基本信息
- 項目名稱：
- 基于塑包纜耦合傳輸?shù)暮５状帕崟r檢測系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品是一套基于塑包纜耦合傳輸?shù)暮５状帕崟r檢測系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可以分為三部分：海底磁力數(shù)據(jù)采集模塊和水下耦合數(shù)據(jù)傳輸模塊、水上衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分。 水下部分主要實現(xiàn)多個不同磁力異常檢測傳感器磁力儀三分量數(shù)據(jù)的實時采集； 水上部分主要實現(xiàn)將收集在浮標接收端的水下地震檢測模塊的數(shù)據(jù)有效傳輸至衛(wèi)星地面接收端的重要裝置。
- 詳細介紹：
- 本作品是一套基于塑包纜耦合傳輸?shù)暮５状帕崟r檢測系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可以分為三部分：海底磁力數(shù)據(jù)采集模塊和水下耦合數(shù)據(jù)傳輸模塊、水上衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分。 水下部分主要基于海洋監(jiān)測錨系耦合鏈的通信傳輸系統(tǒng)為最終原型，研制一套耦合鏈通信系統(tǒng)，實現(xiàn)水下磁力儀傳感器與浮標平臺之間數(shù)據(jù)的實時通信。以用于錨系掛載傳感器的承載鏈作為感應(yīng)耦合介質(zhì)，通過嵌入式ICC數(shù)據(jù)傳輸單元將傳感器數(shù)據(jù)耦合到承載鏈上，通過感應(yīng)耦合的傳輸原理，實現(xiàn)多個不同磁力異常檢測傳感器磁力儀三分量數(shù)據(jù)的實時采集。 水上部分是一套基于銥星通信模塊的水上無線數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，可以實現(xiàn)將收集在浮標接收端的水下地震檢測模塊的數(shù)據(jù)有效傳輸至衛(wèi)星地面接收端的重要裝置。通過接收的數(shù)據(jù)對海底磁力異常狀況進行判斷，從而可以為地面接收者提供可靠的預(yù)報檢測信息。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本作品在設(shè)計思路上有著自身的設(shè)計特色，具體如下： 1. 采用感應(yīng)電纜耦合（ICC）方式進行水下數(shù)據(jù)傳輸，該技術(shù)安裝靈活、經(jīng)濟、連接可靠、遠距離、高通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，凡水下?shù)據(jù)傳輸需求均可以適用。 2. 采用磁力儀的傳輸數(shù)據(jù)作為檢測方式為我國進一步對地震預(yù)測，以起到減災(zāi)目的提供豐富可靠的信息和資料，并且填補了我國在水下磁力儀異常檢測、低功耗無線通信領(lǐng)域中的空白。 3. 水上透明衛(wèi)星通信部分采用無線銥星數(shù)傳模塊（9522B），該種通信實時性、通訊速率、抗干擾能力強，并且通訊費用較低。無論在任何地方都能夠保證數(shù)據(jù)通訊的信號強度和可靠性,不受天氣、高度、電離層、距離等不穩(wěn)定因素的制約,是世界上唯一真正實現(xiàn)全球覆蓋的語音和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。對于實現(xiàn)水下地震異常檢測數(shù)據(jù)實時與地面接收端通信，提供了很好通信平臺。 主要技術(shù)指標如下： （1）地磁監(jiān)測儀：采集周期：0.1s~10s 分辨率： 3nt 測量范圍：-2Gauss~+2Gauss 連續(xù)工作時間：>100h 工作水深：0~3000m （2）數(shù)據(jù)接口標準：RS-232; （3）ICC耦合傳輸速率:1200 bps； （4）供電電壓：9~32 V； （5）電路功耗：≤0.6W； （6）衛(wèi)星通信字節(jié)長度：1024字節(jié)。
科學(xué)性、先進性
- 海洋環(huán)境監(jiān)測已進入從空間、沿岸、水面及水下對海洋環(huán)境進行立體監(jiān)測的時代。然而，目前我省大部分的海洋環(huán)境監(jiān)測信息資料仍然依靠海洋監(jiān)測站周期性的采集海洋表層或有限的一些水層的要素數(shù)據(jù)的方式獲取，對于海洋次表層及以下水體的資料十分稀缺，特別是除了投放ARGO浮標外，幾乎沒有什么有效的技術(shù)手段來獲取海洋垂直剖面的包含任意水層要素數(shù)據(jù)的連續(xù)、實時序列觀測數(shù)據(jù)，而僅僅依靠表層或有限水層的要素數(shù)據(jù)難以對我省廣闊海域的物理、生物、化學(xué)環(huán)境等多方面狀況進行深入了解，無法滿足全方位的立體監(jiān)測要求，不能適應(yīng)我省海洋經(jīng)濟發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)的需要。 本作品研制成功后，不光用于進行對海底地震檢測，系統(tǒng)采用的這種數(shù)據(jù)傳輸方式可以為眾多海洋資源勘探提供海洋監(jiān)測錨系平臺與水下傳感器之間一種更加便捷高效可靠的傳輸方式，解決了基于海洋浮標平臺的數(shù)據(jù)采集的實時性差的問題，為部署大范圍的浮標監(jiān)測平臺提供了技術(shù)保障。目前只有美國擁有了該項技術(shù)，我國的海洋監(jiān)測行業(yè)中非常缺乏該種技術(shù)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011-5月 在杭州電子科技大學(xué)舉行的杭州電子科技大學(xué)挑戰(zhàn)杯校內(nèi)選撥賽中獲得特等獎；
