CN103763004A - 利用海底管道进行通信的方法及通信系统 - Google Patents

Abstract

一种利用海底管道进行通信的方法，包含以下步骤：（1）布设设备、（2）发送信号、（3）接收信号、（4）信号转发，直至信号发送到控制终端。海底管道进行通信的通信系统，包括沿着海底管道间隔设置的若干个远程终端，所述的远程终端包括主机、辅助电极和传感器。本发明的通信方法和通信系统，直接利用海底管道，通过在海底管道上产生的电位信号表示数字信息，并通过在海底管道上以接力的方式传递电位信号进行数字信息的传递，实现数据传输通信，无须另设通讯线缆等通讯连接介质，成本低，工作方式简单，可进行双向传输，可实现海底管道的监测，利用海底管道传输检测到的海底管道的状态信息，节省了维护成本，而且不会受到水文以及环境的影响，大幅缩短维护周期，完整得到海底管道全部的状态信息。

Description

利用海底管道进行通信的方法及通信系统

技术领域

本发明涉及一种通信技术，具体地说，是一种直接利用铺设在海底的海底管道进行数据传输的方法和通信系统。

背景技术

海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量液或气的管道，由于海底的较大的水压，为了保证管道强度，管道主要为金属制成，但是海水还有非常强的腐蚀性，管道容易被海水腐蚀，降低管道的寿命。

由于海底管道非常长，而且位于很深的海底，出于海底环境和成本的考虑，目前还没有可行的技术手段实现海底管道的状态的检测数据的传输，为了保证海底管道可长时间处于正常状态，海底管道的设计寿命都非常长，而且采用牺牲阳极的方式进行防腐，使海底管道长时间处在无人看护的状态，管道的应力情况、阴极保护状态、是否处于悬空或者摆动的状态等信息都无法获知，使管道一直处于一种高风险的状态下。管道的维护支撑利用潜水员或者水下机器人来进行，维护成本高，当遇到不良天气时无法作业，环境影响大，维护工作周期长。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，设计了一种利用海底管道进行通信的方法及通信系统，实现海底管道的检测以及检测数据的传输，掌握海底管道的状态。

本发明的利用海底管道进行通信的方法，包含以下步骤：

1）布设设备：沿着海底管道间隔设置若干个远程终端，所述的远程终端与海底管道通过导线相连，远程终端可向海底管道放电，还可检测海底管道上的电位；

2）发送信号：第一级远程终端向其对应的海底管道按照设定规律放电，在海底管道上形成呈设定规律的电位，用具有设定规律的电位表示数字信息；

3）接收信号：第二级远程终端检测与其相连的海底管道的电位，解析出电位中包含的设定规律中的数字信息，并将数字信息存储；

4）信号转发：第二级远程终端将存储的数字信息转化成设定规律，并按照此设定规律向其对应的海底管道放电；

按照上述工作过程，下一级远程终端依次接收信号并将信号转发，通过各个远程终端的依次传递，直至使设置的控制终端接收到电位信号，完成信号传输，控制终端也可作为第一级远程终端，进行反向传输。

优选的是，所述的电位表示数字信息，是以调频、调幅或者调幅调频混合的方式为设定规律放电，使海底管道上形成同等方式的电位，通过电位的大小、频率，表示数字并形成由数字组成的数字信息。

优选的是，通信过程中，若与下一级远程终端相邻的远程终端接收到了上一级远程终端发出的信息，并且在设定时间内未接收到下一级远程终端的转发信息，与下一级远程终端相邻的远程终端则将接替原下一级远程终端，作为新的下一级远程终端，将信号转发给其对应的再下一级远程终端，继续进行电位信号的传输。

利用海底管道进行通信的通信系统，包括沿着海底管道间隔设置的若干个远程终端，所述的远程终端包括主机、辅助电极和传感器，主机与辅助电机、传感器和海底管道都通过导线相连，主机通过辅助电极可向海底管道周围的介质放电，在对应位置的海底管道上形成电位信号，主机通过传感器可检测对应位置的海底管道上的电位信号以及海底管道的状态信息，远程终端之间通过放电形成的电位信号进行通讯。

优选的是，主机内设置有依次相连的滤波模块、采集模块、控制处理模块和信号放大模块，控制处理模块内设有用以存储数字信息的存储器，信号放大模块通过导线与辅助电极和海底管道连接，滤波模块通过导线与传感器和海底管道连接。

优选的是，主机由电池供电。

优选的是，通信系统还设置有控制终端，控制终端可采集对应位置海底管道上的电位信息，使其与远程终端通过电位信号进行通讯。

本发明的有益效果是：本发明的通信方法和通信系统，直接利用海底管道，通过在海底管道上产生的电位信号表示数字信息，并通过在海底管道上以接力的方式传递电位信号进行数字信息的传递，实现数据传输通信，无须另设通讯线缆等通讯连接介质，成本低，工作方式简单，可进行双向传输，可实现海底管道的监测，利用海底管道传输检测到的海底管道的状态信息，使海底管道无须利用潜水员或水下机器人进行定期的全线检查，节省了维护成本，而且不会受到水文以及环境的影响，大幅缩短维护周期，完整得到海底管道全部的状态信息。

