兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置及方法制造方法及图纸

技术编号:20012976 阅读:44 留言:0更新日期:2019-01-05 21:47
本发明专利技术公开了一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置及方法,该装置包括甲板控制单元和水下光电通信兼用中继单元,甲板控制单元安置于调查船上,水下光电通信兼用中继单元安置于深海装备拖曳支架上,甲板控制单元与水下光电通信兼用中继单元通过深海万米同轴缆或万米光电复合缆连接,水下光电通信兼用中继单元还与深海装备连接。本发明专利技术技术方案解决了深海装备调查时通信缆与深海装备接口不兼容导致海上无法作业或切换深海万米通信缆需要花费大量人力和船时的问题,实现对深海装备供电、探测数据上传及指令下达可靠稳定的双向通信,显著提升深海装备作业的兼容能力和海上调查效率,可节省大量昂贵的船时。

Device and Method Compatible with Deep-sea 10,000-meter Coaxial Cable and 10,000-meter Photoelectric Composite Cable Communication

The invention discloses a device and method compatible with deep-sea 10,000-meter coaxial cable and 10,000-meter photoelectric composite cable communication. The device comprises a deck control unit and an underwater photoelectric communication dual-purpose relay unit. The deck control unit is installed on the investigating vessel, the underwater photoelectric communication dual-purpose relay unit is installed on the towing bracket of deep-sea equipment, and the deck control unit and the underwater photoelectric communication dual-purpose relay unit are installed on the towing bracket of Yuan is connected by deep-sea 10,000-meter coaxial cable or 10,000-meter optoelectronic composite cable. The underwater optoelectronic communication relay unit is also connected with deep-sea equipment. The technical scheme of the invention solves the problem of incompatibility between communication cable and deep-sea equipment interface during deep-sea equipment investigation, which results in the inability to operate at sea or the need to spend a lot of manpower and ship time to switch the deep-sea 10,000-meter communication cable, realizes reliable and stable two-way communication for power supply of deep-sea equipment, data upload of detection and instruction delivery, and significantly improves the compatibility ability of deep-sea equipment operation and the efficiency of marine investigation. It can save a lot of expensive boat time.

