CN101823550B - 海底观测网络节点平台 - Google Patents
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Abstract
海底观测网络节点平台，包括盒体，盒体内设有光电分离装置、接线板，以及高压电源腔体、低压电源腔体和控制系统腔体，光电分离装置连接海岸基站，其电信号输出端和光信号输出端对应连接高电压湿插拔组件、光纤湿插拔组件的输入端，高电压湿插拔组件、光纤湿插拔组件输出端分别连接高压电源腔体、控制系统腔体，控制系统腔体通过外接设备湿插拔组件与海底外接设备通信连接；高压电源腔体输出端连接低压电源腔体输入端，低压电源腔体输出端连接控制系统腔体电源输入端，控制系统腔体内设置有与海底外接设备进行数据通信的通信控制系统以及电源管理系统。本发明可以为海底外接设备提供不间断电能，实现海岸基站与为海底外接设备之间实时连续通信。
Description
技术领域
本发明属于海洋开发和探测领域，具体涉及一种海底观测网络节点平台。
背景技术
当前的海洋观测，尤其是深海环境的海洋观测通常都是基于船载设备或定点投放观测设备来进行观测的，这种观测是短期的、离线的、断续的观测。为了全面了解海洋，对地球进行全方位观测，以进行气候监测、生命起源研究、自然灾害预警、板块活动状态监测、生态系统运作等方面的探索和研究，显然传统的观测方式已经发展到了一个瓶颈。为了实现对海洋进行长期的、实时的、连续的观测，需要对传统观测方式进行变革。
发明内容
为了解决现有的海洋观测方式不能长期、连续、实时地观测的不足，本发明提供一种可以为海底外接设备提供不间断电能，实现海岸基站与为海底外接设备之间实时连续通信的海底观测网络节点平台。
为实现本发明的目的，采用下述的技术方案：
海底观测网络节点平台，包括盒体，所述盒体上装有使平台悬浮于海底的浮体以及与海底外接设备连接的接口，所述盒体内设置有光电分离装置、可外露于盒体的接线板，以及内部填充有绝缘油的高压电源腔体、低压电源腔体和控制系统腔体，所述接线板上设置有高电压湿插拔组件、光纤湿插拔组件、外接设备湿插拔组件，其电信号输出端和光信号输出端对应连接所述高电压湿插拔组件、光纤湿插拔组件的输入端，高电压湿插拔组件、光纤湿插拔组件的输出端分别连接高压电源腔体、控制系统腔体，所述的控制系统腔体通过所述的外接设备湿插拔组件与海底外接设备通信连接；所述高压电源腔体内装有将输入高压转换为第一级低压的第一直流变换器，所述高压电源腔体的输出端连接所述低压电源腔体的输入端，所述低压电源腔体内装有将第一级低压转换为第二级低压的第二直流变换器，所述低压电源腔体的输出端连接所述控制系统腔体的电源输入端，所述控制系统腔体内设置有将光信号变换为以太网电信号进而与海底外接设备进行数据通信的通信控制系统以及用于电源分配与监控的电源管理系统。所述布放回收设备用于将节点平台布放于海底或者从海底中将节点平台回收至海岸。
进一步，所述的盒体包括平台主体和具有可容纳平台主体的空腔的平台底座，所述的浮体、接线板以及高压电源腔体、低压电源腔体和控制系统腔体设置在平台主体内，所述的光电分离装置设置在平台底座内。
再进一步，所述的接线板固定在平台主体的外侧，所述的平台底座上对应于接线板的位置设置有可启闭的门页。开启门页后，接线板外露于盒体，方便与湿插拔组件的插拔连接。
优选的，所述平台主体内设置腔体支撑大梁，所述的高压电源腔体、低压电源腔体和控制系统腔体分别通过抱箍固定在腔体支撑大梁上。
所述浮体位于腔体支撑大梁上方，浮体上穿设有吊杆，吊杆在浮体一端连接吊环，另一端与腔体支撑大梁螺纹连接。
进一步，所述的接口通过法兰连接接口抱箍，所述接口抱箍在腔体支撑大梁上可滑移固定。这样，针对各种不同型号的外接设备可以方便的更换与其相匹配的接口，并可调节接口在支撑大梁上的轴向位置，便于调节重心。
本发明的技术构思在于：在海底，由海岸基站延伸出的光点复合缆将多个海底观测网节点平台连接起来，形成一个大型的水下电网和通信网系统。基站通过光电复合缆将高压直流电(10kVDC)传输到水下的节点平台，节点平台将高压电变换到低压直流电，将光信号变换为以太网电信号。节点平台附近的水下海底外接设备通过外接设备湿插组件连接到节点平台上，从节点平台内获取不同电压的电能，可以和节点平台进行多种通信协议的数据交换，同时节点平台通过光电复合缆的光纤与基站进行数据交换，从而实现海岸基站和海底外接设备之间的实时通信。
