CN106253987B - 海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置及方法。该装置包括水上单元和水下单元，水上单元与水下单元通过同轴电缆或者光电复合缆进行供电与通信，水上单元包括第一调制解调器、第一混合传输模块、第一百兆光纤收发器、第一交换机、同轴接头、光纤接头、航空插座、网络插座和电源模块，水下单元包括第二调制解调器、第二混合传输模块、第二百兆光纤收发器、第二交换机、第一水密插座、第二水密插座和光电复合缆水密插座以及电源转换模块。本发明可以实现同轴缆或光电复合缆的通信与供电，能够实现水下设备适用同轴缆与光电复合缆双模式作业，扩展了水下设备的应用场景，减少了同轴缆与光电复合缆切换工作，提高了作业效率。

Description

海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置及方法

技术领域

本发明涉及海洋水下科考和水下拖曳探测工程领域，特别是一种海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置及方法。

背景技术

在海洋科考和海洋工程作业时，经常要用到无人有缆水下设备，如缆控水下机器人ROV、集成化摄像拖体、声学拖体、电视抓斗、电视多管、CTD采水器等，水下设备要通过船上甲板单元控制完成水下作业，水下设备的大范围移动是通过船载拖曳缆由母船牵引移动的。水下设备通常搭载各种仪器设备，消耗电能，同时要及时向甲板单元传输数据并接收甲板单元指令执行作业操作，通过拖曳缆，完成甲板单元与水下设备的通信与供电。

目前，船载拖曳缆主要分为铠装同轴缆和铠装光电复合缆两种，部分科考船和海工船安装了其中一种缆，也有部分船舶同时按装了两种缆。目前无人有缆水下设备都是针对其中一种拖曳缆设计通信和供电的，在海上工作时只能与其中一种缆连接工作，大大限制了设备使用条件，不能适应现有科考船和海工船通用性，也增加了设备海上故障维护难度，降低了作业效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种能够适用于海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式通信与供电的传输装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置，包括水上单元和水下单元，水上单元与水下单元通过同轴电缆或者光电复合缆进行供电与通信，水上单元包括第一调制解调器、第一混合传输模块、第一百兆光纤收发器、第一交换机、同轴接头、光纤接头、航空插座、网络插座和电源模块，其中，网络插座与第一交换机连接，第一交换机还分别与第一调制解调器、第一百兆光纤收发器连接，第一百兆光纤收发器还与光纤接头连接，第一调制解调器还与第一混合传输模块连接，第一混合传输模块还分别与航空插座、同轴接头连接；

水下单元包括第二调制解调器、第二混合传输模块、第二百兆光纤收发器、第二交换机、第一水密插座、第二水密插座和光电复合缆水密插座以及电源转换模块，其中，第一水密接头与第二混合传输模块连接，第二混合传输模块还分别与第二调制解调器、电源转换模块连接，第二调制解调器还与第二交换机连接，第二交换机还与第二水密接头连接，电源转换模块还分别与第二百兆光纤收发器、第二水密插座连接，第二百兆光纤收发器还与光电复合缆水密插座连接。

本装置可以适用船载同轴拖曳缆和光电复合拖曳缆两种工作环境，固定安装后两种工作模式切换不需要重新连接接头。

作为优选，同轴缆与光电复合缆工作模式作业时，水上单元使用同一电源模块，水下单元使用同一电源转换模块。其优点在于，简化了电气结构，节约了成本，避免了同轴缆和光电复合缆不同工作模式分别使用不同的电源模块。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种能够适用于海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式通信与供电的传输方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输方法，包括如下步骤：

同轴缆传输模式时：

S11.网络信号经过网络插座通过第一交换机连接到第一调制解调器转换成电话信号；

S12.电话信号通过第一混合传输模块与经过航空插座输入的直流电进行叠加混合，混合信号通过同轴接头连接到同轴缆传输到水下单元；

S13.水下单元通过第一水密插头将混合信号利用第二混合传输模块分离出电话信号和直流电源，电话信号再利用第二调制解调器转换成网络信号通过第二交换机连接到第一水密接头，完成与水下设备的通信；同时直流电源通过电源转换模块也通过第二水密接头完成水下设备供电；

光电复合缆传输模式时：

S21.网络信号经过网络插座通过第一交换机连接到第一百兆光纤收发器通过光纤接头连接到光电复合缆传输到水下单元；

S22.直流电通过航空插座使用第一混合传输模块直接通过同轴接头连接到光电复合缆输送到水下单元；

S23.水下单元经过光电复合缆水密插座接收光信号再通过第二百兆光纤收发器转换成网络信号通过第二交换机和第二水密接头连接到水下设备。

作为优选，同轴缆或者光电复合缆工作模式作业时，水上单元提供标准的同轴接头、网络插座以及光纤接头，水下单元提供与其他设备适配的第一水密插座、第二水密插座以及光电复合缆水密插座。其优点在于，便于本装置与其他作业设备连接，高效快速实现同轴缆与光电复合缆的双模式通信与供电。

