CN107612621A - 一种水下监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水下监测系统，该系统包括水下环境监测器、水下电子舱、光纤复合缆、弱电箱、大数据处理中心；其中，所述水下环境监测器，用于获取目标水域的水下环境监测数据；所述水下电子舱，与所述水下环境监测器相连，用于接收所述水下环境监测数据，并转换成适于光纤传输的光信号数据；所述光纤复合缆，与所述水下电子舱相连，用于传输接收的所述光信号数据；所述弱电箱，与所述光纤复合缆相连，用于管理所述光纤复合缆的信号数据线；所述大数据处理中心，与所述弱电箱相连，用于存储、处理所述光信号数据。本申请消除水下环境监测数据传输时的带宽限制，从而传输容量更大的水下环境监测数据。

Description

一种水下监测系统

技术领域

本发明涉及海洋技术领域，特别涉及一种水下监测系统。

背景技术

随着经济的发展，具有全球性影响的生态问题日益突出。世界生态环境的问题已经成为了世界关注的焦点。保护环境成为全球性协同动作的重大社会经济问题。人们致力河流、湖泊、海域、海岛和海洋生态保护与修复，大规模的开展河流、湖泊、海域、海岛和海洋生态整治修复，修复渔业资源、恢复海洋生态，因此水质量检测技术和海洋生物监测技术的重要性日益显著，通过大量的实时在线的对水环境的水质检测和海洋生物的数量、行为监测的视频图像等数据进行分析、计算，可以掌握该水域的生态保护和生态恢复情况，可以提供专家决策的基础，提前进行灾害预警和建模，为后续工作提供参考和依据，具有重要的研究价值。

对水下环境的监测通常采用的方法是获取水下环境监测数据，利用海底电缆传输水下环境监测数据到大数据处理中心，以完成对水下环境的监测。现有技术中，海底电缆一般通过同轴电缆或双绞线的信号数据线进行数据的传输。由于随着技术的发展，图像多采用高清画质，而同轴电缆或双绞线的信号数据线的传速速率为5.6Mb至10Mb，因此，海底电缆有传输带宽限制，无法满足多路的视频图像数据同时传输的要求。

因此，如何消除水下环境监测数据传输时的带宽限制是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下监测系统，消除水下环境监测数据传输时的带宽限制。其具体方案如下：

一种水下监测系统，包括水下环境监测器、水下电子舱、光纤复合缆、弱电箱、大数据处理中心；其中，

所述水下环境监测器，用于获取目标水域的水下环境监测数据；

所述水下电子舱，与所述水下环境监测器相连，用于接收所述水下环境监测数据，并转换成适于光纤传输的光信号数据；

所述光纤复合缆，与所述水下电子舱相连，用于传输接收的所述光信号数据；

所述弱电箱，与所述光纤复合缆相连，用于管理所述光纤复合缆的信号数据线；

所述大数据处理中心，与所述弱电箱相连，用于存储、处理所述光信号数据。

可选的，所述水下环境监测数据包括所述目标水域的图像数据和/或温度数据和/或盐度数据和/或溶氧量数据和/或PH值数据和/或浊度数据和/或叶绿素数据和/或流速数据。

可选的，所述水下环境监测器包括用于获取第一图像数据的超声成像仪；

其中，所述第一图像数据包括水下环境能见度低时的图像数据。

可选的，所述水下环境监测器还包括：

水下摄像机，用于获取所述目标水域的第二图像数据。

可选的，所述水下环境监测器还包括温度传感器和/或盐度传感器和/或溶氧量传感器和/或PH值传感器和/或浊度传感器和/或叶绿素传感器和/或流速传感器。

可选的，所述水下电子舱包括光纤转换器和电源转换器；其中，

所述光纤转换器，用于转换接收的所述水下环境监测数据的信号数据模式；

所述电源转换器，用于为所述水下环境监测器提供电源。

可选的，所述光纤复合缆采用铠装结构；其中，所述光纤复合缆的外层为金属外层。

可选的，所述光纤复合缆中的光纤包括G.654光纤。

可选的，所述水下监测系统还包括与所述大数据中心相连的终端；

其中，所述终端用于接收并显示所述大数据中心发送的所述光信号。

可选的，所述终端包括计算机和/或移动终端。

本发明提供的一种水下监测系统，水下监测数据利用光线复合缆进行传输。由于不同频率的波长都可以在光纤传播，因而光纤的带宽很大。例如多模光纤的带宽约为几百MHz，单模光纤的带宽可达100GHz，因此利用光纤复合缆传输水下环境监测数据，能够消除水下环境监测数据传输时的带宽限制。

此外，光纤的传输衰减非常小，从而降低了缆线岸基的技术难度；光纤的材料便宜、制作成本远远低于数据缆线的制作成本；光纤灵敏度高，不受电磁噪声之干扰，抗干扰能力强，信号串音小，传输质量高；几何形状可依环境要求调整，信号传输容易。光纤的体积小，重量轻、寿命长，便于敷设及搬运原料，比同轴电缆或双绞线的信号数据线重量轻，降低了海底铺设缆线的施工负责度，便于维护。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种水下监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种具体的水下监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种水下监测系统，参见图1所示，包括水下环境监测器、水下电子舱、光纤复合缆、弱电箱、大数据处理中心；其中，

