CN105846907A - 一种水下可见光通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种水下可见光通信系统，涉及水下可见光通信技术领域，它包括设置于水上基站的可见光通信中控模组、可见光信号传输及水下通信收发装置和穿戴在水下潜水人员身上的移动可见光信号收发终端，所述可见光通信中控模组由中控端计算机服务器(1)、光电信号转化器(2)和可见光信号发射器(3)，所述光电信号转化器(2)的电信号输入输出端子通过通信电缆与中控端计算机服务器(1)的数据通信端口相连；本发明采用锚定在水中的浮标作为稳定的基座进行架设可见光通信网络，架设成本低廉，且能维持相对稳定的水下可见光通信网络，水下移动通信终端可方便的与水面进行通信，具有很好的实用价值和推广前景。

Description

一种水下可见光通信系统
技术领域
本发明涉及水下可见光通信技术领域，具体涉及一种水下可见光通信系统。
背景技术
水下通信技术包括声纳技术和传统无线电通信技术。声纳技术是目前最成熟的水下通信技术，但是声在水中的传播速度低，还不及光速的二十分之一，声波在水中的散射、传输的损耗以及回波的干扰等因素也使得水声设备的研制非常困难。同时，当与水下小型传感器通信时，体积较大，能耗较多。而对于无线电通信而言，由于电磁波在水中衰减较大，使得在水下无线通信应用中难以实现，目前已有的水下无线通信系统局限于浅层海域，并且需要庞大的天线系统。而且，无线电通信可能会对人体与周边电子设备造成干扰。
使用可见光的无线通信技术近年来逐渐受到学术界和产业界的广泛关注，尤其是随着发光二极管(LightEmittingDiode，简称为LED)之类的发光元件的照明设备的广泛使用，利用半导体LED在实现照明的同时，实现无线通信网络覆盖的可行性研究正在许多相关企业中进行。可见，光通信与无线传感网络、无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，简称为WLAN)、以及电力线通信系统相结合的通信方式也在探讨当中。然而，可以确定的是可见光通信技术将是未来可选的短距超宽带通信方式之一。
目前，可将光通信技术应用于水下的研究日渐成熟，现在面临的问题是如何便捷在在水下进行可见光通信网络的架设，以及保持可见光通信系统的稳定性，成为需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的主要是为了解决上述技术问题，而提供一种水下可见光通信系统。
本发明包括设置于水上基站的可见光通信中控模组、可见光信号传输及水下通信收发装置和穿戴在水下潜水人员身上的移动可见光信号收发终端，所述可见光通信中控模组由中控端计算机服务器、光电信号转化器和可见光信号发射器，所述光电信号转化器的电信号输入输出端子通过通信电缆与中控端计算机服务器的数据通信端口相连，所述可见光信号发射器的电信号输入端子通过通信光缆与光电信号转化器的电信号输入输出端子通信相连，所述可见光信号传输及水下通信收发装置包括一组浮标座、一组双股光导纤维管和设置在水下的一组光信号收发一体装置，所述一组浮标座上设有用于穿过管道纤维管的避让孔，一组浮标座分别通过系留绳锚定在水底，所述双股光导纤维管穿过浮标座上的避让孔，双股光导纤维管的其中一股的一端与可见光信号发射器的一组光发射端光通信相连，双股光导纤维管的另一股的一端与光电信号转化器的光信号输入端光通信相连，所述一组光信号收发一体装置的光信号接收端和发送端分别与双股光导纤维管位于水下的一端光通信相连，所述移动可见光信号收发终端由微型可见光信号收发一体装置和触摸数显屏幕组成，所述可见光信号收发一体装置用于接受光信号收发一体装置发射的可见光信号，同时逆向光信号收发一体装置发射可见光信号，所述触摸数显屏幕与微型可见光信号收发一体装置的数据接口通信相连。
所述可见光信号传输及水下通信收发装置的一组双股光导纤维管的两端通过光导纤维管连接座可拆卸式安与可见光信号发射器和光信号收发一体装置光通信连接。
所述移动可见光信号收发终端还设有供电锂电池组，所述供电锂电池组为移动可见光信号收发终端各元器件供电。
所述触摸数显屏幕采用防水工业触摸屏。
所述一组浮标座与一组光信号收发一体装置之间还设有一组防止双股光导纤维管受力的系留钢缆。
所述可见光信号发射器采用垂直腔面发射激光器。
本发明优点是：本发明采用锚定在水中的浮标作为稳定的基座进行架设可见光通信网络，架设成本低廉，且能维持相对稳定的水下可见光通信网络，水下移动通信终端可方便的与水面进行通信，具有很好的实用价值和推广前景。
附图说明
图1是本发明原理示意图。