【技术实现步骤摘要】
兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置及方法
本专利技术涉及深海装备通信领域,具体涉及一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置及方法。
技术介绍
21世纪是海洋世纪,向海洋要资源成为世界各国的共识。各国在重视海洋经济专属区权益的同时,也高度重视国际海底区域的权益。国际海域矿产资源成为当今世界各国关注的焦点。中国大洋协会继2001年成功申请得到东太平洋7.5万平方公里锰结核矿区后,又相继于2011年取得西南印度洋1万平方公里的多金属硫化物矿区、2013年取得西太平洋3000平方公里富钴结壳矿区,2015年中国五矿集团成功申请得到东太平洋7.3万平方公里多金属结核矿区。至此,我国已成为世界上在国际海底区域拥有矿区种类和数量最多的国家。向国际海底区域要资源已成为我国的国家海洋战略,以支撑我国经济可持续发展。随着深海资源调查的不断深入,深海资源的调查方式由以调查船船载设备水面调查为主的作业方式向调查装备潜入几千米的深海近海底作业方式转变,以获取更高的探测精度数据,以满足矿区详细调查、矿区放弃及深海科学研究的需要。深海装备如光学拖体、声学拖体、可视抓斗、可视多管、深海钻机等水下作业时需要调查船通过通信缆给深海装备供电,同时与调查船建立通信,实现探测数据上传。目前深海装备与调查船间的通信缆包括同轴缆和光电复合缆,由于同轴缆只有一根芯线采用电能与信号进行混合传输,而光电复合缆内包含电缆和光纤,采用电缆传输电能、光纤传输光信号进行独立传输,并在入海端通过深海充油盒对光、电信号进行分离成电源接口和光纤接口,因此,在深海装备采用同轴缆传输,深海装备只需一个同轴缆水密接口即可实现;而采用光电复合缆传输时,深海装备需要电源水密接口和光纤水密接口,分别与深海充油盒的电源接口及光纤接口进行连接,可见采用同轴缆或光电复合缆的深海装备接口完全不同;同时,调查船由于受到后甲板空间限制,有的仅有光电复合缆,有的仅有同轴缆,存在由于深海装备接口与通信缆不兼容导致深海装备无法使用;虽然有的调查船舱内具有万米光电复合缆和万米同轴缆,但受舱内空间所限通常只有一个万米收放绞车,因此提供只能提供一种通信缆,当万米收放绞车上的通信缆与深海装备接口不兼容时需进行万米通信缆倒缆更换,需要花费大量的宝贵时间和人力付出。因此目前现有技术存在深海装备接口与通信缆不兼容问题导致深海装备无法使用,或者需要倒缆进行切换花费大量时间,严重影响深海装备使用兼容性和降低海上作业的效率。此外,采用万米同轴缆传输时,存在着采用码头陆上电源给甲板控制单元供电时能实现万米通信,而采用船上发电给甲板控制单元供电时无法实现实现万米同轴缆通信的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题,本专利技术公开一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置及方法,实现深海装备具有兼容万米同轴缆和万米光电复合缆使用能力。本专利技术目的为解决深海装备使用兼容性及同轴缆无法实现万米缆长距离通信问题,提高同轴缆通信质量及海上作业效率。本专利技术公开的一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,通过以下技术方案实现:一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置包括甲板控制单元和水下光电通信兼用中继单元。甲板控制单元安置于调查船实验室内,与万米光电复合缆或万米同轴缆的甲板端相连接,为水下光电通信兼用中继单元提供电能及建立通信,接收水下光电通信兼用中继单元发回的数据及发送指令到水下光电通信兼用中继单元。水下光电通信兼用中继单元安置于深海装备拖曳支架上,与万米光电复合缆或万米同轴缆的入海端及深海装备相连接,为深海装备提供电能,接收深海装备探测数据并上传至甲板控制单元,同时将甲板控制单元下传的指令转发给深海装备。甲板控制单元包括AC-220V输入接口、交流隔离电源模块、甲板直流电源输出模块、甲板直流电源显控模块、甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ、甲板光端机、甲板数据耦合器、甲板调制解调器、甲板单元主板,COM1接口、COM2接口、甲板单元显控终端、DC高压输出接口、光纤接口和同轴缆接口;其中,交流隔离电源模块用于对船上发电220V交流电源的干扰信号进行过滤,提高同轴缆传输质量,实现万米同轴缆通信;甲板直流电源输出模块输出DC高压端和DC低压端两路直流电源,其中DC高压端输出300~375V,通过通信缆为水下光电通信兼中继单元和深海装备供电,DC低压端输出为甲板单元各模块提供电源;甲板直流电源显控模块用于显示DC高压端输出电压值和电流值,实现直流高压输出300~375V之间可调节,满足通信缆不同阻抗的需要;串口服务器Ⅰ、串口服务器Ⅱ用于建立串口通信,在甲板显控终端上显示通信信息;甲板光端机用于光、电信号互换;甲板数据耦合器用于