水下环境监测器，用于获取目标水域的水下环境监测数据；

水下电子舱，与水下环境监测器相连，用于接收水下环境监测数据，并转换成适于光纤传输的光信号数据；

光纤复合缆，与水下电子舱相连，用于传输接收的光信号数据；

弱电箱，与光纤复合缆相连，用于管理光纤复合缆的信号数据线；

大数据处理中心，与弱电箱相连，用于存储、处理光信号数据。

需要进行详细说明的是，上述水下环境监测数据包括但不限于目标水域的图像数据、温度数据、盐度数据、溶氧量数据、PH值数据、浊度数据、叶绿素数据、流速数据。利用上述数据可以获得目标水域环境的温度、盐度等信息。

上述水下监测器包括但不限于获取第一图像数据的超声成像仪；参见图2所示，其中，第一图像数据包括水下环境能见度低时的图像数据。

进一步，上述水下监测器还包括：水下摄像机，用于获取目标水域的第二图像数据。

需要进行说明的是，超声成像仪是利用超声波发出信号，碰到水下物体后反射回信号，通过计算信号响应的时间或方位或信号强弱对水下目标做判断，并通过数据转换行程图像，并与水下摄像机的图像进行叠加、过滤等处理，最终还原出更真实、更精准的水下环境图像。

利用超声成像仪的原因是当水下能见度非常低，例如当出现赤潮、台风等情况造成水域混浊的时候，水下摄像机能见度低，可视范围小，观测距离近，无法正常观测水中生物的活动情况。而通过超声成像仪与水下摄像机相互配合，可以有效的对大范围远距离的水下情况进行观测，尤其当水质特别混浊时或者夜晚时也可以进行观测，提高了数据的有效性，从而提高达到数据分析和计算结果的精准度。

可以理解的是，本发明实施例中超声成像仪的数目根据用户的需要设置，当用户需要获得非常精确的水下环境监测数据时，可以增加超声成像仪的数目。当然，本发明实施例中超声成像仪的数目也可以根据目标水域的水下环境进行设置，例如，当目标水域发生赤潮、台风等情况，用户可以通过增加超声成像仪的数目以获取目标水域准确的水下环境监测数据。

此外，上述水下监测器还包括温度传感器、盐度传感器、溶氧量传感器、PH值传感器、浊度传感器、叶绿素传感器、流速传感器，用于获取相应的图像数据、温度数据、盐度数据、溶氧量数据、PH值数据、浊度数据、叶绿素数据、流速数据。利用上述数据可以获得目标水域环境的温度、盐度等信息。

本发明实施例中的水下电子舱包括光纤转换器和电源转换器；

其中，光纤转换器，用于转换接收的水下环境监测数据的信号数据模式；

电源转换器，用于为水下环境监测器提供电源。

本发明实施例中光纤复合缆采用采用铠装结构；其中，光纤复合缆的外层为金属外层。采用铠装结构，可以对光纤形成有效保护，使光纤不易折断。

接下来结合本发明提供的水下监测系统的工作过程对其包含的各个模块的作用进行详细、系统的说明：

首先，对本发明实施例提供的水下监测系统的数据传输过程进行说明：水下监测器获取目标水域的水下环境监测数据，并将获得的水下环境监测数据以电信号数据的形式发送至水下电子舱中的光纤转换器，光纤转换器将电信号数据转换成光信号数据，使转换后的光信号数据在光纤复合缆中传输；弱电箱用于管理光纤复合缆中的光信号数据线，是海底光纤复合缆与陆地光纤复合缆的转接装置，需要说明的是，弱电箱通常使用岸基弱电箱；光纤复合缆将上述光信号数据发送至大数据处理中心，大数据处理中心存储、处理接收的光信号数据，可以以图像、表格等形式进行显示，方便用户及时了解目标水域的具体情况。

然后，对本发明实施例提供的水下监测系统的各个模块使用的电源进行说明：交流电通过光纤复合缆的电源线传输至电源转换器，电源转换器将交流电转换成适于水下监测器工作的电压，例如水下传感器工作的直流24V电压。

最后，对大数据中心控制水下监测器进行说明：大数据中心通过发送控制指令，经光纤复合缆传输至光纤转换器，光纤转换器将接收的光信号数据转换成电信号数据，发送至水下监测器，从而实现对水下监测器的远程控制。

可见，本发明实施例提供的一种水下监测系统，水下监测数据利用光线复合缆进行传输。由于不同频率的波长都可以在光纤中传播，因而光纤的带宽很大。例如多模光纤的带宽约为几百MHz，单模光纤的带宽可达10GHz以上，因此利用光纤复合缆传输水下环境监测数据，能够消除传输时的带宽限制。

