复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复合电缆及以该复合电缆为传输载体的一种伴随大功率信号的供电与数据传输系统和传输方法。复合电缆包括大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆，大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆由被覆单元被覆在一起，被覆单元与大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆的空隙中填充有填充物；其中，数据电缆为差分双绞屏蔽电缆。本申请的伴随大功率信号的供电与数据传输系统，利用差分总线固有的共模干扰抑制能力及自身的隔离、滤波、接地措施，加之复合电缆良好的抗干扰能力，能够有效应对伴随大功率信号带来的传导或辐射干扰，确保供电和数据传输的稳定性，能够伴随25kW～35kW的大功率信号进行300米以上的远距离稳定供电和数据传输。

【技术实现步骤摘要】
复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及方法
本专利技术涉及于水下声学
，尤其涉及一种复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及传输方法。
技术介绍
船载拖曳声源通常是将水声换能器、状态监测设备安装于拖体内部，由母船通过拖缆释放、拖曳及回收。在收放、航行过程中，状态监测设备实时将拖体的深度、姿态信息及水声换能器发射声波强度的信息上传到母船。上述信息的传输要与驱动声源的大功率信号共用一条拖缆。拖缆的长度视拖速、拖曳深度等因素而定，通常为几百米。驱动声源的信号的功率为30kW左右，为避免大功率信号对状态监测设备所使用的低压直流供电信号、状态监测设备与母船之间的数据传输造成影响，在供电方面，现有技术方案多采用电池供电，在数据传输方面，现有技术多采用非实时传输或利用光纤传输。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种复合电缆、伴随大功率信号的供电与数据传输系统及传输方法。根据本专利技术的一个方面，本申请提供了一种复合电缆，包括大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆，大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆由被覆单元被覆在一起，被覆单元与大功率信号电缆、电力电缆和数据电缆的空隙中填充有填充物；其中，数据电缆为差分传输电缆。可选择地，大功率信号电缆为不具有屏蔽层的非屏蔽电缆；电力电缆和数据电缆为具有屏蔽层的屏蔽电缆。可选择地，电力电缆包括至少两根电力传输线芯、由内向外依次被覆至少两根电力传输线芯的第一护套和第一屏蔽层。可选择地，数据电缆包括至少一对差分线芯对、由内向外依次被覆至少一对差分线芯对的第二护套和第二屏蔽层；每对差分线芯对由具有隔离层的两根差分线芯绞合而成，差分线芯的隔离层为镀锡铜丝编织层。可选择地，被覆单元包括由内向外依次设置的绕包层、外护套和加强层；加强层为铠装钢丝层，加强层包括至少两层铠装钢丝层。根据本专利技术的另一个方面，本申请提供了一种伴随大功率信号的供电与数据传输系统，用于监测水声换能器深度、姿态及水声换能器发射声波的强度；系统包括控制系统和监测系统，通过本申请的复合电缆连接控制系统和监测系统；控制系统包括电源模块、上位机；监测系统包括电源管理模块、控制传输模块以及多个传感器节点。复合电缆的大功率信号电缆连接水声换能器和驱动水声换能器的功率放大器。电源模块通过复合电缆的电力电缆与电源管理模块连接，上位机和控制传输模块通过复合电缆的数据电缆连接，上位机和控制传输模块共用一对差分线芯对半双工通信。可选择地，上位机数据电缆之间设置有第一隔离芯片；控制传输模块与数据电缆之间设置有第二隔离芯片；第一隔离芯片与数据电缆之间设置有第一抗浪涌模块；第二隔离芯片与数据电缆之间设置有第二抗浪涌模块。可选择地，监测系统的传感器节点包括深度传感器、姿态传感器以及监听水听器；深度传感器用于获取水声换能器的深度信息；姿态传感器用于获取水声换能器的姿态信息；监听水听器用于获取水声换能器发射声波的强度信息。可选择地，上位机和控制传输模块依据预定的差分协议采用一问一答的模式通信，通过监听水听器按照预定的采样率采集水声换能器发射声波的周期的通信时序。根据本专利技术的又一个方面，本申请提供了一种伴随大功率信号的供电与数据传输方法，采用本申请的复合电缆或本申请的伴随大功率信号的供电与数据传输系统。本申请的复合电缆具有良好的抗干扰能力，电力电缆和数据电缆设置有屏蔽层，同时数据电缆为差分电缆，数据电缆的差分线芯对采用具有隔离层的差分线芯，能够有效屏蔽伴随大功率信号的干扰，确保供电和数据传输的稳定性，能够伴随30kW左右的大功率信号进行300米以上的远距离稳定供电和数据传输。本申请的复合电缆采用铠装钢丝层被覆复合电缆以增强复合电缆的结构强度和可承受拉力强度，可满足高速大深度拖曳需求，即使在恶劣环境中频繁收放和拖曳，复合电缆也不会破损或断裂，提高复合电缆的服役寿命。本申请的伴随大功率信号的供电与数据传输系统通过本申请的复合电缆向监测系统供电，无需在系统中增加额外的供电电池，减轻系统的维护负担和重量；通过电缆传输数据，数据传输可与大功率信号传输同时进行，在水声换能器工作时也可以对水声换能器运行状态的各个参数进行数据采集，实时监测水声换能器的运行状态，便于对水声换能器进行控制。本申请的伴随大功率信号的供电与数据传输系统设计科学合理、成本低、实用性强、使用寿命长。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本申请的复合电缆的结构示意图；图2是本申请的伴随大功率信号的供电与数据传输系统的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。船载拖曳声源通常是将水声换能器、状态监测设备安装于拖体内部，由母船通过拖缆释放、拖曳及回收。在收放、航行过程中，状态监测设备实时将拖体的深度、姿态信息及水声换能器发射声波的强度信息上传到母船。上述信息的传输要与驱动声源的大功率信号共用一条拖缆。拖缆的长度视拖速、拖曳深度等因素而定，通常为几百米。驱动声源的信号的功率为30kW左右，为避免大功率信号对状态监测设备所使用的低压直流供电信号、状态监测设备与母船之间的数据传输造成影响，在供电方面，现有技术方案多采用电池供电，其缺点是：(1)不论是一次性电池，还是充电电池，都有一定的寿命期限，需定期更换或充电，增加了产品的维护负担。(2)为了支持较长的工作时间，电池需具有一定的容量，因而重量较大，给拖曳系统带来的负担。在数据传输方面，现有技术多采用光纤传输或非实时传输的方案，其缺点是：(1)使用光纤传输：增加了拖缆的设计制造复杂度及成本，在频繁收放和拖曳后，拖缆内部的光纤受应力后容易产生损耗，甚至断裂。如果采用光纤传输，拖曳绞车需要配备光电滑环，大大增加了成本。(2)非实时传输方案：在拖曳声源不工作时才启动数据传输，这种方案不能实时得到水声换能器的深度、姿态信息，不能完全满足使用要求，可以用于声源工作占空比较小的工况。对于声源需要较长时间大功率工作的情况，这种非实时传输方案会造成母船长时间无法掌握水声换能器在水下的航行状态，因而无法对水声换能器进行控制。为此，本申请提供了一种复合电缆，包括大功率信号电缆100、电力电缆200和数据电缆300，大功率信号电缆100、电力电缆200和数据电缆300由被覆单元400被覆在一起，被覆单元400与大功率信号电缆100、电力电缆200和数据电缆300的空隙中填充有填充物50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合电缆，其特征在于，包括大功率信号电缆(100)、电力电缆(200)和数据电缆(300)，所述大功率信号电缆(100)、所述电力电缆(200)和所述数据电缆(300)由被覆单元(400)被覆在一起，所述被覆单元(400)与所述大功率信号电缆(100)、所述电力电缆(200)和所述数据电缆(300)的空隙中填充有填充物(500)；/n其中，所述数据电缆(300)为差分传输电缆。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合电缆，其特征在于，包括大功率信号电缆(100)、电力电缆(200)和数据电缆(300)，所述大功率信号电缆(100)、所述电力电缆(200)和所述数据电缆(300)由被覆单元(400)被覆在一起，所述被覆单元(400)与所述大功率信号电缆(100)、所述电力电缆(200)和所述数据电缆(300)的空隙中填充有填充物(500)；
其中，所述数据电缆(300)为差分传输电缆。