调制信号与DC高压发送时的耦合及接收时的解耦;甲板单元显控终端用于显示甲板控制单元接收到信息及设置往下发送到深海装备的指令信息;甲板单元主板用于甲板控制单元的逻辑处理和数据转发;其中,交流隔离电源模块输入端与AC220输入接口电连接,输出端与甲板直流电源输出模块电连接;甲板直流电源输出模块DC高压输出端与DC高压输出接口、甲板数据耦合器电连接,DC低压端输出与甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ、甲板光端机、甲板调制解调器和甲板单元主板电连接;串口服务器Ⅰ与COM1接口连接电连接,与甲板调制解调器、甲板光端机采用以太网接口RJ45网络连接;串口服务器Ⅱ与COM2接口电连接,与甲板调制解调器、甲板光端机采用以太网接口RJ45网络连接;光端机采与光纤接口用光纤连接;甲板调制解调器与甲板数据耦合器电连接,与甲板单元主板采用以太网接口RJ45网络连接;甲板数据耦合器与同轴缆接口电连接。水下光电通信兼用中继单元包括水下DC转换模块、水下串口服务器、水下光端机、水下数据耦合器、水下调制解调器、水下单元主板、COM水密接口、DC高压水密接口、光纤水密接口、同轴缆水密接口及水密耐压舱。水下DC转换模块将DC高压输入转换为DC低压,为水下光电通信兼用中继单元各模块提供电源;水下串口服务器用于系统通信调试,通过串口上传信息以及显示甲板控制单元下发指令;水下光端机用于光、电信号互换;水下数据耦合器用于同轴缆传输信号的耦合和接收时解耦;水下调制解调器用于对上传接收数据进行调制,对下发指令进行解调;水下单元主机用于水下光电通信兼用中继单元的逻辑处理和数据转发;其中,水下DC转换模块DC高压输入端与DC高压水密接口、水下数据耦合器电连接,水下DC低压输出端与水下串口服务器、水下光端机、水下调制解调器和水下单元主板电连接;水下串口服务器与水下光端机、水下数据耦合器采用以太网接口RJ45网络连接;水下光端机与水下调制解调器采用以太网接口RJ45网络连接;水下数据耦合器与水下调制解调器电连接,与同轴缆水密口电连接;水下调制解调器与水下单元主板采用以太网接口RJ45网络连接。水下光电通信兼用中继单元的水密耐压舱一端端盖可打开,舱体内用于安装水下光电通信兼用中继单元各模块的电路板,舱体一端端盖上设有电源及通信水密接口。同时本专利技术还公开了一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的方法,具体包括深海装备为光电复合缆接口而通信缆为万米同轴缆以及深海装备为同轴缆接口而通信缆为万米光电复合缆两种不兼容情况下的解决方法本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,包括甲板控制单元和水下光电通信兼用中继单元,甲板控制单元安置于调查船上,水下光电通信兼用中继单元安置于深海装备拖曳支架上,甲板控制单元与水下光电通信兼用中继单元通过万米同轴缆或万米光电复合缆连接,水下光电通信兼用中继单元还与深海装备连接,其特征在于,所述的甲板控制单元包括包括AC‑220V输入接口、交流隔离电源模块、甲板直流电源输出模块、甲板直流电源显控模块、甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ、甲板光端机、甲板数据耦合器、甲板调制解调器、甲板单元主板,COM1接口、COM2接口、甲板单元显控终端、DC高压输出接口、光纤接口和同轴缆接口;其中,交流隔离电源模块输入端与AC220输入接口电连接,输出端与甲板直流电源输出模块输入端电连接;甲板直流电源输出模块输出端包括DC高压输出端和DC低压输出端,DC高压输出端与DC高压输出接口、甲板数据耦合器电连接,DC低压输出端与甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ、甲板光端机、甲板调制解调器和甲板单元主板电连接;甲板直流电源显控模块与甲板直流电源输出模块电连接;串口服务器Ⅰ与COM1接口电连接,与甲板调制解调器、甲板光端机采用以太网接口RJ45网络连接;串口服务器Ⅱ与COM2接口电连接,与甲板调制解调器、甲板光端机采用以太网接口RJ45网络连接;甲板光端机与光纤接口用光纤连接;甲板调制解调器与甲板数据耦合器电连接,与甲板单元主板采用以太网接口RJ45网络连接;甲板数据耦合器与同轴缆接口采用电连接;所述的水下光电通信兼用中继单元包括水下DC转换模块、水下串口服务器、水下光端机、水下数据耦合器、水下调制解调器、水下单元主板、COM水密接口、DC高压水密接口、光纤水密接口、同轴缆水密接口及水密耐压舱;其中,水下DC转换模块DC高压输入端与DC高压水密接口、水下数据耦合器电连接,水下DC低压输出端与水下串口服务器、水下光端机、水下调制解调器和水下单元主板电连接;水下串口服务器与水下光端机、水下数据耦合器采用以太网接口RJ45网络连接;水下光端机与水下调制解调器采用以太网接口RJ45网络连接;水下数据耦合器与水下调制解调器电连接,与同轴缆水密接口电连接;水下调制解调器与水下单元主板采用以太网接口RJ45网络连接。...