此外，光纤的传输衰减非常小，从而降低了缆线岸基的技术难度；光纤的材料便宜、制作成本远远低于数据缆线的制作成本；光纤灵敏度高，不受电磁噪声之干扰，抗干扰能力强，讯号串音小，传输质量高；几何形状可依环境要求调整，讯号传输容易。光纤的体积小，重量轻、寿命长，便于敷设及搬运原料，比同轴电缆或双绞线的信号数据线重量轻，降低了海底铺设缆线的施工负责度，便于维护。

本发明实施例中的光纤复合缆中光纤通常情况下使用的是G.654光纤。G.654光纤采用纯二氧化硅纤芯来降低光纤衰减，靠包层掺杂使折射率下降而获得所需要的折射率差，其突出优点是在1550nm工作波长的衰减系数极小，仅为0.15dB/km左右；通过截止波长位移方法，大大改善了光纤的弯曲附加损耗，更有利于海底数据的传输，因而，G.654光纤通常用于海底数据信号的传输。当然，必要情况下也可以是其他类型的光纤。

需要进一步说明的是，本发明实施例可以采用水泥盖板，将上述光纤复合缆和水下监测器压在下面进行固定。该水泥盖板为表面是长方形的片状结构，其长度依据上述光纤复合缆或水下监测器设置，其宽度依据光纤复合缆的直径或水底监测器的宽度进行调整，其厚度依据用户的需要或者目标水域的情况进行设置，例如，在台风多发的海南，水泥盖板可以相应地加厚。可见，水泥盖板的引入能够有效地预防台风等气象灾害。

为了更方便用户的使用，本发明实施例提供的水下监测系统还包括终端。上述终端与大数据中心相连，使用户能够随时随地知晓目标水域的水下环境情况。例如，当某直播平台进行目标水域的水下环境直播时，直播平台的观众可以利用终端设备进行观看。或者多个海上渔场共用一套水下检测系统，将所有的海上渔场的水下环境监测数据发送至大数据处理中心，经营海上渔场的渔民可以根据需要查看相应的水下环境监测数据。

需要进行说明的是，上述终端包括计算机、移动终端。可以理解的是，上述移动终端包括但不限于手机，IPAD等移动设备。

最后需要说明的是，本发明实施例提供的一种水下监测系统的应用通常根据用户的需求，例如，如果用户将这种水下监测系统用来监测海上渔场的鱼群生长情况，可以理解的是，这种水下监测系统的水下监测器可以放置在鱼群集中的场所。如果用户将这种水下监测系统用来监测水下植物的生长情况，以此来判断目标水域的环境是否受到污染，那么这种水下监测系统的水下监测器相应的放置在目标水域植物密集的场所。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种水下检测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种水下监测系统，其特征在于，包括水下环境监测器、水下电子舱、光纤复合缆、弱电箱、大数据处理中心；其中，

所述水下环境监测器，用于获取目标水域的水下环境监测数据；

所述水下电子舱，与所述水下环境监测器相连，用于接收所述水下环境监测数据，并转换成适于光纤传输的光信号数据；

所述光纤复合缆，与所述水下电子舱相连，用于传输接收的所述光信号数据；

所述弱电箱，与所述光纤复合缆相连，用于管理所述光纤复合缆的信号数据线；

所述大数据处理中心，与所述弱电箱相连，用于存储、处理所述光信号数据。

2.根据权利要求1所述的水下监测系统，其特征在于，所述水下环境监测数据包括所述目标水域的图像数据和/或温度数据和/或盐度数据和/或溶氧量数据和/或PH值数据和/或浊度数据和/或叶绿素数据和/或流速数据。

3.根据权利要求1所述的水下监测系统，其特征在于，所述水下环境监测器包括用于获取第一图像数据的超声成像仪；

其中，所述第一图像数据包括水下环境能见度低时的图像数据。

4.根据权利要求3所述的水下监测系统，其特征在于，所述水下环境监测器还包括水下摄像机，用于获取所述目标水域的第二图像数据。

5.根据权利要求4所述的水下监测系统，其特征在于，所述水下环境监测器还包括温度传感器和/或盐度传感器和/或溶氧量传感器和/或PH值传感器和/或浊度传感器和/或叶绿素传感器和/或流速传感器。

6.根据权利要求1所述的水下监测系统，其特征在于，所述水下电子舱包括光纤转换器和电源转换器；其中，

所述光纤转换器，用于转换接收的所述水下环境监测数据的信号数据模式；

所述电源转换器，用于为所述水下环境监测器提供电源。

7.根据权利要求1至6任一项所述的水下监测系统，其特征在于，所述光纤复合缆采用铠装结构；其中，所述光纤复合缆的外层为金属外层。

8.根据权利要求7所述的水下监测系统，其特征在于，所述光纤复合缆中的光纤包括G.654光纤。

9.根据权利要求8所述的水下监测系统，其特征在于，所述水下监测系统还包括与所述大数据中心相连的终端；

其中，所述终端用于接收并显示所述大数据中心发送的所述光信号数据。

10.根据权利要求9所述的水下监测系统，其特征在于，所述终端包括计算机和/或移动终端。