[發明專利]一種基于光通信的水下無線傳感器通信組網系統

有效

• 申請號: 202110840563.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN113595651B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 沈宏巖
• 申請（專利權）人: 陜西拓普索爾電子科技有限責任公司
• 主分類號: H04B10/80
• 分類號: H04B10/80;H04W4/38;H04W4/40;H04W84/18;B08B1/00;B08B1/02
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙) 11442
• 代理人: 馬鐵良

本發明公開了一種基于光通信的水下無線傳感器通信組網系統，包括水面通訊平臺、水下節點，水下節點包括傳感器組、光通信組件、以及自供電模組，水下節點收集數據信息并通信傳輸給水面通訊平臺,組網系統還包括位于水下的航行器，航行器上也設有光通信組件以及傳感器組，航行器與水下節點之間進行數據傳輸，極大的拓展了通信組網系統的范圍,相比傳統本申請的光通信組網方式更加靈活擺脫線纜束縛，并且誤碼率更低，速率更高，從而提供更直觀，準確和豐富的水下信息，帶寬更大也利于大數據傳輸的發展，還可以定期的對光通信探頭和檢測探頭進行清理，從而可以防止藻類或者微生物包覆住光通信探頭和檢測探頭，提高檢測有效性以及保證通信正常。

技術領域

本發明涉及水下信號傳輸技術領域，具體為一種基于光通信的水下無線傳感器通信組網系統。

背景技術

海洋是重要的自然資源，其狀態的變化會顯著的影響周邊環境，海洋環境的研究對于近海勘探、海洋災害的預緊以及海洋軍事具有重要意義。傳感器檢測是一種重要的海洋環境檢測工具。顯然為了能夠實時或者定時獲取相關數據，在線數據采集或者定時傳輸數據的采集方式是必不可少的。由于海洋情況的特殊性，不僅需要對海洋表面進行數據檢測，也需要對深層水層進行數據檢測。傳統的數據傳輸方式有電磁波、聲通信以及有線通信方式，由于水體對電磁波的吸收較大，在水下其傳輸具體極其短不適合在水體環境的通信，而聲通信在水下應用有可能受海水中介質分層產生折射以及海面、海底的反射作用出現多徑效應，從而造成數據傳輸發生混亂；并且聲通信的帶寬有限，并且通過增加頻率來擴充帶寬會增加聲波的損失。而通過有線的方式進行通信即是通過點對點的方式進行傳輸，存在布線的較大工程量；是點對點通信數據范圍受影響；線纜在海洋中存在會影響周邊環境。

光通信具有低等待時間、高帶寬、低能耗以及一對多等諸多優勢，十分用于水下傳感器的通信組網活動，在水下檢測通信的過程中，由于需要長期裸露在水體中，由于海水環境特殊容易附著海草或其他生物，長期使用對通信和檢測會造成一定的干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于光通信的水下無線傳感器通信組網系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于光通信的水下無線傳感器通信組網系統，包括水面通訊平臺、水下節點，所述水下節點中包含用于數據采集的傳感器組、用于數據通信的光通信組件以及自供電模組，水下節點收集數據信息并通信傳輸給水面通訊平臺。

優選的，所述水下節點的數量為多個，其中至少有一個作為宿節點，且多個水下節點之間通過光通信傳遞數據并最終匯總到宿節點，宿節點與水面通訊平臺之間進行通訊連接,多個水下節點中位于中心位置的水下節點作為源節點，所述源節點與宿節點之間光通信連接或源節點與宿節點為同一個水下節點。

優選的，所述水面通訊平臺為多個，之間通過基于射頻的無線通信，其中至少一個作為主通訊平臺并負載有遠程通信模組。

優選的，所述組網系統還包括位于水下的航行器，所述航行器上也設置有用于數據通信的光通信組件，所述航行器與水下節點之間通過光通信組件進行數據傳輸。

優選的，所述航行器的數量為多個，多個航行器之間通過光通信組件進行數據傳輸，至少一個航行器作為主航行器用于收集其他所有航行器的數據信息并傳遞給與水面通訊平臺連接的水下節點。

優選的，所述水下節點以下沉式、懸浮式、錨固定式存在與水下環境中。

所述水下節點外部為承載體，所述承載體包括外殼，所述外殼通過其上開有的空槽滑動連接有安裝桿，所述安裝桿的內部開有內腔，且內腔內部的上下兩端分別安裝有光通信探頭和楔塊，所述光通信探頭和楔塊之間相互連接，且楔塊和內腔的側壁之間連接有第一彈簧，所述內腔的腔頂設有用于清理光通信探頭的橡膠塊；

所述安裝桿通過其上開有的滑槽滑動連接有檢測探頭，且外殼的上端還設有用于清理檢測探頭的毛刷，所述空槽的內部安裝有用于控制檢測探頭和安裝桿升降的電機。