CN107807397B - 智能高精度海洋地磁场监测网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能高精度海洋地磁场监测网系统，包括：电源、电源控制部分、计算机系统、光电复合缆、转接观测系统主机、外接电池和探头系统。电源部分提供高压直流，实现远距离传输，通电采用智能电源分时控制器控制，转接观测系统主机采用大容量电池供电，在智能电源分时控制器的控制下，磁力仪正常监测采集数据时，整个高压光电复合缆上不通电，没有直流高压，从而不会产生干扰磁场，只有在磁力仪停止采集磁场数据或电池电量不够时，智能电源分时控制器将开关电路打开，实现电源系统给电池充电。本发明可以解决在海洋地磁场监测目标探测过程中，监测系统能实现对地磁场的精准监测，数据信息能实时、长时间、自动、远程监控的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋地磁场监测网系统的测量技术。
背景技术
传统的海洋地磁场测量装置，即磁力仪，使用在海洋中是投放固定的磁力仪，仪器使用电池供电，工作一定时间后，采用仪器回收，对仪器存储的测量数据进行分析研究，没有实现地磁场数据的实时采集、分析、传输、研究，不能实现高精度的实时、自动、长时间的监测，不能远程实时发现地磁场异常及目标的发现、分析、跟踪。
磁力仪在监测地磁场时，必须保持测点周围的干扰磁场最小，否则磁力仪的监测结果不真实。因此如果海洋磁力仪在用直流通电电缆供电时，强大的直流电流所产生的干扰磁场，将严重影响磁力仪的探测结果，监测的地磁场数据失真，不能实现磁异常的目标探测。采用电池供电，因电池容量所限，磁力仪的监测时间较短，不能长时间监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能高精度海洋地磁场监测网系统，以解决在海洋地磁场目标探测过程中，磁力仪监测系统能实现地磁场探测数据信息的实时、长时间、自动、远程监测的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
智能高精度海洋地磁场监测网系统，包括：通过岸上或岛礁上的电源、电源控制部分、计算机系统、串口转网络接口、网络接口转光纤接口、光电复合缆接口、光电复合缆、中继器、转接观测系统主机、外接电池和探头系统；对整个网络系统的电源实现直流供电且通断智能控制的电源控制部分包括：交流电源、交直转换的直流电源、受智能电源分时控制器控制的开关电路和智能电源分时控制器；所述直流电源经过一级或一级以上的直流电压升压电路，形成能够远距离传输的千伏或万伏的直流电压，经电缆连接到光电复合缆的接口；计算机系统经网络接口、光纤接口、光纤通信电缆，连接到光电复合缆接口；高压直流电缆与光纤通信电缆组成光电复合缆，光电复合缆连接系统每一个观测点，观测点由转接观测系统主机、外接电池和探头系统组成；转接观测系统主机包括电源部分、通信接口部分、地磁场及其他参数探测仪器部分；来自电源控制部分的高压直流能量和计算机系统的信息经过光电复合电缆接口与转接观测系统主机相连；在转接观测系统主机内，直流高压经过直流高压转直流中压电路、直流中压转直流低压电路，再连接外接电池接口，给外接电池充电；外接电池接口连接转接观测系统主机内的光纤通信交换机、每组光纤通信接口和磁力仪主机，给转接观测系统主机供电；光纤通信电缆经过光纤通信交换机，根据需要连接多路光纤通信接口，光纤通信接口再与一组磁力仪主机及磁探头相连；与转接观测系统主机内光纤通信交换机相连的另一路光纤通信电缆，同实现对多台磁力仪阵列式同步探测启动测量的控制单元相连接；所述磁探头相距一定距离按方阵式用无磁性的装置安装固定在海底，与整个网络系统一起自动分时探测所处位置的地磁场数值。
光电复合缆根据传输距离的实际情况增加中继器。
在转接观测系统主机上，还有另外一路或多路光纤通信电缆经光纤通信交换机，连接除磁探头以外的参数采集系统主机及对应的探头。
本发明的优点及积极效果：