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、樣品、圖片、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 使用時，在水下數(shù)據(jù)ICC鏈路連接完畢后，海底磁力三分量數(shù)據(jù)檢測端將實時采集的數(shù)據(jù)傳遞給纜線上的ICC模塊，通過模塊內(nèi)部的處理，將得到的數(shù)據(jù)信息通過纜線傳遞給對應(yīng)的另一端的ICC接收模塊，在經(jīng)過內(nèi)部處理后，將實時采集數(shù)據(jù)經(jīng)透明衛(wèi)星通信傳遞給地面接收端PC機，從PC機上可方便地查看海底磁場強度大小狀態(tài)，并對超過一定強度的海底磁力異常狀況提供報警預(yù)測。 作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢： 本作品最顯著的優(yōu)勢在于技術(shù)含量高、成本低?？紤]到水下環(huán)境特殊，潛水員下海進行人工操作不是很方便，感應(yīng)耦合式無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就可以實現(xiàn)高準確度、實時數(shù)據(jù)采集、接收功能，避免了傳統(tǒng)傳輸方式的弊端。 適用范圍： 本產(chǎn)品主要面向海洋科研機構(gòu)、開設(shè)海洋專業(yè)的高等院校，以及勘探企業(yè)。為他們提供檢測、實驗和勘探所用。
同類課題研究水平概述
- 海洋地震勘探是傳統(tǒng)性的海洋聲學(xué)技術(shù),是目前海底探查應(yīng)用最廣、成效最高的地球物理技術(shù)。海洋地震觀測與陸地地震觀測相比，困難大、代價高、更重要的是需要相適應(yīng)的通訊技術(shù)。隨著時間的推移，數(shù)字地震學(xué)研究的不斷深入，對觀測地震學(xué)的發(fā)展提出了必然的要求，即必須實施海洋部分的地震觀測。 從上世紀80年代末和90年底初，日本、美國、法國等國家都啟動了海底地震觀測計劃，到90年代末，國際上推出了海洋半球臺網(wǎng)計劃(OHP)和國際海洋臺網(wǎng)計劃(ION)。這項計劃中將地震臺檢測網(wǎng)絡(luò)分為長期觀測臺網(wǎng)、短期觀測臺網(wǎng)。這兩個觀測臺網(wǎng)分別具有較高的靈活性，易于操作，甚至在惡劣的條件下具有很高的穩(wěn)定性，而其龐大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的連接鏈路增加了運行成本。此外，該網(wǎng)絡(luò)對于固定區(qū)域內(nèi)的海底地震數(shù)據(jù)采樣存在一定優(yōu)勢，但是對于海上定點海底地震檢測也存在一定缺陷，因此，對該系統(tǒng)仍然需要進一步的改進和不斷地完善。 自上世紀80年代起，我國也開展了海底地震儀研究工作， 中科院地質(zhì)與地球物理研究所率先推出了沉浮式海底地震儀并在1998年在我國東海進行了短周期地震觀測。在2002年，中國地震局分析預(yù)報中心莊燦濤等人在所參加的中國科技部國際科技合作重點項目“地質(zhì)過程與災(zāi)害發(fā)生機理與預(yù)測” 的子課題“海底地震觀測系統(tǒng)研制”項目中研制了微功耗的沉浮式海底地震儀。十五期間，上海市地震局在承擔(dān)的“上海市數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)”項目的子項目“海底地震觀測系統(tǒng)”中進一步提出低功耗沉浮式海底地震儀研制任務(wù)，地震預(yù)測研究所參與了項目中海底地震儀的研制工作，并且在2008年完成了海底地震儀的研制并進行了海底觀測試驗。這種海底地震儀也稱作高頻海底地震儀，其核心是短周期測震系統(tǒng)，它是由短周期檢波器和微功耗大動態(tài)數(shù)字數(shù)據(jù)采集器組成。其儀器艙和水聲釋放器單球一體化總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高諧振頻率和耦合頻率.采用先進的32位單片機技術(shù)，系統(tǒng)具有體積小、重量輕、微功耗(<300mW)和寬工作頻帶(2～100Hz)的特點，但是其工作水深仍有一定限制，連續(xù)工作數(shù)據(jù)記錄時間有限，這對于實現(xiàn)長期周期性檢測及遠距離數(shù)據(jù)傳輸提出了一定的改進和努力方向。