本发明的有益效果在于：与传统海洋观测方式相比，解决了不能长期的、连续的、实时的原位观测的弊端，为水下接驳的外接设备提供电能，实现岸站与水下仪器之间的实时通信，不但使得外接设备不必使用蓄电池，从而减少体积和重量，同时也将促进海洋科学、生命科学、地质科学、气候科学、环境科学等多学科的发展。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1为本发明海底观测网络节点平台的工作原理图；
图2为本发明海底观测网络节点平台实施例的总外观示意图；
图3为本发明海底观测网络节点平台实施例的整体爆炸示意图之一；
图4为本发明海底观测网络节点平台实施例的整体爆炸示意图之二；
图5为本发明海底观测网络节点平台实施例的腔体模块爆炸示意图；
图6为本发明海底观测网络节点平台实施例的浮体示意图；
图7为本发明海底观测网络节点平台实施例的腔体支撑大梁上视图；
图8为本发明海底观测网络节点平台实施例的腔体支撑大梁下视图；
图9为本发明海底观测网络节点平台实施例的中心保护架上视图；
图10为本发明海底观测网络节点平台实施例的中心保护架主视图；
图11为本发明海底观测网络节点平台实施例的浮体固定架上视图；
图12为本发明海底观测网络节点平台实施例的平台底座爆炸示意图；
图13为本发明海底观测网络节点平台实施例的底座框架上视图；
图14为本发明海底观测网络节点平台实施例的底座框架主视图；
图15为本发明海底观测网络节点平台实施例的框架外壳主视图；
图16为本发明海底观测网络节点平台实施例的框架外壳左视图；
图17为本发明海底观测网络节点平台实施例的光电分离装置结构示意图；
具体实施方式
参照图1-17：海底观测网络节点平台，包括盒体，所述盒体上装有使平台悬浮于海底的浮体110以及与海底外接设备连接的接口122，所述盒体内设置有光电分离装置210、接线板140，以及内部填充有绝缘油的高压电源腔体124、低压电源腔体126和控制系统腔体128，所述接线板上设置有高电压湿插拔组件141、光纤湿插拔组件142、外接设备湿插拔组件143，所述光电分离装置210的输入端通过光电复合缆连接海岸基站，其电信号输出端和光信号输出端对应连接所述高电压湿插拔组件141、光纤湿插拔组件142的输入端，高电压湿插拔组件141、光纤湿插拔组件142的输出端分别连接高压电源腔体124、控制系统腔体128，所述的控制系统腔体128通过所述的外接设备湿插拔组件143与海底外接设备通信连接。
所述高压电源腔体124内装有将输入高压转换为第一级低压的第一直流变换器，所述高压电源腔体124的输出端连接所述低压电源腔体126的输入端，所述低压电源腔体126内装有将第一级低压转换为第二级低压的第二直流变换器，所述低压电源腔体126的输出端连接所述控制系统腔体128的电源输入端，所述控制系统腔体128内设置有将光信号变换为以太网电信号进而与海底外接设备进行数据通信的通信控制系统以及用于电源分配与监控的电源管理系统。所述布放回收设备用于将节点平台布放于海底或者从海底中将节点平台回收至海岸。
图1为本发明海底观测网络节点平台的工作原理图；图中，代表湿插拔组件，包括光电分离装置和接线板之间连接的湿插拔组件，还包括上述的高电压湿插拔组件，光纤湿插拔组件，以及外接设备湿插拔组件。
所述的盒体包括平台主体100和具有可容纳平台主体的空腔的平台底座200，所述的浮体110、接线板140以及高压电源腔体124、低压电源腔体126和控制系统腔体128设置在平台主体100内，所述的光电分离装置210设置在平台底座200内。所述的接线板140固定在平台主体100的外侧，所述的平台底座200上对应于接线板140的位置设置有可启闭的门页203。
具体装配方式如下：
高压电源腔体124、低压电源腔体126和控制系统腔体128，合称腔体模块120，浮体110和腔体模块120通过吊杆112与腔体支撑大梁121之间的螺纹联接连接在一起。
所述浮体110包括深海浮体111、吊杆112、吊环113、吊环连接块114、浮体固定架115、浮体固定架卡板116；吊杆112穿过深海浮体111和吊环连接块114相连，吊环连接块114上面安装有吊环113，浮体固定架115套在深海浮体111外表面，浮体固定架卡板116固定在浮体固定架115上。
