[發(fā)明專利]一種基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110986509.8
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113709597B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張元凱;王肅靜;郭永剛;余新毅;張飛;杜婧;鄭奇;張雷;黃石羽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04Q9/00
• 分類號: H04Q9/00;H04B11/00;H04B13/02;H04L1/22;B63B22/00;B63B22/04
• 代理公司: 北京方安思達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;陳琳琳

1.一種基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，所述潛標裝置包括部署在海底的海床基以及與海床基上底面連接伸向海面的垂直錨系；其中，

所述海床基，用于提供重力錨的作用，使?jié)摌搜b置穩(wěn)定定位于布設(shè)地點；還用于從海底觀測網(wǎng)接駁盒獲取潛標裝置的電能供給，并將海底觀測網(wǎng)接駁盒發(fā)送的管控命令發(fā)送至垂直錨系，將垂直錨系采集的數(shù)據(jù)實時傳輸至海底觀測網(wǎng)接駁盒；

所述垂直錨系，采用整體承力繩結(jié)合分段式主電纜的結(jié)構(gòu)，用于將從海床基獲取的電能傳輸至承力繩上布置的各傳感器，并根據(jù)海床基傳來的管控命令，將不同水深的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至海床基；

所述海床基內(nèi)設(shè)置第一匯聚艙，所述第一匯聚艙通過濕插拔連接器與海底觀測網(wǎng)接駁盒的接駁端口相連，所述第一匯聚艙包括電源轉(zhuǎn)換器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其中，

所述電源轉(zhuǎn)換器，用于將海底觀測網(wǎng)接駁盒傳輸?shù)母邏弘娹D(zhuǎn)換為中壓電并發(fā)送至垂直錨系主電纜的電源線；

所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器，用于將海底觀測網(wǎng)接駁盒發(fā)送的管控命令轉(zhuǎn)換協(xié)議格式后發(fā)送至主電纜的數(shù)據(jù)總線；還用于匯集垂直錨系不同水深采集的傳感器數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為適于海底觀測網(wǎng)接駁盒的通訊協(xié)議格式并發(fā)送至海底觀測網(wǎng)接駁盒，實現(xiàn)海底觀測網(wǎng)接駁盒與各傳感器間的雙向通訊，所述數(shù)據(jù)總線的格式包括但不限于CAN和RS485現(xiàn)場總線；

所述垂直錨系自頂端向下依次設(shè)置定位信標和主浮體；其中，

所述定位信標，用于當所述潛標裝置浮出海面時發(fā)射定位信息，便于打撈；

所述主浮體，用于通過浮力使垂直錨系拉直；

所述主浮體內(nèi)設(shè)置第二匯聚艙和水聲通信機，所述第二匯聚艙用于監(jiān)測第一匯聚艙發(fā)出的周期性指令，當能收到周期性指令時，第二匯聚艙為從機狀態(tài)；當不能收到周期性指令時，第二匯聚艙為主機狀態(tài)，通過主電纜數(shù)據(jù)總線獲取垂直錨系不同水深采集的傳感器數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為水聲通信機所需的格式并由水聲通信機發(fā)送至海底觀測網(wǎng)接駁盒內(nèi)的水聲通信機。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，所述垂直錨系設(shè)置接入艙、中繼艙和傳感器，其中，

所述接入艙的數(shù)量為一個或兩個以上，通過卡具固定在承力繩上，通過主電纜分別連接第一匯聚艙和第二匯聚艙，并通過接入電纜與傳感器連接；

所述中繼艙，用于當主電纜長度過長或接入的傳感器數(shù)量過多導致主電纜傳輸距離不足時，對傳輸?shù)男盘栠M行增強；所述中繼艙位于兩個接入艙之間，或接入艙與第一匯聚艙之間，或接入艙與第二匯聚艙之間，中繼艙的上下兩端均與主電纜相連，通過卡具固定在承力繩上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，所述接入艙包括電源轉(zhuǎn)換器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其中，

所述電源轉(zhuǎn)換器，用于將主電纜電源線的中壓電轉(zhuǎn)換為低壓電為傳感器供電；

所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器，用于將管控命令由主電纜數(shù)據(jù)總線上的通訊協(xié)議格式轉(zhuǎn)換為適于傳感器的通訊協(xié)議格式，還用于將傳感器采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為主電纜數(shù)據(jù)總線所需的協(xié)議格式并發(fā)送至主電纜數(shù)據(jù)總線。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，所述中繼艙包括電源轉(zhuǎn)換器和信號再生器；其中，

所述電源轉(zhuǎn)換器，用于將主電纜電源線的中壓電轉(zhuǎn)換為低壓電為信號再生器供電；

所述信號再生器，用于對主電纜數(shù)據(jù)總線的雙向數(shù)據(jù)均進行信號增強。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，在主浮體和垂直錨系之間以及垂直錨系和海床基之間分別設(shè)置一個承重電滑環(huán)，用于消除垂直錨系的扭矩。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，在接入艙、中繼艙和傳感器外部均包裹浮力塊，用于將垂直錨系的水中重量調(diào)節(jié)為零。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于海底觀測網(wǎng)的實時供電與高速數(shù)據(jù)傳輸潛標裝置，其特征在于，主電纜長度略長于承力繩，通過電纜卡具將主電纜固定于承力繩上，避免主電纜受力損壞，同時避免主電纜與承力繩互相扭絞。