根据海底管道的具体状况和需要，远程终端之间可依次连续的顺序传输，也可以间隔几个采用跳跃传输，使用灵活性强。在信号传输时，相邻远程终端可确定下一级远程终端是否正常运作，并在下一级远程终端工作异常时，相邻远程终端可接替下一级远程终端，继续进行信号传输，保证通信的可靠性。

由于通信双向，控制终端可控制远程终端，确定工作异常的远程终端，使潜水员可有目的性的对这些异常远程终端进行检修和维护，系统维护成本低，远程终端的主机采用电池供电，只需在维护时更换电池，远程终端即可重新正常工作，无须给设备铺设供电线路，安装和使用成本都非常低。

附图说明

附图1为通信系统中的远程终端的结构框图。

具体实施方式

本发明的利用海底管道进行通信的方法，按照下述步骤进行。

首先要布设设备，沿着海底管道间隔设置若干个远程终端，远程终端与海底管道通过导线相连，远程终端可向海底管道放电，还可检测海底管道上的电位。

然后进行发送信号，第一级远程终端向其对应的海底管道按照设定规律放电，在海底管道上形成呈设定规律的电位，用具有设定规律的电位表示数字信息。电位表示数字信息，是以调频、调幅或者调幅调频混合的方式为设定规律放电，使海底管道上形成同等方式的电位，通过电位的大小、频率，表示数字并形成由数字组成的数字信息。

接着进行接收信号，第二级远程终端检测与其相连的海底管道的电位，解析出电位中包含的设定规律中的数字信息，并将数字信息存储。

最后进行信号转发，第二级远程终端将存储的数字信息转化成设定规律，并按照此设定规律向其对应的海底管道放电。

按照上述工作过程，下一级远程终端依次接收信号并将信号转发，通过各个远程终端的依次传递，直至使设置的控制终端接收到电位信号，完成信号传输，控制终端也可作为第一级远程终端，进行反向传输。

数字信息中包含源地址和转发地址，所述的源地址为第一级远程终端的地址，所述的转发地址为转发这个数字信息的远程终端的地址。通过这两个地址，接收信号的远程终端可确定数字信息的初始发送者和转发者。

本发明的通信方法有两种传输模式，一种为远程终端将信号一个挨着一个顺序传输；另一种为跳跃传输，即发送信号的上一级远程终端与接收信号的下一级远程终端之间间隔至少1个远程终端。

通信过程中，若与下一级远程终端相邻的远程终端接收到了上一级远程终端发出的信息，并且在设定时间内未接收到下一级远程终端的转发信息，与下一级远程终端相邻的远程终端则将接替原下一级远程终端，作为新的下一级远程终端，将信号转发给其对应的再下一级远程终端，继续进行电位信号的传输。

利用海底管道进行通信的通信系统，如图1所示，包括沿着海底管道间隔设置的若干个远程终端，所述的远程终端包括主机、辅助电极和传感器，主机与辅助电机、传感器和海底管道都通过导线相连，主机通过辅助电极可向海底管道周围的介质放电，在对应位置的海底管道上形成电位信号，主机通过传感器可检测对应位置的海底管道上的电位信号以及海底管道的状态信息，远程终端之间通过放电形成的电位信号进行通讯。

主机由电池供电，主机内设置有依次相连的滤波模块、采集模块、控制处理模块和信号放大模块，控制处理模块内设有用以存储数字信息的存储器，信号放大模块通过导线与辅助电极和海底管道连接，滤波模块通过导线与传感器和海底管道连接。

通信系统还设置有控制终端，控制终端可采集对应位置海底管道上的电位信息，使其与远程终端通过电位信号进行通讯。

本发明的通信系统和通信方法具体使用时，假设在海底管道的其中一部分，依次顺序布设有远程终端A1、远程终端A2、远程终端A3、远程终端A4、远程终端A5、远程终端A6、远程终端A7、远程终端A8、远程终端A9，远程终端A1为最开始进行信号发送的第一级远程终端。

传输模式采用顺序传输的方式时，传输过程中，远程终端A1的辅助电极向海底管道周围的介质放电，形成从辅助电极流出到介质，然后进入海底管道，再通过导线回到远程终端A1的电流，使海底管道上形成电位。

远程终端A1控制辅助电极按照设定规律进行放电，使海底管道上形成的电位也呈设定规律的波动，设定规律为调频、调幅或者调幅调频混合的方式，通过这些方式来表示数字信息中的数字并形成由这些数字组成的数字信息。

与远程终端A1对应位置的海底管道上形成的电位，在一定的长度范围内的海底管道上都可检测到，远程终端A2与这个长度范围内的海底管道相连，通过传感器检测到这个电位，将电位中包含的设定规律的数字信息解析出来并存储。