所述腔体模块120包括腔体支撑大梁121、接口122、接口抱箍123、高压电源腔体124、高压电源腔体抱箍125、低压电源腔体126、低压电源腔体抱箍127、控制系统腔体128、控制系统腔体抱箍129、高压电源腔体挡板130、低压电源腔体挡板131、控制系统腔体挡板132、中心保护架133、接线板140；
接口122通过法兰固定在接口抱箍123上，接口抱箍123固定在腔体支撑大梁121中部的圆管上，该接口122可应用于与各种布放与回收设备的机械对接，如水下机器人等，针对各种不同型号的布放与回收设备可以方便的更换与其相匹配的接口，并可调节接口在支撑大梁上的轴向位置，便于调节重心；
高压电源腔体124位于低压电源腔体126和控制系统腔体128的中间，高压电源腔体124通过高压电源腔体抱箍125固定在腔体支撑大梁121底部中间的圆弧槽内，高压电源腔体124两端的高压电源腔体挡板130固定在腔体支撑大梁121上；低压电源腔体126通过低压电源腔体抱箍127固定在腔体支撑大梁121底部的圆弧槽内，低压电源腔体126两端的低压电源腔体挡板132固定在腔体支撑大梁121上；控制系统腔体128通过控制系统腔体抱箍129固定在腔体支撑大梁121的圆弧槽内，控制系统腔体128两端的控制系统腔体挡板133固定在腔体支撑大梁121上；中心保护架134固定在腔体支撑大梁121底部，水下设备接线板140固定在腔体支撑大梁121的两个侧面；高压电源腔体124一端通过连接缆与低压电源腔体126一端连接，低压电源腔体126另一端与控制系统腔体128一端通过连接缆连接；
所述接线板140的电信号输入端、光信号输入端对应连接光电分离装置的电信号输出端、光信号输出端，接线板140的输出端包括连接高电压电源腔的高电压湿插拔组件141、以及连接控制系统腔体的光纤湿插拔组件142，连接控制系统腔体的若干外接设备湿插拔组件143。
所述的平台底座200包括底座框架201、框架外壳202和光电分离装置210；底座框架201为一个整体，框架外壳202固定在底座框架201的外面，在底座框架201相对的两个侧面设有门页203，门页203通过铰链连接在框架外壳202上，框架外壳202具有防拖网功能；
所述光电分离装置210包括光电分离腔211、光电分离腔支撑座212、支撑座固定箍213和光电分离腔抱箍214；光电分离腔211通过光电分离腔抱箍213固定在光电分离腔支撑座212上，光电分离腔支撑座212通过支撑座固定箍213固定在底座框架201内部的横梁上，光电复合缆穿过框架外壳202的一侧进入底座框架201内部连接到光电分离腔211一端，光电分离腔211的另一端分别连接高电压湿插拔组件141和光纤湿插拔组件142。光电分离腔体211内部将光电复合缆的光纤和高压铜导体分离并连接到光纤湿插拔组件142和高电压湿插拔组件141上，实现光信号与电力的分离。
所述高压电源腔体124内部装备了一个结构紧凑的高电压变换到低电压的直流变换器，其变换电压可由6kVDC～10kVDC变换到375VDC，内部充了25号变压器绝缘油或其它相同效果的绝缘油用于加强电气绝缘和散热。
所述低压电源腔体126内部装备了一个结构紧凑的低电压变换到低电压的直流变换器，其变换电压可由375VDC变换到48VDC和24VDC，其中输出电压也可以调整为其他电压如36V、12V、9V、5V等。内部充了25号变压器绝缘油或其它相同效果的绝缘油用于加强电气绝缘和散热。
所述高压电源腔体124、高压电源腔体抱箍125、低压电源腔体126、低压电源腔体抱箍127、控制系统腔体128、控制系统腔体抱箍129和光电分离腔211采用钛合金(TC4)材料加工而成；其它元件采用不锈钢材料加工而成。
本发明实施例的工作原理是：在海底，由海岸基站延伸出的光点复合缆将多个海底观测网节点平台串联起来，形成一个大型的水下电网和通信网系统。基站通过光电复合缆将高压直流电(10kVDC)传输到水下的节点平台，节点平台将高压电变换到低压直流电，将光信号变换为以太网电信号。节点平台附近的海底外接设备可以通过外接设备湿插拔接头连接到节点平台上，从节点平台内获取不同电压的电能，可以和节点平台进行多种通信协议的数据交换，同时节点平台通过光电复合缆的光纤与基站进行数据交换，从而实现岸站和海底外接设备之间的实时通信。
Claims (5)
