本发明专利技术公开了一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置，该潜标装置包括部署在海底的海床基以及与海床基上底面连接伸向海面的垂直锚系；海床基作为重力锚使潜标装置稳定定位于布设地点，还用于从海底观测网接驳盒获取潜标装置的电能供给，并将接驳盒发送的管控命令发送至垂直锚系，将垂直锚系采集的数据实时传输至接驳盒；垂直锚系采用整体承力绳结合分段式主电缆的结构，将从海床基获取的电能传递至承力绳上布置的各传感器，并根据海床基传来的管控命令，将不同设定水深的传感器数据发送至海床基。本发明专利技术改变了传统潜标的传感器依赖自身电池供电导致无法长期高速采集的模式，实现对海洋水体参数的长期高分辨率观测。观测。观测。
【技术实现步骤摘要】
一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置
[0001]本专利技术涉及海洋观测
，尤其涉及一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置。
技术介绍
[0002]海洋科学是一门基于观测的科学，海洋科学信息分布于水面、水体和水底；其中水面(包括水体表层)信息可通过卫星遥感和浮标方式获取，水底信息可通过海床基方式获取，而包含最丰富海洋信息的水体观测一般通过垂直锚系潜标系统实现，通过在不同深度布设观测设备获取数据，具有观测深度范围广、观测时间长、观测数据相对稳定、观测方式隐蔽等优势。
[0003]传统潜标系统一般有如下几种类型：
[0004](1)自容式潜标：潜标主浮体设置于水下一定深度，观测数据储存在潜标中，需待潜标回收后方可获取观测数据，工作时长受限且数据时效性差，一旦潜标遭到破坏，将面临丢失全部采集数据的风险。
[0005](2)感应耦合类准实时潜标：通过感应耦合技术将垂直锚系上的观测设备数据进行汇聚，然后利用通信浮子、水下绞车或定时浮标通过海面向上经卫星进行准实时通信，或通过海床基平台连接到海底观测网进行准实时通信，一定程度提高了潜标观测的时效性。该方案中各观测设备供电只能依赖自身携带的电池，仍然无法有效解决电力实时供应问题，受能源限制，其携带的各类观测设备均无法以高采样率开展长期连续采样；另外感应耦合方式带宽受限，传输效率偏低。
[0006]上述两种潜标均存在电能供给受限、无法长期密集采样的缺点，导致无法观测海洋湍流、内波等快速现象；而海底观测网利用光电缆构建大功率供电与高速通信网络，通过接驳盒的接驳端口实现对水下观测设备的长期稳定供电与高带宽通信，使得专利技术一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标成为可能。
[0007]专利申请201910928527.3公开了一种基于海底观测网的实时传输潜标系统，该系统仅解决了如何将潜标系统与海底观测网精准接驳的技术问题，对于如何为观测设备供电及通讯并无介绍。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置。该装置可通过海底观测网的接驳端口获取长期稳定的电能供给和高传输带宽的通讯能力，以满足对海洋水体参数的长期、实时、高分辨率观测的科学需求。
[0009]本专利技术提出了一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置，所述潜标装置包括部署在海底的海床基以及与海床基上底面连接伸向海面的垂直锚系；其中，
[0010]所述海床基，用于提供重力锚的作用，使潜标装置稳定定位于布设地点；还用于从海底观测网接驳盒获取潜标装置的电能供给，并将海底观测网接驳盒发送的管控命令发送
至垂直锚系，将垂直锚系采集的数据实时传输至海底观测网接驳盒；
[0011]所述垂直锚系，采用整体承力绳结合分段式主电缆的结构，用于将从海床基获取的电能传输至承力绳上布置的各传感器，并根据海床基传来的管控命令，将不同水深的传感器数据发送至海床基。
[0012]作为上述装置的一种改进，所述海床基内设置第一汇聚舱，所述第一汇聚舱通过湿插拔连接器与海底观测网接驳盒的接驳端口相连，所述第一汇聚舱包括电源转换器和协议转换器，其中，
[0013]所述电源转换器，用于将海底观测网接驳盒传输的高压电转换为中压电并发送至垂直锚系主电缆的电源线；
[0014]所述协议转换器，用于将海底观测网接驳盒发送的管控命令转换协议格式后发送至主电缆的数据总线；还用于汇集垂直锚系不同水深采集的传感器数据，转换为适于海底观测网接驳盒的通讯协议格式并发送至海底观测网接驳盒，所述数据总线的格式包括但不限于CAN和RS485现场总线。
[0015]作为上述装置的一种改进，所述垂直锚系自顶端向下依次设置定位信标和主浮体；其中，
[0016]所述定位信标，用于当所述潜标装置浮出海面时发射定位信息，便于打捞；
[0017]所述主浮体，用于通过浮力使垂直锚系拉直。
[0018]作为上述装置的一种改进，所述主浮体内设置第二汇聚舱和水声通信机，所述第二汇聚舱用于监测第一汇聚舱发出的周期性指令，当能收到周期性指令时，第二汇聚舱为从机状态；当不能收到周期性指令时，第二汇聚舱为主机状态，通过主电缆数据总线获取垂直锚系不同水深采集的传感器数据，转换为水声通信机所需的格式并由水声通信机发送至海底观测网接驳盒内的水声通信机。
