数据采集传输方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种数据采集传输方法和系统，该系统包括：海下数据采集单元、海下数据传输单元、至少一个海下中继单元和监控单元；海下数据采集单元用于采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将检测数据发送给与海下数据采集单元连接的海下数据传输单元；海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个海下中继单元将检测数据传输给监控单元；该系统还包括海下供电单元，用于给海下数据采集单元、海下数据传输单元和海下中继单元供电。基于本发明专利技术的系统可代替光纤用于远距离传输海下石油管道检测数据和/或海下钻井平台的检测数据，具有抗噪声性好、灵敏度高、功耗低、成本低、安装简单、维修方便等优点。

Data Acquisition and Transmission Method and System

【技术实现步骤摘要】
数据采集传输方法和系统
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种数据采集传输方法和系统。
技术介绍
随着中国海洋石油资源开发的迅猛发展，管道输送因其高性价比(输量大、能耗少)，运输安全且设施占用不多，自动化程度高，便于远程操控和集中管理等特点，使得海底管道的建设也日益增多，在服役过程中，管道不断受到波浪，海流，地震等复杂环境载荷作用，长时间易导致管道损伤，断裂等，严重时会造成巨大的经济损失。因而对石油管道的各项指标进行实时监控极其重要。测量石油管道受到的压力、管道温度、洋流等各项数据的方法有很多，而目前大部分使用光缆进行石油管道的数据传输，但其存在布设成本较高，维修困难等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种数据采集传输方法和装置，以解决现有光缆传输海下石油管道检测数据的问题。本专利技术提供一种数据采集传输系统，应用于海下石油管道检测和/或海下钻井平台，该系统包括：海下数据采集单元、海下数据传输单元、至少一个海下中继单元和监控单元；海下数据采集单元用于采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将检测数据发送给与海下数据采集单元连接的海下数据传输单元；海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个海下中继单元将检测数据传输给监控单元；该系统还包括海下供电单元，用于给海下数据采集单元、海下数据传输单元和海下中继单元供电。本专利技术还提供一种数据采集传输方法，应用于海下石油管道检测和/或海下钻井平台，该方法包括：海下数据采集单元采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将检测数据发送给与海下数据采集单元连接的海下数据传输单元；海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个海下中继单元将检测数据传输给监控单元。本专利技术采用混沌水声通信方式传输海下石油管道检测数据和/或海下钻井平台的检测数据，首先海下数据采集单元采集各项检测数据，然后通过海下数据传输单元将数据打包以混沌水声通信方式通过海下中继单元传输给监控单元，混沌水声通信方式具有抗噪声性好、灵敏度高、功耗低、成本低、安装简单、维修方便等优点，可代替光纤用于海下远距离传输检测数据。附图说明图1为本专利技术数据采集传输系统的结构图；图2为本专利技术海下数据采集单元和海下数据传输单元的结构图；图3为混合混沌水声通信方式的信号整合示意图；图4为混合混沌水声通信方式的信号解算示意图；图5为本专利技术数据采集传输方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供一种数据采集传输系统，应用于海下石油管道检测和/或海下钻井平台，如图1所示，该系统包括：海下数据采集单元、海下数据传输单元、至少一个海下中继单元和监控单元；海下数据采集单元用于采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将检测数据发送给与海下数据采集单元连接的海下数据传输单元；海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个海下中继单元将检测数据传输给监控单元；该系统还包括海下供电单元，用于给海下数据采集单元、海下数据传输单元和海下中继单元供电。石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据包括：管道受到的压力、管道温度、管道流动性等数据。监控单元实时监听传输的数据，并将数据解析，还原，存储在设备中。通过对各项数据的分析，追踪石油管道周边环境变化，实现对石油管道的监测。如图2所示，海下数据采集单元可采用FPGA采集检测数据，例如n个传感器的检测数据，并将检测数据打包后发送给海下数据传输单元。FPGA具有接口灵活、测量范围广泛和使用简便等优点。为了保证石油管道的稳定，本专利技术采用分段式数据采集，通过对传感器设定标号，当检测到故障时，可快速定位传感器及其管道，并进行维修。海下数据传输单元包括换能器和水听器，换能器用于发送混沌水声信号，水听器用于接收混沌水声信号。海下数据传输单元将检测数据编码、调制后，以混沌水声信号为载体，通过换能器输出。