图中：1、中控端计算机服务器；2、光电信号转化器；3、可见光信号发射器；4、一组浮标座；5、一组双股光导纤维管；6、一组光信号收发一体装置；7、微型可见光信号收发一体装置；8、触摸数显屏幕；9、光导纤维管连接座；10、系留钢缆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明包括设置于水上基站的可见光通信中控模组、可见光信号传输及水下通信收发装置和穿戴在水下潜水人员身上的移动可见光信号收发终端，所述可见光通信中控模组由中控端计算机服务器1、光电信号转化器2和可见光信号发射器3，所述光电信号转化器2的电信号输入输出端子通过通信电缆与中控端计算机服务器1的数据通信端口相连，所述可见光信号发射器3的电信号输入端子通过通信光缆与光电信号转化器2的电信号输入输出端子通信相连，所述可见光信号传输及水下通信收发装置包括一组浮标座4、一组双股光导纤维管5和设置在水下的一组光信号收发一体装置6，所述一组浮标座4上设有用于穿过管道纤维管的避让孔，一组浮标座4分别通过系留绳锚定在水底，所述双股光导纤维管5穿过浮标座4上的避让孔，双股光导纤维管5的其中一股的一端与可见光信号发射器3的一组光发射端光通信相连，双股光导纤维管5的另一股的一端与光电信号转化器2的光信号输入端光通信相连，所述一组光信号收发一体装置6的光信号接收端和发送端分别与双股光导纤维管5位于水下的一端光通信相连，所述移动可见光信号收发终端由微型可见光信号收发一体装置7和触摸数显屏幕8组成，所述可见光信号收发一体装置7用于接受光信号收发一体装置6发射的可见光信号，同时逆向光信号收发一体装置6发射可见光信号，所述触摸数显屏幕8与微型可见光信号收发一体装置7的数据接口通信相连。
所述可见光信号传输及水下通信收发装置的一组双股光导纤维管5的两端通过光导纤维管连接座9可拆卸式安与可见光信号发射器3和光信号收发一体装置6光通信连接。
所述移动可见光信号收发终端还设有供电锂电池组，所述供电锂电池组为移动可见光信号收发终端各元器件供电。
所述触摸数显屏幕8采用防水工业触摸屏。
所述一组浮标座4与一组光信号收发一体装置6之间还设有一组防止双股光导纤维管5受力的系留钢缆10。
所述可见光信号发射器3采用垂直腔面发射激光器。
工作方式及原理：
水面向水下发送可见光信号时，通过中控端计算机服务器1输入需要传输的数字信息，数字信息经过光电信号转化器转化为可见光信号，通过垂直腔面发射激光器将携带有信息的可见激光束分别向一组双股光导纤维管的其中一股用于下行的一根光传输到一组光信号收发一体装置，一组光信号收发一体装置的光信号发送端向水下进行可见光信号辐射式广播，移动可见光信号收发终端微型可见光信号收发一体装置的接收端接收可见光信号，并将可见光信号转化为数字信号，并最终显示在防水工业触摸屏上。
水下向水面发送可见光信号时，水下作业人员通过防水工业触摸屏输入需要传播的信息，信息由电信号转化为光信号后通过微型可见光信号收发一体装置的发送端向光信号收发一体装置的光信号接收端发送光信号，光信号收发一体装置通过另外一根用于上行传输的双股光导纤维管向上传输至光电信号转化器，光电信号转化器将光信号解析后转化为数字信号，最终通过中控端计算机服务器显示。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种水下可见光通信系统，其特征在于它包括设置于水上基站的可见光通信中控模组、可见光信号传输及水下通信收发装置和穿戴在水下潜水人员身上的移动可见光信号收发终端，所述可见光通信中控模组由中控端计算机服务器(1)、光电信号转化器(2)和可见光信号发射器(3)，所述光电信号转化器(2)的电信号输入输出端子通过通信电缆与中控端计算机服务器(1)的数据通信端口相连，所述可见光信号发射器(3)的电信号输入端子通过通信光缆与光电信号转化器(2)的电信号输入输出端子通信相连，所述可见光信号传输及水下通信收发装置包括一组浮标座(4)、一组双股光导纤维管(5)和设置在水下的一组光信号收发一体装置(6)，所述一组浮标座(4)上设有用于穿过管道纤维管的避让孔，一组浮标座(4)分别通过系留绳锚定在水底，所述双股光导纤维管(5)穿过浮标座(4)上的避让孔，双股光导纤维管(5)的其中一股的一端与可见光信号发射器(3)的一组光发射端光通信相连，双股光导纤维管(5)的另一股的一端与光电信号转化器(2)的光信号输入端光通信相连，所述一组光信号收发一体装置(6)的光信号接收端和发送端分别与双股光导纤维管(5)位于水下的一端光通信相连，所述移动可见光信号收发终端由微型可见光信号收发一体装置(7)和触摸数显屏幕(8)组成，所述可见光信号收发一体装置(7)用于接受光信号收发一体装置(6)发射的可见光信号，同时逆向光信号收发一体装置(6)发射可见光信号，所述触摸数显屏幕(8)与微型可见光信号收发一体装置(7)的数据接口通信相连。
2.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于所述可见光信号传输及水下通信收发装置的一组双股光导纤维管(5)的两端通过光导纤维管连接座(9)可拆卸式安与可见光信号发射器(3)和光信号收发一体装置(6)光通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于所述移动可见光信号收发终端还设有供电锂电池组，所述供电锂电池组为移动可见光信号收发终端各元器件供电。
4.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于所述触摸数显屏幕(8)采用防水工业触摸屏。
5.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于所述一组浮标座(4)与一组光信号收发一体装置(6)之间还设有一组防止双股光导纤维管(5)受力的系留钢缆(10)。
6.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于所述可见光信号发射器(3)采用垂直腔面发射激光器。
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