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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 基于塑包纜耦合傳輸?shù)暮５状帕?shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品是一套基于塑包纜耦合傳輸?shù)暮５状帕?shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)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(shí)現(xiàn)多個(gè)不同磁力異常檢測(cè)傳感器磁力儀三分量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集； 水上部分主要實(shí)現(xiàn)將收集在浮標(biāo)接收端的水下地震檢測(cè)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(xì)介紹：
- 本作品是一套基于塑包纜耦合傳輸?shù)暮５状帕?shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)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(cè)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(shí)現(xiàn)水下磁力儀傳感器與浮標(biāo)平臺(tái)之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(guò)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(guò)感應(yīng)耦合的傳輸原理，實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同磁力異常檢測(cè)傳感器磁力儀三分量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。 水上部分是一套基于銥星通信模塊的水上無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，可以實(shí)現(xiàn)將收集在浮標(biāo)接收端的水下地震檢測(cè)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(guò)接收的數(shù)據(jù)對(duì)海底磁力異常狀況進(jìn)行判斷，從而可以為地面接收者提供可靠的預(yù)報(bào)檢測(cè)信息。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品在設(shè)計(jì)思路上有著自身的設(shè)計(jì)特色，具體如下： 1. 采用感應(yīng)電纜耦合（ICC）方式進(jìn)行水下數(shù)據(jù)傳輸，該技術(shù)安裝靈活、經(jīng)濟(jì)、連接可靠、遠(yuǎn)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(cè)方式為我國(guó)進(jìn)一步對(duì)地震預(yù)測(cè)，以起到減災(zāi)目的提供豐富可靠的信息和資料，并且填補(bǔ)了我國(guó)在水下磁力儀異常檢測(cè)、低功耗無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中的空白。 3. 水上透明衛(wèi)星通信部分采用無(wú)線(xiàn)銥星數(shù)傳模塊（9522B），該種通信實(shí)時(shí)性、通訊速率、抗干擾能力強(qiáng)，并且通訊費(fèi)用較低。無(wú)論在任何地方都能夠保證數(shù)據(jù)通訊的信號(hào)強(qiáng)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(shí)現(xiàn)全球覆蓋的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)水下地震異常檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)與地面接收端通信，提供了很好通信平臺(tái)。 主要技術(shù)指標(biāo)如下： （1）地磁監(jiān)測(cè)儀：采集周期：0.1s~10s 分辨率： 3nt 測(cè)量范圍：-2Gauss~+2Gauss 連續(xù)工作時(shí)間：>100h 工作水深：0~3000m （2）數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)：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(zhǎng)度：1024字節(jié)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)已進(jìn)入從空間、沿岸、水面及水下對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行立體監(jiān)測(cè)的時(shí)代。然而，目前我省大部分的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)信息資料仍然依靠海洋監(jiān)測(cè)站周期性的采集海洋表層或有限的一些水層的要素?cái)?shù)據(jù)的方式獲取，對(duì)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(biāo)外，幾乎沒(méi)有什么有效的技術(shù)手段來(lái)獲取海洋垂直剖面的包含任意水層要素?cái)?shù)據(jù)的連續(xù)、實(shí)時(shí)序列觀測(cè)數(shù)據(jù)，而僅僅依靠表層或有限水層的要素?cái)?shù)據(jù)難以對(duì)我省廣闊海域的物理、生物、化學(xué)環(huán)境等多方面狀況進(jìn)行深入了解，無(wú)法滿(mǎn)足全方位的立體監(jiān)測(cè)要求，不能適應(yīng)我省海洋經(jīng)濟(jì)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(jìn)行對(duì)海底地震檢測(cè)，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(cè)錨系平臺(tái)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(biāo)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題，為部署大范圍的浮標(biāo)監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供了技術(shù)保障。目前只有美國(guó)擁有了該項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)的海洋監(jiān)測(cè)行業(yè)中非常缺乏該種技術(shù)。
獲獎(jiǎng)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(jiǎng)；
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、樣品、圖片、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 使用時(shí)，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(cè)端將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳遞給纜線(xiàn)上的ICC模塊，通過(guò)模塊內(nèi)部的處理，將得到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)纜線(xiàn)傳遞給對(duì)應(yīng)的另一端的ICC接收模塊，在經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理后，將實(shí)時(shí)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(jī)，從PC機(jī)上可方便地查看海底磁場(chǎng)強(qiáng)度大小狀態(tài)，并對(duì)超過(guò)一定強(qiáng)度的海底磁力異常狀況提供報(bào)警預(yù)測(cè)。 作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 本作品最顯著的優(yōu)勢(shì)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(jìn)行人工操作不是很方便，感應(yīng)耦合式無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度、實(shí)時(shí)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(jī)構(gòu)、開(kāi)設(shè)海洋專(zhuān)業(yè)的高等院校，以及勘探企業(yè)。為他們提供檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)和勘探所用。
同類(lèi)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(cè)與陸地地震觀測(cè)相比，困難大、代價(jià)高、更重要的是需要相適應(yīng)的通訊技術(shù)。隨著時(shí)間的推移，數(shù)字地震學(xué)研究的不斷深入，對(duì)觀測(cè)地震學(xué)的發(fā)展提出了必然的要求，即必須實(shí)施海洋部分的地震觀測(cè)。 從上世紀(jì)80年代末和90年底初，日本、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家都啟動(dòng)了海底地震觀測(cè)計(jì)劃，到90年代末，國(guó)際上推出了海洋半球臺(tái)網(wǎng)計(jì)劃(OHP)和國(guó)際海洋臺(tái)網(wǎng)計(jì)劃(ION)。這項(xiàng)計(jì)劃中將地震臺(tái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)分為長(zhǎng)期觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)、短期觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)。這兩個(gè)觀測(cè)臺(tái)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(yùn)行成本。此外，該網(wǎng)絡(luò)對(duì)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(shì)，但是對(duì)于海上定點(diǎn)海底地震檢測(cè)也存在一定缺陷，因此，對(duì)該系統(tǒng)仍然需要進(jìn)一步的改進(jìn)和不斷地完善。 自上世紀(jì)80年代起，我國(guó)也開(kāi)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(guó)東海進(jìn)行了短周期地震觀測(cè)。在2002年，中國(guó)地震局分析預(yù)報(bào)中心莊燦濤等人在所參加的中國(guó)科技部國(guó)際科技合作重點(diǎn)項(xiàng)目“地質(zhì)過(guò)程與災(zāi)害發(fā)生機(jī)理與預(yù)測(cè)” 的子課題“海底地震觀測(cè)系統(tǒng)研制”項(xiàng)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(cè)網(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目的子項(xiàng)目“海底地震觀測(cè)系統(tǒng)”中進(jìn)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(cè)研究所參與了項(xiàng)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(jìn)行了海底觀測(cè)試驗(yàn)。這種海底地震儀也稱(chēng)作高頻海底地震儀，其核心是短周期測(cè)震系統(tǒng)，它是由短周期檢波器和微功耗大動(dòng)態(tài)數(shù)字?jǐn)?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(jì)，提高諧振頻率和耦合頻率.采用先進(jìn)的32位單片機(jī)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(diǎn)，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(shí)間有限，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期周期性檢測(cè)及遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸提出了一定的改進(jìn)和努力方向。