2.如权利要求1所述的复合电缆，其特征在于，所述大功率信号电缆(100)为不具有屏蔽层的非屏蔽电缆；所述电力电缆(200)和所述数据电缆(300)为具有屏蔽层的屏蔽电缆。


3.如权利要求2所述的复合电缆，其特征在于，所述电力电缆(200)包括至少两根电力传输线芯(210)、由内向外依次被覆所述至少两根电力传输线芯(200)的第一护套(220)和第一屏蔽层(230)。


4.如权利要求2所述的复合电缆，其特征在于，所述数据电缆(300)包括至少一对差分线芯对(310)、由内向外依次被覆所述至少一对差分线芯对(310)的第二护套(320)和第二屏蔽层(330)；每对所述差分线芯对(310)由具有隔离层的两根差分线芯绞合而成，所述差分线芯的所述隔离层为镀锡铜丝编织层。


5.如权利要求1所述的复合电缆，其特征在于，所述被覆单元(400)包括由内向外依次设置的绕包层(410)、外护套(420)和加强层(430)；所述加强层(430)为铠装钢丝层，所述加强层(430)包括至少两层铠装钢丝层。


6.一种伴随大功率信号的供电与数据传输系统，其特征在于，用于监测水声换能器(004)；所述系统包括控制系统(001)和监测系统(002)，所述控制系统(001)通过如权利要求1～5中任一项所述的复合电缆(003)连接所述监测系统(002)；
所述控制系统(001)包括电源模块(0012)以及上位机(0013)；
所述监测系统(002)包括电源管理模块(0021)、控制传输模块(0022)以及多...

【专利技术属性】
技术研发人员：支绍龙，石腾，吴建波，唐校兵，康晴，刘振文，李友如，
申请(专利权)人：中科长城海洋信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11