1、应用在海洋地磁场监测时，能够实现无干扰、长时间、实时、自动、远程的高精度海洋地磁场监测，探测精度达到0.01nT或0.001nT,保证磁异常目标探测距远。
2、本系统的各个部分是连贯的整体，保证了高精度海洋地磁场测量时，磁场数据信息的自动实时远程传输监控及目标识别功能的实现。
3、本系统每一个观测点采用四台阵列式磁力仪探测，能够对目标实现定位。
4、本系统能够监测海洋其他参数，实现海洋监测的综合，充分发挥系统资源。
附图说明
图1是本发明的系统组成原理框图。
图2是本发明的转接观测系统主机组成原理框图。
具体实施方式
本发明的关键要点在于为了实现地磁场的精准监测，减除高压直流电流通电时产生的巨大干扰磁场，智能高精度海洋地磁场监测网系统的通电采用智能电源分时控制器控制：转接观测系统主机采用大容量电池供电，在智能电源分时控制器的控制下，磁力仪正常监测采集数据时，整个智能高精度海洋地磁场监测网系统的高压光电复合缆上不通电，没有直流高压，从而不会产生干扰磁场，只有在磁力仪停止采集磁场数据或电池电量不够时，智能电源分时控制器将开关电路打开，实现电源系统给电池充电，同时，因整个转接观测系统主机是完全密封纳压的水下装置，电池采用外挂的方式，也充分有利于电池的更换，这样就实现了无干扰、长时间、自动、远程的智能海洋地磁场数据及其他海洋参数的监测实时传递，科学实现目标探测预警。
本发明的系统组成及工作原理结合图1说明如下。本发明是在海洋地磁场高精度测量时，包括：通过岸上或岛礁上的电源、电源控制部分、计算机系统、串口转网络接口、网络接口转光纤接口、光电复合缆接口、光电复合缆、中继器、转接观测系统主机、外接电池和探头系统等，实现海洋地磁场数据及其他海洋参数的监测及远程实时自动测量传递，实现目标探测预警的系统。电源由：交流电源转换为直流电源，经过开关电路，开关电路的开与关受智能电源分时控制器的控制，对整个网络系统的电源实现直流供电的通断智能控制，直流电源经过直流低压转直流中压电路、直流中压电路转直流高压电路，形成能够远距离传输的几千上万伏的直流电压，经电缆连接到光电复合缆的接口。
所述开关电路采用电子开关或固态继电器，智能电源分时控制器采用单片机或PLC控制器实现对开关电路的通断控制。所述直流低压在百伏左右，直流中压在千伏伏左右。所述直流低压转直流中压电路、直流中压电路转直流高压电路为现有的电路。
所述直流低压、直流中压和直流高压的数值，不受上述列举数值的限制，根据传输距离及设备要求等而定。
计算机系统是一个远程数据中心系统，由计算机及相关硬件与软件系统组成，软件功能有实现信息化平台、远程数据库、监测控制、地磁场及其他海洋参数信息管理、数据查询、综合分析、异常预警等，硬件再经过计算机系统的串口转网络接口、网络接口转光纤接口、光纤通信电缆，连接到光电复合缆接口；高压直流电缆与光纤通信电缆组成高压光电复合缆，实现海底远程系统能量供给及信息的传递监控；根据传输距离的实际情况，可增加中继器，实现光纤通信信息的保真；光电复合缆连接系统每一个观测点，观测点由转接观测系统主机、外接电池和探头系统组成。
如图2所示，转接观测系统主机其功能上可分为电源部分、通信接口部分、地磁场及其他参数探测仪器部分。高压直流能量和信息经过光电复合电缆接口与转接观测系统主机相连。在转接观测系统主机内，直流高压经过直流高压转直流中压电路、直流中压转直流低压电路，连接外接电池接口，实现与外接电池相连接，给外接电池充电，外接电池接口连接转接观测系统主机内的光纤通信交换机、各种光纤通信接口、磁力仪主机及其他参数采集系统主机，给转接观测系统主机供电。另一方面，光纤通信电缆经过光纤通信交换机，根据需要连接多路光纤接口，经光纤接口转串行接口，再与各台磁力仪主机串口相连接，磁力仪主机再连接磁探头接口，磁探头接口通过信号电缆与磁探头相连，实现磁力仪对地磁场的采集、控制、传递。
与转接观测系统主机内光纤通信交换机相连的另一路光纤通信，经光纤接口转串行接口5，连接启动测量控制，实现对多台磁力仪的控制，实现多台磁力仪阵列式同步探测，从而对目标物体实现定位；