[0019]作为上述装置的一种改进，所述垂直锚系设置接入舱、中继舱和传感器，其中，
[0020]所述接入舱的数量为一个或两个以上，通过卡具固定在承力绳上，通过主电缆分别连接第一汇聚舱和第二汇聚舱，并通过接入电缆与传感器连接；
[0021]所述中继舱，用于当主电缆长度过长或接入的传感器数量过多导致主电缆传输距离不足时，对传输的信号进行增强；所述中继舱位于两个接入舱之间，或接入舱与第一汇聚舱之间，或接入舱与第二汇聚舱之间，中继舱的上下两端均与主电缆相连，通过卡具固定在承力绳上。
[0022]作为上述装置的一种改进，所述接入舱包括电源转换器和协议转换器，其中，
[0023]所述电源转换器，用于将主电缆电源线的中压电转换为低压电为传感器供电；
[0024]所述协议转换器，用于将管控命令由主电缆数据总线上的通讯协议格式转换为适于传感器的通讯协议格式，还用于将传感器采集的数据转换为主电缆数据总线所需的协议格式并发送至主电缆数据总线。
[0025]作为上述装置的一种改进，所述中继舱包括电源转换器和信号再生器；其中，
[0026]所述电源转换器，用于将主电缆电源线的中压电转换为低压电为信号再生器供电；
[0027]所述信号再生器，用于对主电缆数据总线的双向数据均进行信号增强。
[0028]作为上述装置的一种改进，在主浮体和垂直锚系之间以及垂直锚系和海床基之间
分别设置一个承重电滑环，用于消除垂直锚系的扭矩。
[0029]作为上述装置的一种改进，在接入舱、中继舱和传感器外部均包裹浮力块，用于将垂直锚系的水中重量调节为零。
[0030]作为上述装置的一种改进，主电缆长度略长于承力绳，通过电缆卡具将主电缆固定于承力绳上，避免主电缆受力损坏，同时避免主电缆与承力绳互相扭绞。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0032]1、本专利技术利用海底观测网提供的稳定电力供应和高速数据接口，改变了传统潜标的传感器只能依赖自身电池供电导致无法长期高速采集的模式，通过汇聚舱、接入舱和主电缆将各传感器连接起来并连接至海床基，可使各传感器从海底观测网接驳盒获取持续稳定的电力供应，使各传感器可工作在最高性能模式，并将采集的数据通过海底观测网实时高速数据传回，从而实现对海洋水体参数的长期高分辨率观测；
[0033]2、本专利技术中的主电缆为分段式，当某段主电缆出现破损时，仅需替换受损的主电缆分段，提高了潜标装置的可维护性并降低了主电缆的制作难度；
[0034]3、本专利技术在潜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置，其特征在于，所述潜标装置包括部署在海底的海床基以及与海床基上底面连接伸向海面的垂直锚系；其中，所述海床基，用于提供重力锚的作用，使潜标装置稳定定位于布设地点；还用于从海底观测网接驳盒获取潜标装置的电能供给，并将海底观测网接驳盒发送的管控命令发送至垂直锚系，将垂直锚系采集的数据实时传输至海底观测网接驳盒；所述垂直锚系，采用整体承力绳结合分段式主电缆的结构，用于将从海床基获取的电能传输至承力绳上布置的各传感器，并根据海床基传来的管控命令，将不同水深的传感器数据发送至海床基。2.根据权利要求1所述的基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置，其特征在于，所述海床基内设置第一汇聚舱，所述第一汇聚舱通过湿插拔连接器与海底观测网接驳盒的接驳端口相连，所述第一汇聚舱包括电源转换器和协议转换器，其中，所述电源转换器，用于将海底观测网接驳盒传输的高压电转换为中压电并发送至垂直锚系主电缆的电源线；所述协议转换器，用于将海底观测网接驳盒发送的管控命令转换协议格式后发送至主电缆的数据总线；还用于汇集垂直锚系不同水深采集的传感器数据，转换为适于海底观测网接驳盒的通讯协议格式并发送至海底观测网接驳盒，所述数据总线的格式包括但不限于CAN和RS485现场总线。3.根据权利要求1所述的基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置，其特征在于，所述垂直锚系自顶端向下依次设置定位信标和主浮体；其中，所述定位信标，用于当所述潜标装置浮出海面时发射定位信息，便于打捞；所述主浮体，用于通过浮力使垂直锚系拉直。4.根据权利要求3所述的基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置，其特征在于，所述主浮体内设置第二汇聚舱和水声通信机，所述第二汇聚舱用于监测第一汇聚舱发出的周期性指令，当能收到周期性指令时，第二汇聚舱为从机状态；当不能收到周期性指令时，第二汇聚舱为主机状态，通过主电缆数据总线获取垂直锚系不同水深采集的传感器数据，转换为水声通信机所需的格式并由水声通信机发送至海底观...
【专利技术属性】
技术研发人员：张元凯，王肃静，郭永刚，余新毅，张飞，杜婧，郑奇，张雷，黄石羽，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：
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