在混沌水声信号的接收解调过程中，利用与原始混沌信号(未包含检测数据)的相关偏移量来判断混沌水声信号是否包含检测数据。或者，如图3所示，将多种不同种混沌水声子信号与多个不同检测数据进行分批调制，调制后的数据再整合统一为(混合)混沌水声信号发送。相应地，终端监控单元利用FPGA接收的图3发送的(混合)混沌水声信号，如图4所示，解算每种混沌水声子信号得到每个检测数据。并行发送提高了混沌水声信号的传输速率和信道利用率，减少混沌水声信号的传输耗时。混沌水声信号传输速率达到15kbps，误码率达到0.01％，可以使本专利技术系统相对于其他通信方式功耗更低、传输效率更高。与海下数据传输单元的结构类似，海下中继单元也由换能器和水听器组成。例如，通过浮球将海下中继单元的换能器和水听器漂浮在海下供电单元上方，使其只在较小范围内飘动。高灵敏度的水听器实时监听检测数据，并将检测数据进行一定的去噪，调整数据信号，再通过换能器加强信号和发射功率，接替传输，确保信号的远距离传输。或者将海下中继单元组网，避免多个节点之间的数据传输冲突。为尽量避免受海浪波动影响，海下中继单元可设置于海下400-500m处。考虑到混沌水声通信方式的传输特点，确保水声信号传输始终处于有效范围，可设置海下数据传输单元与海下中继单元以及相邻的两个海下中继单元之间在水中相距1-2km，例如相距1.5km。如图5所示，本专利技术还提供一种数据采集传输方法，应用于海下石油管道检测和/或海下钻井平台，该方法包括：海下数据采集单元采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将检测数据发送给与海下数据采集单元连接的海下数据传输单元；海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个海下中继单元将检测数据传输给监控单元。其中，海下数据采集单元、海下数据传输单元和海下中继单元由海下供电单元供电。海下中继单元和海下数据传输单元包括水听器和换能器。或者，海下数据采集单元采用FPGA采集至少一个传感器的石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将检测数据打包后发送给海下数据传输单元。海下中继单元和海下数据传输单元包括水听器和换能器。又或者，海下数据传输单元将检测数据编码、调制后，以混沌水声信号为载体，通过海下数据传输单元的换能器发送信号。又或者，混沌水声信号包含至少一种混沌水声子信号，每一种混沌水声子信号都包含检测数据。需要说明的是，本专利技术的数据采集传输方法的实施例，与数据采集传输系统的实施例原理相同，相关之处可以互相参照。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限定本专利技术的包含范围，凡在本专利技术技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据采集传输系统，其特征在于，应用于海下石油管道检测和/或海下钻井平台，所述系统包括：海下数据采集单元、海下数据传输单元、至少一个海下中继单元和监控单元；所述海下数据采集单元用于采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将所述检测数据发送给与所述海下数据采集单元连接的所述海下数据传输单元；所述海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个所述海下中继单元将所述检测数据传输给所述监控单元；所述系统还包括海下供电单元，用于给所述海下数据采集单元、海下数据传输单元和海下中继单元供电。

【技术特征摘要】
1.一种数据采集传输系统，其特征在于，应用于海下石油管道检测和/或海下钻井平台，所述系统包括：海下数据采集单元、海下数据传输单元、至少一个海下中继单元和监控单元；所述海下数据采集单元用于采集石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将所述检测数据发送给与所述海下数据采集单元连接的所述海下数据传输单元；所述海下数据传输单元以混沌水声通信方式发出信号，通过至少一个所述海下中继单元将所述检测数据传输给所述监控单元；所述系统还包括海下供电单元，用于给所述海下数据采集单元、海下数据传输单元和海下中继单元供电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述海下数据采集单元采用FPGA采集至少一个传感器的所述石油管道检测数据和/或钻井平台的检测数据，并将所述检测数据打包后发送给所述海下数据传输单元。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述海下中继单元和所述海下数据传输单元包括水听器和换能器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述海下数据传输单元将所述检测数据编码、调制后，以混沌水声信号为载体，通过所述换能器发送信号。5.根据权利要求1或4所示的系统，其特征在于，所述混沌水声信号包含至少一种混...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，韩星程，李集照，徐亮，郭思毅，毕帅帅，钱刚，田培廷，郭树言，吴美容，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14