1.海底观测网络节点平台，其特征在于：包括盒体，所述盒体上装有使平台悬浮于海底的浮体（110)以及与海底外接设备连接的接口(122），所述盒体内设置有光电分离装置(210)、可外露于盒体的接线板(140)，以及内部填充有绝缘油的高压电源腔体(124)、内部填充有绝缘油的低压电源腔体(126)和内部填充有绝缘油的控制系统腔体(128)，所述接线板上设置有高电压湿插拔组件（141）、光纤湿插拔组件（142）、外接设备湿插拔组件（143），所述光电分离装置（210）的输入端通过光电复合缆连接海岸基站，其电信号输出端和光信号输出端对应连接所述高电压湿插拔组件（141）、光纤湿插拔组件（142）的输入端，高电压湿插拔组件（141）、光纤湿插拔组件（142）的输出端分别连接高压电源腔体（124）、控制系统腔体（128），所述的控制系统腔体（128）通过所述的外接设备湿插拔组件（143）与海底外接设备通信连接；所述高压电源腔体(124)内装有将输入高压转换为第一级低压的第一直流变换器，所述高压电源腔体(124)的输出端连接所述低压电源腔体(126)的输入端，所述低压电源腔体(126)内装有将第一级低压转换为第二级低压的第二直流变换器，所述低压电源腔(126)体的输出端连接所述控制系统腔体(128)的电源输入端，所述控制系统腔体(128)内设置有将光信号变换为以太网电控制信号进而与海底外接设备进行数据通信的通信控制系统以及用于电源分配与监控的电源管理系统；所述的盒体包括平台主体(100)和具有可容纳平台主体(100)的空腔的平台底座(200)，所述的浮体（110)、高压电源腔体(124)、低压电源腔体(126)和控制系统腔体(128)设置在平台主体(100)内，所述的接线板(140)设置在平台主体(100)的外侧，所述的光电分离装置（210）设置在平台底座（200）内。
2.如权利要求1所述的海底观测网络节点平台，其特征在于：所述的平台底座（200）上对应于接线板(140)的位置设置有可启闭的门页（203）。
3.如权利要求1或2所述的海底观测网络节点平台，其特征在于：所述平台主体(100)内设置腔体支撑大梁（121），所述的高压电源腔体(124)、低压电源腔体(126)和控制系统腔体(128)分别通过抱箍固定在腔体支撑大梁（121）上。
4.如权利要求3所述的海底观测网络节点平台，其特征在于：所述浮体（110)位于腔体支撑大梁（121）上方，浮体（110)上穿设有吊杆（112），吊杆（112）在浮体（110)一端连接吊环（113），另一端与腔体支撑大梁（121）螺纹连接。
5.如权利要求4所述的海底观测网络节点平台，其特征在于：所述的接口（122）通过法兰连接接口抱箍（123），所述的接口抱箍（123）在腔体支撑大梁（121）上可滑移固定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170110 Address after: Rudong County, Jiangsu province 226407 Nantong Yangkou Port Economic Development Zone of Yangkou Port Business Mansion Patentee after: Zhongtian Ocean System Co., Ltd. Address before: 310027 Hangzhou, Zhejiang Province, Xihu District, Zhejiang Road, No. 38, No. Patentee before: Zhejiang Univ. |
|
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 226407 Nantong, Rudong Foreign Economic Development Zone, Hong Kong, Hong Kong, Hong Kong Commercial Building Patentee after: Zhongtian Ocean System Co., Ltd. Address before: Rudong County, Jiangsu province 226407 Nantong Yangkou Port Economic Development Zone of Yangkou Port Business Mansion Patentee before: Zhongtian Ocean System Co., Ltd. |