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龍圖騰網(wǎng)獲悉中國海洋大學;青島羅博飛海洋技術(shù)有限公司申請的專利一種基于聲學傳感的海底氣體滲漏三維時序監(jiān)測方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN120121228B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-12發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202510217993.6，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01M3/24；該發(fā)明授權(quán)一種基于聲學傳感的海底氣體滲漏三維時序監(jiān)測方法是由劉濤;馬秀芬;郭秀軍;劉曉磊;賈永剛設(shè)計研發(fā)完成，并于2025-02-26向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種基于聲學傳感的海底氣體滲漏三維時序監(jiān)測方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及海洋工程觀測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聲學傳感的海底氣體滲漏三維時序監(jiān)測方法，包括以下步驟：步驟S1：基于聲吶數(shù)據(jù)獲取氣體滲漏的空間特征：步驟S2：結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)整合并構(gòu)建三維氣體滲漏模型：將通過S1測得氣泡上升速度、高度、層次、位置和強度數(shù)據(jù)，與S2數(shù)據(jù)時空耦合，生成三維氣體滲漏的空間分布模型；對每個數(shù)據(jù)點的位置和速度進行旋轉(zhuǎn)修正，以對三維氣體滲漏模型動態(tài)更新，并可視化為動態(tài)變化圖和三維分布圖；步驟S3：將實時監(jiān)控數(shù)據(jù)通過有線或無線傳輸至監(jiān)控平臺提供實時警報。本發(fā)明能夠基于聲吶數(shù)據(jù)實時探測海底氣體釋放的三維特征，實現(xiàn)氣體泄漏定位，泄漏強度、高度等關(guān)鍵參數(shù)獲取，實現(xiàn)對氣體滲漏區(qū)域精確監(jiān)控。

本發(fā)明授權(quán)一種基于聲學傳感的海底氣體滲漏三維時序監(jiān)測方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于聲學傳感的海底氣體滲漏三維時序監(jiān)測方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟S1：基于聲吶數(shù)據(jù)獲取氣體滲漏的空間特征： S11、利用垂向聲吶通過接收從海底氣泡反射回來的聲波，獲取氣泡在深度方向的傳播信息，通過分析時間延遲和聲波強度，計算氣泡的上升速度、高度及其在不同深度的分布情況，確定氣體滲漏的釋放高度、層次以及氣體釋放強度； S12、利用水平向聲吶接收反射信號，360度旋轉(zhuǎn)采集氣體釋放源在水平方向的探測信息，結(jié)合海水中的流速和溫度數(shù)據(jù)，確定氣體的位置及其在海底的擴展范圍； 因為水平向聲吶的旋轉(zhuǎn)角度θt是隨時間變化的，可通過對聲吶旋轉(zhuǎn)角度的變化進行建模來計算修正系數(shù)； 定義一個基本的角度修正系數(shù)fθ，與當前的旋轉(zhuǎn)角度θ相關(guān)，并且它隨聲波傳播路徑的不同而有所變化，旋轉(zhuǎn)角度的修正系數(shù)是線性函數(shù)： ； 其中，α是一個修正系數(shù)，表示旋轉(zhuǎn)角度對聲波傳播的影響； 聲吶旋轉(zhuǎn)的角速度為θt，修正系數(shù)fθt應(yīng)隨時間變化，將角速度與時間結(jié)合，進行實時修正；聲吶的旋轉(zhuǎn)角度隨著時間呈線性增長： ； 修正系數(shù)的計算公式表示為： ； 其中，θ0是初始角度，是聲吶的角速度; 對于垂向聲吶，旋轉(zhuǎn)影響體現(xiàn)在聲波的傳播路徑上，修正后的時間延遲Δtrot可以表示為： ； Δt為聲波在水中的傳播時間； 傳播距離的修正： 對于水平聲吶，旋轉(zhuǎn)影響聲波傳播路徑的長度，修正后的傳播距離drot可以表示為： ； 其中，d是聲波傳播的原始距離，fθt是旋轉(zhuǎn)引起的修正系數(shù)； 信號強度的修正： 信號強度的修正系數(shù)Aθt可以通過以下方式計算： ； 其中，A0是聲吶傳感器的原始信號強度，δ是一個與聲吶設(shè)計和水體條件相關(guān)的系數(shù)，表示旋轉(zhuǎn)對信號強度的影響； 綜合考慮聲吶的旋轉(zhuǎn)影響，修正系數(shù)ftotalθt可以表示為： ； fdistanceθt為距離修正系數(shù)，ftimeθt為時間延遲修正系數(shù)，fintensityθt為信號強度修正系數(shù); 通過氣泡的體積和氣泡上升速率結(jié)合，計算泄漏速率Q leak ： Q leak =V bubble ·v bubble ； 其中：V bubble 為氣泡的體積，v bubble 為氣泡的上升速度； 泄漏總量計算：根據(jù)泄漏速率Q leak 和時間t total ，泄漏的總氣體量Q total 為 Q total =Q leak ·t total ； 通過聲吶測量氣泡的反射強度變化，可以推算氣泡的擴散半徑： ； 其中r diff 為氣泡的擴散半徑，I echo 為回波強度，I 0 為初始強度，r 0 為參考半徑； 擴散面積計算：氣泡的擴散為圓形，氣泡擴散的面積A diff 可以通過以下公式計算： A diff =π·r diff 2； 聲吶的旋轉(zhuǎn)角度會影響回波的傳播路徑，導(dǎo)致信號強度隨角度和方向變化，回波強度在不同角度下有不同的衰減系數(shù)αθ，回波強度I echo t與旋轉(zhuǎn)角度成函數(shù)關(guān)系： ； 其中：rt是從聲吶到氣體釋放點的距離，αθt是與旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)的衰減系數(shù)； 計算氣體釋放點深度時，需要考慮聲吶頭的旋轉(zhuǎn)角度對回波的影響，垂向聲吶旋轉(zhuǎn)角度為θ vert t，回波時間t vert 與氣體釋放點的深度d vert 關(guān)系為： d vert =c·t vert 2； 修正后的回波強度為： ； 其中：αvertθvertt為旋轉(zhuǎn)影響的修正因子; 步驟S2：結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)整合并構(gòu)建三維氣體滲漏模型： 將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個小立方體網(wǎng)格單元，每個網(wǎng)格單元包含氣體滲漏的各項參數(shù)，使用克里金插值或反距離加權(quán)法，基于垂向聲吶、水平向聲吶、甲烷濃度、壓力和流速數(shù)據(jù)，插值計算出每個網(wǎng)格單元中的氣體滲漏參數(shù)； 采用時間序列插值方法，結(jié)合每個傳感器的時間數(shù)據(jù)，生成連續(xù)的時間變化模型； 將通過S1步驟測得的氣泡上升速度、高度、層次、位置和強度數(shù)據(jù)，與S2中各傳感器數(shù)據(jù)進行時空耦合，生成三維氣體滲漏的空間分布模型；對每個數(shù)據(jù)點的位置和速度進行旋轉(zhuǎn)修正，以對三維氣體滲漏模型動態(tài)更新，并將其可視化為動態(tài)變化圖和三維分布圖； 步驟S3：將實時監(jiān)控數(shù)據(jù)通過有線或無線傳輸至監(jiān)控平臺，根據(jù)氣體釋放的變化情況提供實時警報。

如需購買、轉(zhuǎn)讓、實施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)＠麢?quán)人中國海洋大學;青島羅博飛海洋技術(shù)有限公司，其通訊地址為：266000 山東省青島市嶗山區(qū)松嶺路238號；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。