【技术特征摘要】
1.一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,包括甲板控制单元和水下光电通信兼用中继单元,甲板控制单元安置于调查船上,水下光电通信兼用中继单元安置于深海装备拖曳支架上,甲板控制单元与水下光电通信兼用中继单元通过万米同轴缆或万米光电复合缆连接,水下光电通信兼用中继单元还与深海装备连接,其特征在于,所述的甲板控制单元包括包括AC-220V输入接口、交流隔离电源模块、甲板直流电源输出模块、甲板直流电源显控模块、甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ、甲板光端机、甲板数据耦合器、甲板调制解调器、甲板单元主板,COM1接口、COM2接口、甲板单元显控终端、DC高压输出接口、光纤接口和同轴缆接口;其中,交流隔离电源模块输入端与AC220输入接口电连接,输出端与甲板直流电源输出模块输入端电连接;甲板直流电源输出模块输出端包括DC高压输出端和DC低压输出端,DC高压输出端与DC高压输出接口、甲板数据耦合器电连接,DC低压输出端与甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ、甲板光端机、甲板调制解调器和甲板单元主板电连接;甲板直流电源显控模块与甲板直流电源输出模块电连接;串口服务器Ⅰ与COM1接口电连接,与甲板调制解调器、甲板光端机采用以太网接口RJ45网络连接;串口服务器Ⅱ与COM2接口电连接,与甲板调制解调器、甲板光端机采用以太网接口RJ45网络连接;甲板光端机与光纤接口用光纤连接;甲板调制解调器与甲板数据耦合器电连接,与甲板单元主板采用以太网接口RJ45网络连接;甲板数据耦合器与同轴缆接口采用电连接;所述的水下光电通信兼用中继单元包括水下DC转换模块、水下串口服务器、水下光端机、水下数据耦合器、水下调制解调器、水下单元主板、COM水密接口、DC高压水密接口、光纤水密接口、同轴缆水密接口及水密耐压舱;其中,水下DC转换模块DC高压输入端与DC高压水密接口、水下数据耦合器电连接,水下DC低压输出端与水下串口服务器、水下光端机、水下调制解调器和水下单元主板电连接;水下串口服务器与水下光端机、水下数据耦合器采用以太网接口RJ45网络连接;水下光端机与水下调制解调器采用以太网接口RJ45网络连接;水下数据耦合器与水下调制解调器电连接,与同轴缆水密接口电连接;水下调制解调器与水下单元主板采用以太网接口RJ45网络连接。2.根据权利要求1所述的兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,其特征在于,所述的甲板直流电源输出模块的DC高压端输出电压为300~375V可调,DC低压输出端输出电压为24V。3.根据权利要求1所述的兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,其特征在于,所述的甲板串口服务器Ⅰ、甲板串口服务器Ⅱ和水下串口服务器为上海卓岚信息科技有限公司的ZLAN5103,所述的甲板光端机和水下光端机为正果科技公司的ZG-1014SS,所述的水下光电通信兼用单元的水下DC转换模块为VICOR公司的VI-ARM-C2G,所述水下光电通信兼用单元光纤水密接口为Optolink-BCR四芯光纤连接器,所述的甲板单元主板和水下单元主板的处理器为美国Atmel公司的AT89C51。4.根据权利要求1所述兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,其特征在于,所述的水下光电通信兼用单元的水密耐压舱为圆柱体钛合金水密耐压舱。5.一种兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的方法,其特征是:根据权利要求1至4任一项兼容深海万米同轴缆和万米光电复合缆通信的装置,实现通信方法包括如下步骤:深海装备接口为光电复合缆接口而通信缆为万米同轴缆不兼容的解决方法:Step1-1.系统连接:在深海装备下海前置于甲板时,将万米同轴缆的甲板端与甲板控制单元的同轴缆接口连接,万米同轴缆的入海端与水下光电通信兼用中继单元的同轴缆水密接口水密连接,水下光电通信兼用中继单元的光纤水密接口与深海装备的光纤水密接口水密连接,DC高压水密接口与深海装备的电源水密接口水密连接,COM水密接口用密封盖进行水密密封;Step1-2.系统电能供给:系统通过AC-220V输入端口接入船舶发电220V交流电源,经过交流隔离电源模块对交流干扰信号进行隔离后,连接甲板直流电源输出模块的输入端,甲板直流电源输出模块输出DC高压和DC低压,其中DC低压为甲板串口服务器I、甲板串口服务器II、甲板光端机、甲板调制解调器和甲板单元主板提供电源,DC高压连接甲板数据耦合器进行耦合,经同轴缆接口,通过万米同轴缆到达水下光电兼容中继单元同轴缆水密接口,通过水下数据耦合器分离出直流电压和调制信号,其中直流电压连接到DC高压水密接口及水下DC转换模块DC高压输入端,水下DC转换模块转换成DC低压为水下串口服务器、水下光端机、水下调制解调器和水下单...

【专利技术属性】
技术研发人员:张金辉陶春辉吴涛徐巍军
申请(专利权)人:国家海洋局第二海洋研究所
类型:发明
国别省市:浙江,33

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