【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水声设备设计与制造领域，尤其是指一种深远海高可靠水下的分布式供电及信号传输系统。
技术介绍
1、对于水下智能海底观测网的建设及发展，国家在规划中明确要由浅海逐步迈向深远海，这给海洋工程提出了新的挑战，感知单元获取的信息如何实现远距离可靠回传，水下供电的长期可靠性等现实问题摆在我们面前。
2、上千公里远距离信息回传目前通常的手段一是通过无线卫星通信、二是通过海底光缆回传；无线卫星通信的缺点是带宽有限、易暴露、易受干扰、信号易被截获；海底光缆回传信号稳定、高速，但海缆易被破坏，因此需构建一种利用海底光缆串联水下多节点形成分布式组网回传的技术。
3、上千公里远距离供电也是目前亟待突破的瓶颈，目前海底观测网的主流手段是利用海底光电复合缆实现负压单极直流供电，优点是高电压远距离传输，损耗低，再通过dc转换模块转低压供水下电路，但过长的传输距离易遭遇外力破坏，绝缘下降导致供电异常，严重影响水下供电电路长期可靠性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的一种深远海高可靠水下的分布式供电及信号传输系统，所述供电及信号传输系统按功能划分，包括供电系统、传输系统，采集系统，所述供电及信号传输系统按节点构建层级结构，包括中继节点，电源+光电节点，采集系统的数字水听器节点，传输系统的传输节点；所述电源+光电节点分为电源部分和光电节点，且光电节点集成于数据传输模块，其中的电源部分输出高压电流，经过降压和电流/电压转换的电路与光电节点的输入端之间相连，电源部分
2、采集系统包括数字水听器和辅助传感器，其中数字水听器节点、辅助传感器的元器件供电端通过低压电源总线与光电节点的输入端之间相连，共用一个电源端，其中的供电系统、光电节点、采集系统组成独立的一组工作单元；
3、而当工作单元增加到若干个的时候，其中的若干个光电节点之间通过传输系统相连，同时传输系统中包括光纤和中继节点；
4、其中传输系统的光纤是为双向传输结构，光纤依次连接数据传输模块的光口端，即光口端是所述的传输节点，且首尾两端的数据传输模块光口通过光纤与中继节点中光电转化模块一侧的光口相连，同时中继节点内包括转换模组、中继器、岸基的光放大模块，其中岸基的光放大模块输出端通过网络交换机与上位机通讯后，数据做存储和备份管理；
5、其中光放大模块设有泵浦驱动管mjd122，为发热部件，泵浦驱动管的散热面与光放大模块表面壳体通过导热脂紧密接触，且泵浦驱动管下设置散热铜带，通过焊盘散热。
6、在本专利技术的一个实施例中，降压和电流/电压转换的电路中由恒流/恒流(i/i)模块和恒流/恒压(i/v)模块构建，形成水下供电模块，且采用的是分布式供配电结构；另外电源方式采用的是岸基恒流电源，或水下电池组，可根据现场安装或不同的设计环境灵活选择，其中的水下电池组是前置源头供电的设计方案，同时水下电池组通过水下插拔缆组件与配电的水下供电模块。
7、在本专利技术的一个实施例中，岸基恒流电源为远程供电方案，其中采用高可靠的高频开关变换电路拓扑形式，与水下供电模块之间相连，接受其端口的恒定电流输出，岸基恒流电源中是通过霍尔器件隔离采样把输出电压、电流信号反馈给电源控制电路，与基准电压比较放大后作为pwm控制芯片的输入信号，控制脉冲调制器的输出pwm波的占空比，实现对输出电压的调节及恒流值的设置。
8、在本专利技术的一个实施例中，恒流/恒流模块包括滤波模块、恒压供电模块、驱动模块、控制模块及恒流变换模块，其中的恒流变换模块包括有高频恒流变换电路、整流滤波电路，所述的控制模块包括保护电路、启动电路，其中启动电路、保护电路分别与高频恒流变换电路、整流滤波电路之间连接，而另外的驱动模块与高频恒流变换电路之间相连，同时电源输入的电流经滤波模块和恒压供电模块，分别直接供电于控制模块、驱动模块、恒流变换模块。其中的恒流/恒流模块对应的恒流/恒流转换设备其输入端采用推挽式、全桥式等电路，输出电流的大小由变压器的匝数比决定，改变变压器的匝数比，可改变输出电流的大小。
9、在本专利技术的一个实施例中，恒流/恒压模块由整流滤波模块、闭环控制开关电路及dc/dc变换器模块组成，恒流的电压经整流滤波模块输入闭环控制开关电路中，同时闭环控制开关电路和dc/dc变换器模块之间并联，且闭环控制开关电路设有的取样电路与恒流的电压之间相连，提取其电压。
10、在本专利技术的一个实施例中，中继器均设于密封筒中，且密封筒的设计和实验满足通过了保压168h的20mpa水压试验。
11、在本专利技术的一个实施例中，泵浦驱动管mjd122采用双泵浦热备份设计，按照50％降额设计，通过泵浦光反馈控制，使两泵浦均衡输出。
12、在本专利技术的一个实施例中，光放大模块中还集成6对光放大器，除了进行40波光信号放大之外，还包含超长距光路在线监测的波长通道；2×2的5％的耦合，既作为放大器的输出监控耦合器，又作为反向c-otdr波长的耦合器。
13、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述的分布式供电及信号传输系统，水下高可靠性、高集成度光中继传输技术，实现远距离信息可靠回传；多节点恒流直流远程供电系统技术，实现远距离可靠供配电；均使得与现主流供电及传输系统相比,在大规模水下节点组网、长期工作可靠性等方面,均具有明显的优越性。