远程终端A2将存储的数字信息转化成设定规律，控制其辅助电极按照设定规律进行放电，在海底管道上形成电位，再由远程终端A3检测到远程终端A2放电产生的电位，然后从电位中解析数字信息，将数字信息再转发给下一个远程终端A4，直至远程终端接收到电位信号和电位信号中的数字信息。

传输模式采用跳跃传输的方式时，若跳跃间隔为1个远程终端，远程终端A1放电产生的电位信号，被远程终端A3的传感器检测到，然后被远程终端A3解析存储后，依次转发给远程终端A5、远程终端A7、远程终端A9，直至远程终端接收到电位信号和电位信号中的数字信息。

在信号传输过程中，每一个远程终端不仅通过放电将数字信息发送出去，也可以检测到其他远程终端进行信号转发时放电产生的电位，从而确定其他远程终端是否正常的进行了信号的转发。

传输模式采用顺序传输的方式时，若远程终端A3接收到远程终端A1放电产生的电位信号，同时在设定时间内未接收到远程终端A2放电产生的电位信号，则说明远程终端A2处于异常状态，远程终端A3将代替远程终端A2，由远程终端A3将从远程终端A1接收到的信息转发给远程终端A4，再由远程终端A4向下继续进行信号传递。

传输模式采用跳跃传输的方式时，假设跳跃间隔为1个远程终端，若远程终端A2或远程终端A4接收到远程终端A1放电产生的电位信号，同时在设定时间内未接收到远程终端A3放电产生的电位信号，则说明远程终端A3处于异常状态，远程终端A2将代替远程终端A3，由远程终端A2将从远程终端A1接收到的信息转发给远程终端A4，再由远程终端A4转发给A6，继续进行信号传递。远程终端A3也可由远程终端A4代替，向下进行信号转发，远程终端A2和远程终端A4这两个哪一个来代替远程终端A3进行信号转发，由远程终端内部的设定而定。

这样就可以在传输过程中某一个远程终端异常的情况下，依然可正常的进行信号的传输。

远程终端异常可能是故障或者电池电量耗尽，本发明的通信是双向的，信号不仅可沿着各个远程终端传输到陆上的控制终端，也可由控制终端发出，传输给各个远程终端。控制终端可向远程终端发送检查指令，让每一个远程终端都向控制终端发出一个检查信息，通过检查信息接收的数量以及检查信息中的源地址，确定那些远程终端工作异常，确定异常远程终端的位置，利用潜水员或水下机器人等途径对异常的远程终端进行检修和维护。

Claims (7)

1.一种利用海底管道进行通信的方法，其特征在于，包含以下步骤：

1）布设设备：沿着海底管道间隔设置若干个远程终端，所述的远程终端与海底管道通过导线相连，远程终端可向海底管道放电，还可检测海底管道上的电位；

2）发送信号：第一级远程终端向其对应的海底管道按照设定规律放电，在海底管道上形成呈设定规律的电位，用具有设定规律的电位表示数字信息；

3）接收信号：第二级远程终端检测与其相连的海底管道的电位，解析出电位中包含的设定规律中的数字信息，并将数字信息存储；

4）信号转发：第二级远程终端将存储的数字信息转化成设定规律，并按照此设定规律向其对应的海底管道放电；

按照上述工作过程，下一级远程终端依次接收信号并将信号转发，通过各个远程终端的依次传递，直至使设置的控制终端接收到电位信号，完成信号传输，控制终端也可作为第一级远程终端，进行反向传输。

2.根据权利要求1所述的利用海底管道进行通信的方法，其特征在于，所述的电位表示数字信息，是以调频、调幅或者调幅调频混合的方式为设定规律放电，使海底管道上形成同等方式的电位，通过电位的大小、频率，表示数字并形成由数字组成的数字信息。

3.根据权利要求1或2所述的利用海底管道进行通信的方法，其特征在于，通信过程中，若与下一级远程终端相邻的远程终端接收到了上一级远程终端发出的信息，并且在设定时间内未接收到下一级远程终端的转发信息，与下一级远程终端相邻的远程终端则将接替原下一级远程终端，作为新的下一级远程终端，将信号转发给其对应的再下一级远程终端，继续进行电位信号的传输。

4.一种利用海底管道进行通信的通信系统，其特征在于，包括沿着海底管道间隔设置的若干个远程终端，所述的远程终端包括主机、辅助电极和传感器，主机与辅助电机、传感器和海底管道都通过导线相连，主机通过辅助电极可向海底管道周围的介质放电，在对应位置的海底管道上形成电位信号，主机通过传感器可检测对应位置的海底管道上的电位信号以及海底管道的状态信息，远程终端之间通过放电形成的电位信号进行通讯。

5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，主机内设置有依次相连的滤波模块、采集模块、控制处理模块和信号放大模块，控制处理模块内设有用以存储数字信息的存储器，信号放大模块通过导线与辅助电极和海底管道连接，滤波模块通过导线与传感器和海底管道连接。

6.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，主机由电池供电。

7.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，通信系统还设置有控制终端，控制终端可采集对应位置海底管道上的电位信息，使其与远程终端通过电位信号进行通讯。

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