[發明專利]一種基于海底觀測網的實時供電與高速數據傳輸潛標裝置

有效

• 申請號: 202110986509.8
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113709597B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）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）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權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;陳琳琳

本發明公開了一種基于海底觀測網的實時供電與高速數據傳輸潛標裝置，該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；海床基作為重力錨使潛標裝置穩定定位于布設地點，還用于從海底觀測網接駁盒獲取潛標裝置的電能供給，并將接駁盒發送的管控命令發送至垂直錨系，將垂直錨系采集的數據實時傳輸至接駁盒；垂直錨系采用整體承力繩結合分段式主電纜的結構，將從海床基獲取的電能傳遞至承力繩上布置的各傳感器，并根據海床基傳來的管控命令，將不同設定水深的傳感器數據發送至海床基。本發明改變了傳統潛標的傳感器依賴自身電池供電導致無法長期高速采集的模式，實現對海洋水體參數的長期高分辨率觀測。

技術領域

本發明涉及海洋觀測技術領域，尤其涉及一種基于海底觀測網的實時供電與高速數據傳輸潛標裝置。

背景技術

海洋科學是一門基于觀測的科學，海洋科學信息分布于水面、水體和水底；其中水面(包括水體表層)信息可通過衛星遙感和浮標方式獲取，水底信息可通過海床基方式獲取，而包含最豐富海洋信息的水體觀測一般通過垂直錨系潛標系統實現，通過在不同深度布設觀測設備獲取數據，具有觀測深度范圍廣、觀測時間長、觀測數據相對穩定、觀測方式隱蔽等優勢。

傳統潛標系統一般有如下幾種類型：

(1)自容式潛標：潛標主浮體設置于水下一定深度，觀測數據儲存在潛標中，需待潛標回收后方可獲取觀測數據，工作時長受限且數據時效性差，一旦潛標遭到破壞，將面臨丟失全部采集數據的風險。

(2)感應耦合類準實時潛標：通過感應耦合技術將垂直錨系上的觀測設備數據進行匯聚，然后利用通信浮子、水下絞車或定時浮標通過海面向上經衛星進行準實時通信，或通過海床基平臺連接到海底觀測網進行準實時通信，一定程度提高了潛標觀測的時效性。該方案中各觀測設備供電只能依賴自身攜帶的電池，仍然無法有效解決電力實時供應問題，受能源限制，其攜帶的各類觀測設備均無法以高采樣率開展長期連續采樣；另外感應耦合方式帶寬受限，傳輸效率偏低。

上述兩種潛標均存在電能供給受限、無法長期密集采樣的缺點，導致無法觀測海洋湍流、內波等快速現象；而海底觀測網利用光電纜構建大功率供電與高速通信網絡，通過接駁盒的接駁端口實現對水下觀測設備的長期穩定供電與高帶寬通信，使得發明一種基于海底觀測網的實時供電與高速數據傳輸潛標成為可能。

專利申請201910928527.3公開了一種基于海底觀測網的實時傳輸潛標系統，該系統僅解決了如何將潛標系統與海底觀測網精準接駁的技術問題，對于如何為觀測設備供電及通訊并無介紹。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提出了一種基于海底觀測網的實時供電與高速數據傳輸潛標裝置。該裝置可通過海底觀測網的接駁端口獲取長期穩定的電能供給和高傳輸帶寬的通訊能力，以滿足對海洋水體參數的長期、實時、高分辨率觀測的科學需求。

本發明提出了一種基于海底觀測網的實時供電與高速數據傳輸潛標裝置，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，使潛標裝置穩定定位于布設地點；還用于從海底觀測網接駁盒獲取潛標裝置的電能供給，并將海底觀測網接駁盒發送的管控命令發送至垂直錨系，將垂直錨系采集的數據實時傳輸至海底觀測網接駁盒；

所述垂直錨系，采用整體承力繩結合分段式主電纜的結構，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，并根據海床基傳來的管控命令，將不同水深的傳感器數據發送至海床基。

作為上述裝置的一種改進，所述海床基內設置第一匯聚艙，所述第一匯聚艙通過濕插拔連接器與海底觀測網接駁盒的接駁端口相連，所述第一匯聚艙包括電源轉換器和協議轉換器，其中，

所述電源轉換器，用于將海底觀測網接駁盒傳輸的高壓電轉換為中壓電并發送至垂直錨系主電纜的電源線；