本方法可以满足同轴缆或者光电复合缆两种模式下的通信与供电。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：本发明可以实现同轴缆或光电复合缆的通信与供电，能够实现水下设备适用同轴缆与光电复合缆双模式作业，扩展了水下设备的应用场景，减少了同轴缆与光电复合缆切换工作，提高了作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

标号说明：

1、电源模块 2、第一调制解调器

3、第一混合传输模块 4、航空插座

5、网络插座 6、第一百兆光纤收发器

7、第一交换机 8、同轴接头

9、光纤接头 10、第一水密插座

11、第二混合传输模块 12、第二调制解调器

13、第二水密插座 14、电源转换模块

15、光电复合缆水密插座 16、第二百兆光纤收发器

17、第二交换机 18、不锈钢耐压水密舱

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例的海洋拖曳海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置由水上单元和水下单元组成，水上单元和水下单元通过一根同轴缆或光电复合缆来实现通信和供电，本发明的双模式传输装置可以适应船载同轴拖曳缆和光电复合拖曳缆两种工作模式，且两种工作模式切换不需要重新连接接头。

水上单元包括第一调制解调器2、第一混合传输模块3、第一百兆光纤收发器6、第一交换机7、同轴接头8、光纤接头9、航空插座4、网络插座5和电源模块1。其中，网络插座5与第一交换机7连接，第一交换机7还分别与第一调制解调器2、第一百兆光纤收发器6连接，第一百兆光纤收发器6还与光纤接头9连接，第一调制解调器2还与第一混合传输模块3连接，第一混合传输模块3还分别与航空插座4、同轴接头8连接。第一混合传输模块3的混合信号端口与同轴接头8通过网线连接。水下单元的电源转换模块14、第二调制解调器12、第二混合传输模块11、第二百兆光纤收发器16和第二交换机17分别固定在不锈钢耐压水密舱18内。

航空插座4的优点是耐环境好，可靠性高，更加适合在海洋潮湿作业环境应用。

水下单元包括第二混合传输模块11、第二调制解调器12、电源转换模块14、第二百兆光纤收发器16、第二交换机17、第一水密插座10、第二水密插座13和光电复合缆水密插座15。其中，第一水密插座10与第二混合传输模块11连接，第二混合传输模块11还分别与调制解调器、电源转换模块14连接，调制解调器还与第二交换机17连接，第二交换机17还与第二水密插座13连接，电源转换模块14还分别与第二百兆光纤收发器16、水密接头连接，第二百兆光纤收发器16还与光电复合缆水密插座15连接。第二混合传输模块11的混合信号端口与第一水密插座10通过网线连接。

拖曳缆一端分别连接同轴接头8和光纤接头9，另一端分别连接第一水密插座10和光电复合缆水密插座15。

同轴缆工作模式与光电复合缆工作模式，共同使用水上电源的混合传输模块与水下单元的混合传输模块进行电能处理，为其他水下设备供电，简化了本装置的结构，以及方便的本装置的装配，提高了作业效率。

具体地，水上单元的电源模块1为220VAC转12VDC，给水上单元内部电路供电；第一混合传输模块3信号端口与第一调制解调器2电话接口通过电话线连接，第一调制解调器2以太网口与第一交换机7网口通过网线连接，第一交换机7网口通过网线焊接到以太网网络插座5，第一混合传输模块3直流电端口与航空插座4连接，第一混合传输模块3混合信号端口与同轴接头8通过网线连接，第一百兆光纤收发器6以太网口与第一交换机7网口通过网线连接，第一百兆光纤收发器6的光端口通过单模光纤跳线与光接头连接。

水下单元整体设置在一个不锈钢耐压水密舱18内，水密舱端盖上安装了1个第一水密插座10、1个第二水密插座13和1个光电复合缆水密插座15。

水下单元的不锈钢耐压水密舱18内的第二混合传输模块11混合信号端口与第一水密插座10通过网线连接，第二混合传输模块11信号端口与第二调制解调器12电话接口通过电话线连接，第二混合传输模块11直流电端口与电源转换模块14通过2根导线连接，电源转换模块14输出12VDC分别通过2根导线连接到第二调制解调器12电源接口、第二百兆光纤收发器16电源接口和第二交换机17电源接口为它们供电，第二调制解调器12以太网口与第二交换机17网口通过网线连接，第二交换机17网口通过网线焊接到第二水密插座13，第二百兆光纤收发器16以太网口与第二交换机17网口通过网线连接，第二百兆光纤收发器16的光端口通过单模光纤跳线与光电复合缆水密插座15连接，电源转换模块14输出24VDC和48VDC通过4根导线与第二水密插座连接。

