプしその周りに形成されている磁場を検出することで前記水中ケーブルに流れる電流を検出波形として取得するクランプメータと、
前記検出波形と基準波形との位相差を演算する演算部と、
前記位相差に基づいて前記水中ケーブルにおける点検位置を特定する位置特定部と、を備え
前記演算部及び前記位置特定部が設けられるデータ処理部は、前記無人潜水機又は洋上を自由に航行する母船に配置される水中ケーブルの点検装置。
a clamp meter that is provided in an unmanned submersible that performs visual inspection of an underwater cable , the clamp meter being clamped to the underwater cable and detecting a magnetic field formed around the underwater cable to obtain a detected waveform of a current flowing through the underwater cable;
a calculation unit that calculates a phase difference between the detection waveform and a reference waveform;
a position identification unit that identifies an inspection position on the underwater cable based on the phase difference ,
The data processing unit in which the calculation unit and the position identification unit are provided is an underwater cable inspection device that is installed on the unmanned submersible vehicle or a mother ship that navigates freely on the ocean .
請求項1に記載の水中ケーブルの点検装置において、
無人潜水機に設けられ、前記水中ケーブルに作業する作業ロボットを備える水中ケーブルの点検装置。
2. The underwater cable inspection device according to claim 1,
An underwater cable inspection device provided on an unmanned submersible vehicle and equipped with a work robot that performs work on the underwater cable.
請求項1又は請求項2に記載の水中ケーブルの点検装置において、
前記基準波形は、前記水中ケーブルにおける前記無人潜水機の前記クランプメータの位置とは異なる任意の基準位置を他のクランプメータで実測して取得したものである水中ケーブルの点検装置。
The underwater cable inspection device according to claim 1 or 2,
An underwater cable inspection device, wherein the reference waveform is obtained by actually measuring an arbitrary reference position on the underwater cable, which is different from the position of the clamp meter of the unmanned submersible , using another clamp meter.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の水中ケーブルの点検装置において、
洋上風力発電設備から前記水中ケーブルに流す前記電流は、風力発電された電流であるか、前記風力発電された電流よりも周波数の高い点検専用の高周波電流であるか又は風力発電された電流に前記高周波電流を重畳させたものである水中ケーブルの点検装置。
The underwater cable inspection device according to any one of claims 1 to 3,
An underwater cable inspection device, in which the current flowing from an offshore wind power generation facility to the underwater cable is a wind-generated current, a high-frequency current dedicated to inspection and having a higher frequency than the wind-generated current, or the high-frequency current is superimposed on the wind-generated current.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の水中ケーブルの点検装置において、
前記無人潜水機は、洋上を自由に航行する母船にラインにより結ばれて移動する水中ケーブルの点検装置。
The underwater cable inspection device according to any one of claims 1 to 4,
The unmanned underwater vehicle is an underwater cable inspection device that moves while being tethered by a line to a mother ship that navigates freely on the ocean.
水中ケーブルの外観検査を実施する無人潜水機に設けられたクランプメータが、水中ケーブルにクランプするステップと、
前記クランプメータが、前記水中ケーブルの周りに形成されている磁場を検出することで前記水中ケーブルに流れる電流検出波形を出力するステップと、
演算部が、前記検出波形と基準波形との位相差を演算するステップと、
位置特定部が、前記位相差に基づいて前記水中ケーブルにおける点検位置を特定するステップと、を含む水中ケーブルの点検方法。
a clamp meter provided on an unmanned underwater vehicle for performing visual inspection of an underwater cable clamping the underwater cable;
a step in which the clamp meter detects a magnetic field formed around the underwater cable and outputs a detection waveform of a current flowing through the underwater cable;
A calculation unit calculates a phase difference between the detected waveform and a reference waveform;
a position identifying unit identifying an inspection position on the underwater cable based on the phase difference.
水中ケーブルの外観検査を実施する無人潜水機又は洋上を自由に航行する母船に搭載されたコンピュータに、
前記無人潜水機に設けられたクランプメータを水中ケーブルにクランプさせ、
前記クランプメータで前記水中ケーブルの周りに形成されている磁場を検出させることで前記水中ケーブルに流れる電流を検出波形として取得させ、
前記検出波形と基準波形との位相差を演算させ、
前記位相差に基づいて前記水中ケーブルにおける点検位置を特定させる水中ケーブルの点検プログラム。
A computer installed on an unmanned underwater vehicle or a mother ship that navigates freely on the ocean, which performs visual inspection of underwater cables ,
A clamp meter provided on the unmanned submersible is clamped to an underwater cable,
a clamp meter is used to detect a magnetic field formed around the underwater cable, thereby obtaining a current flowing through the underwater cable as a detection waveform;
A phase difference between the detected waveform and a reference waveform is calculated;
An underwater cable inspection program that identifies an inspection position on the underwater cable based on the phase difference.
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