为了实现综合监测，充分利用系统网络资源，转接观测系统主机上还有另外一路或多路光纤电缆连接光纤通信交换机，经光纤接口转串行接口，连接其他参数采集系统主机，其他参数采集系统主机再连接多参数探头接口，多参数探头接口通过信号电缆连接多参数探头，实现海洋其他参数的监测、传递，从而实现系统对海洋的综合监测。
外接电池经过外接电池接口与转接观测系统主机相连，给转接观测系统主机提供工作所需的能量，电池经过接口连接，方便海洋中电池的更换和维护。四个磁探头各自通过信号电缆与转接观测系统主机上各自的磁探头接口相连接，这四个磁探按相距一定距离按方阵式用无磁性的装置安装固定在海底，与整个网络系统一起自动分时探测所处位置的地磁场数值，实现实时海洋地磁场数据的探测，发现异常目标；多种参数探头经过信号电缆与转接观测系统主机上的多种参数探头接口相连接，与整个网络系统一起实现实时海洋多种参数的探测。
例如：磁力仪采用JHC-168T智能高精度质子磁力仪，仪器精度为0.01nT，对大型目标体，探测距离到50公里，且质子磁力仪是绝对测量地磁场，探测无死区无方向性，无温度系数变化，在海洋中仪器探头的抖动不影响仪器数据精度，四台JHC-168T智能高精度质子磁力仪同时工作，四个磁探头按一定距离排列成阵，根据各仪器读数，采用计算方法，可以对目标体实现精准定位。
例如：根据系统探测精度的需要磁力仪也可以采用光泵磁力仪、磁通门磁力仪、超导磁力仪等，其精度可以是0.001nT、0.01nT、0.1nT等。
例如：为了实现探测目标的精准定位，四个磁力仪探头可以按正方形阵列排列；根据算法不同，也可以采用其他阵列排列。
为了增加监测效率，每个转接观测系统主机的磁力仪主机数量及其他参数采集系统主机数量可根据实际需要增加或减少。
Claims (3)
1.智能高精度海洋地磁场监测网系统，其特征在于，包括：通过岸上或岛礁上的电源、电源控制部分、计算机系统、串口转网络接口、网络接口转光纤接口、光电复合缆接口、光电复合缆、中继器、转接观测系统主机、外接电池和探头系统；对整个网络系统的电源实现直流供电且通断智能控制的电源控制部分包括：交流电源、交直转换的直流电源、受智能电源分时控制器控制的开关电路和智能电源分时控制器；所述直流电源经过一级或一级以上的直流电压升压电路，形成能够远距离传输的千伏或万伏的直流电压，经电缆连接到光电复合缆的接口；计算机系统经网络接口、光纤接口、光纤通信电缆，连接到光电复合缆接口；高压直流电缆与光纤通信电缆组成光电复合缆，光电复合缆连接系统每一个观测点，观测点由转接观测系统主机、外接电池和探头系统组成；转接观测系统主机包括电源部分、通信接口部分、地磁场探测仪器部分；来自电源控制部分的高压直流能量和计算机系统的信息经过光电复合电缆接口与转接观测系统主机相连；在转接观测系统主机内，直流高压经过直流高压转直流中压电路、直流中压转直流低压电路，再连接外接电池接口，给外接电池充电；外接电池接口连接转接观测系统主机内的光纤通信交换机、每组光纤通信接口和磁力仪主机，给转接观测系统主机供电；光纤通信电缆经过光纤通信交换机，根据需要连接多路光纤通信接口，光纤通信接口再与一组磁力仪主机及磁探头相连；与转接观测系统主机内光纤通信交换机相连的另一路光纤通信电缆，同实现对多台磁力仪阵列式同步探测启动测量的控制单元相连接；所述磁探头相距一定距离按方阵式用无磁性的装置安装固定在海底，与整个网络系统一起自动分时探测所处位置的地磁场数值。
2.根据权利要求1所述的智能高精度海洋地磁场监测网系统，其特征在于，光电复合缆根据传输距离的实际情况增加中继器。
3.根据权利要求1所述的智能高精度海洋地磁场监测网系统，其特征在于，在转接观测系统主机上，还有另外一路或多路光纤通信电缆经光纤通信交换机，连接除磁探头以外的参数采集系统主机及对应的探头。
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