本实施例的海洋拖曳同轴缆光电复合缆双模式混合传输方法包括如下步骤：

同轴缆传输模式时：

S11.网络信号经过网络插座5通过第一交换机7连接到第一调制解调器2转换成电话信号；

S12.电话信号通过第一混合传输模块3与经过航空插座4输入的直流电进行叠加混合，混合信号通过同轴接头8连接到同轴缆传输到水下单元；

S13.水下单元通过第一水密插头将混合信号通过第二混合传输模块11分离出电话信号和直流电源，电话信号再利用第二调制解调器12转换成网络信号通过第二交换机17连接到第一水密插座10，完成与水下设备的通信；同时直流电源通过电源转换模块14也通过第二水密插座13完成水下设备供电；

光电复合缆传输模式时：

S21.网络信号经过网络插座5通过第一交换机7连接到第一百兆光纤收发器6通过光纤接头9连接到光电复合缆传输到水下单元；

S22.直流电通过航空插座4使用第一混合传输模块3直接通过同轴接头8连接到光电复合缆输送到水下单元；

S23.水下单元经过光电复合缆水密插座15接收光信号再通过第二百兆光纤收发器16转换成网络信号通过第二交换机17和第二水密插座13连接到水下设备。

上述同轴缆或者光电复合缆工作模式作业时，水上单元使用同一电源模块1，水下单元使用同一电源转换模块14。

本发明的海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置可以应用于缆控水下机器人ROV、深海可视取样系统、深海生物组合取样系统、深海岩心取样钻机、海底资源综合探测系统、声学拖体、集成化摄像拖体等海洋科考和工程设备。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置，包括水上单元和水下单元，水上单元与水下单元通过同轴缆或者光电复合缆进行供电与通信，其特征是：所述的水上单元包括第一调制解调器、第一混合传输模块、第一百兆光纤收发器、第一交换机、同轴接头、光纤接头、航空插座、网络插座和电源模块，其中，网络插座与第一交换机连接，第一交换机还分别与第一调制解调器、第一百兆光纤收发器连接，第一百兆光纤收发器还与光纤接头连接，第一调制解调器还与第一混合传输模块连接，第一混合传输模块还分别与航空插座、同轴接头连接；

所述的水下单元包括第二调制解调器、第二混合传输模块、第二百兆光纤收发器、第二交换机、第一水密接头、第二水密接头和光电复合缆水密插座以及电源转换模块，其中，第一水密接头与第二混合传输模块连接，第二混合传输模块还分别与第二调制解调器、电源转换模块连接，第二调制解调器还与第二交换机连接，第二交换机还与第二水密接头连接，电源转换模块还分别与第二百兆光纤收发器、第二水密接头连接，第二百兆光纤收发器还与光电复合缆水密插座连接。

2.根据权利要求1所述的海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置，其特征是：同轴缆与光电复合缆工作模式作业时，所述的水上单元使用同一电源模块，水下单元使用同一电源转换模块。

3.一种海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输方法，其特征是：根据权利要求1至2任一项所述的海洋拖曳同轴缆与光电复合缆双模式传输装置，包括如下步骤：

同轴缆传输模式时：

S11.网络信号经过网络插座通过第一交换机连接到第一调制解调器转换成电话信号；

S12.电话信号通过第一混合传输模块与经过航空插座输入的直流电进行叠加混合，混合信号通过同轴接头连接到同轴缆传输到水下单元；

S13.水下单元通过第一水密插头将混合信号利用第二混合传输模块分离出电话信号和直流电源，电话信号再利用第二调制解调器转换成网络信号通过第二交换机连接到第一水密接头，完成与水下设备的通信；同时直流电源通过电源转换模块也通过第二水密接头完成水下设备供电；

光电复合缆传输模式时：

S21.网络信号经过网络插座通过第一交换机连接到第一百兆光纤收发器通过光纤接头连接到光电复合缆传输到水下单元；

S22.直流电通过航空插座使用第一混合传输模块直接通过同轴接头连接到光电复合缆输送到水下单元；

S23.水下单元经过光电复合缆水密插座接收光信号再通过第二百兆光纤收发器转换成网络信号通过第二交换机和第二水密接头连接到水下设备。