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1.一种深远海高可靠水下的分布式供电及信号传输系统，所述供电及信号传输系统按功能划分，包括供电系统、传输系统，采集系统，其特征在于，所述供电及信号传输系统按节点构建层级结构，包括中继节点，电源+光电节点，采集系统的数字水听器节点，传输系统的传输节点；所述电源+光电节点分为电源部分和光电节点，且光电节点集成于数据传输模块，其中的电源部分输出高压电流，经过降压和电流/电压转换的电路与光电节点的输入端之间相连，电源部分和转换的电路组成供电系统，同时光电节点的信息采集端口与采集系统之间相连；
2.根据权利要求1所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：降压和电流/电压转换的电路中由恒流/恒流模块和恒流/恒压模块构建，形成水下供电模块，且采用的是分布式供配电结构；另外电源方式采用的是岸基恒流电源，或水下电池组，其中的水下电池组是前置源头供电的设计方案，同时水下电池组通过水下插拔缆组件与配电的水下供电模块。
3.根据权利要求2所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：岸基恒流电源为远程供电方案，其中采用高可靠的高频开关变换电路拓扑形式，与水下供电模块之间相连，接受
4.根据权利要求2所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：恒流/恒流模块包括滤波模块、恒压供电模块、驱动模块、控制模块及恒流变换模块，其中的恒流变换模块包括有高频恒流变换电路、整流滤波电路，所述的控制模块包括保护电路、启动电路，其中启动电路、保护电路分别与高频恒流变换电路、整流滤波电路之间连接，而另外的驱动模块与高频恒流变换电路之间相连，同时电源输入的电流经滤波模块和恒压供电模块，分别直接供电于控制模块、驱动模块、恒流变换模块。
5.根据权利要求2所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：恒流/恒压模块由整流滤波模块、闭环控制开关电路及DC/DC变换器模块组成，恒流的电压经整流滤波模块输入闭环控制开关电路中，同时闭环控制开关电路和DC/DC变换器模块之间并联，且闭环控制开关电路设有的取样电路与恒流的电压之间相连，提取其电压。
6.根据权利要求1所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：中继器均设于密封筒中，且密封筒的设计和实验满足通过了保压168h的20MPa水压试验。
7.根据权利要求1所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：泵浦驱动管MJD122采用双泵浦热备份设计，按照50％降额设计，通过泵浦光反馈控制，使两泵浦均衡输出。
8.根据权利要求1所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：光放大模块中还集成6对光放大器，除了进行40波光信号放大之外，还包含超长距光路在线监测的波长通道；2×2的5％的耦合，既作为放大器的输出监控耦合器，又作为反向C-OTDR波长的耦合器。
...【技术特征摘要】
1.一种深远海高可靠水下的分布式供电及信号传输系统，所述供电及信号传输系统按功能划分，包括供电系统、传输系统，采集系统，其特征在于，所述供电及信号传输系统按节点构建层级结构，包括中继节点，电源+光电节点，采集系统的数字水听器节点，传输系统的传输节点；所述电源+光电节点分为电源部分和光电节点，且光电节点集成于数据传输模块，其中的电源部分输出高压电流，经过降压和电流/电压转换的电路与光电节点的输入端之间相连，电源部分和转换的电路组成供电系统，同时光电节点的信息采集端口与采集系统之间相连；
2.根据权利要求1所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：降压和电流/电压转换的电路中由恒流/恒流模块和恒流/恒压模块构建，形成水下供电模块，且采用的是分布式供配电结构；另外电源方式采用的是岸基恒流电源，或水下电池组，其中的水下电池组是前置源头供电的设计方案，同时水下电池组通过水下插拔缆组件与配电的水下供电模块。
3.根据权利要求2所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：岸基恒流电源为远程供电方案，其中采用高可靠的高频开关变换电路拓扑形式，与水下供电模块之间相连，接受其端口的恒定电流输出，岸基恒流电源中是通过霍尔器件隔离采样把输出电压、电流信号反馈给电源控制电路，与基准电压比较放大后作为pwm控制芯片的输入信号，控制脉冲调制器的输出pwm波的占空比，实现对输出电压的调节及恒流值的设置。
4.根据权利要求2所述的分布式供电及信号传输系统，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，
申请(专利权)人：海鹰企业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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