CN109274612B - 海底设备接口转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海底设备接口转换器，包括耐压密封腔体和设置在耐压密封腔体内的连接模块、通信转换模块、供电转换模块、控制模块。本发明布放于海底设备适配站和海底设备之间，用于依据具体的使用需求将海底设备适配站输出的供电和通信方式进行转换，再输出至海底设备。本发明提升了海底设备适配站的通用化设计程度及其输出端口的利用率，且提升了整体观测网的扩展性；同时本发明自身具备良好的维修替换性，降低了海底设备适配站的功能复杂度和体积，提升了海底设备适配站和整体观测网的可靠性、保障性，本发明简化了观测网组网装备的工程布放和应用。

Description

海底设备接口转换器
技术领域
本发明涉及海底观测技术领域，具体涉及海底设备适配站与海底设备之间的供电和通信方式的转换。
背景技术
海底观测网(或海底警戒网、海底通讯网、海底水声探测网等)可以满足海底观测、警戒、探测的长期、原位、实时、高分辨率等需求，观测网为海底设备长期持续地提供电力和通信服务。具体地，通过光电复合海缆将电能和通信带宽从陆地延伸到海底，以满足各种原位海底设备在海底长期运行的供电和通信需求。海底观测网摆脱了传统海洋观测方式的种种局限，使得在岸上可以远程监测海底的地理、生态、军情等信息，用一种新模式来感知海洋。
国内外的研制单位在研制过程中没有充分考虑组网装备的模块化、系列化、通用化等，这在一定程度上影响了现有装备和整体观测网的可靠性，加大了保障维修及工程应用的难度。不同海底设备的供电和通信方式一般不同，且供电方式一般为12V/15V/24V等低压直流电，通信方式一般为EIA RS-232/485/422串行通信或10/100Base-T/Fx以太网通信。
国内外已有的传统组网方式通常将海底设备与海底设备适配站(或水下基站、水下节点等接驳仪器)直接互连，传统的连接方式主要有两种：
1、传统组网方式需要针对具体的海底设备接入需求对海底设备适配站进行适应性设计，即设计海底设备适配站的特定输出端口为特定的供电和通信方式，国内外已有装配大多采用该方法，但这种方法大大降低了海底设备适配站本身的通用性和扩展性；
2、将海底设备适配站的输出端口设计为可配置的，但受限于标准水密连接器的芯数，只能将其设计为通过软件可配置，但这种方法将提升海底设备适配站的复杂度，并降低其本身和整体观测网的可靠性。
上述两种方法都把输出端口涉及到的供电和通信等功能模块置于海底设备适配站内部，这将使得海底设备适配站的复杂度和体积增大，但海底设备适配站长期布放在海底，一般对其不进行替换和维修，因此这两种方法不利于整体观测网的保障维修及工程应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海底设备接口转换器，所述海底设备接口转换器布放于海底设备适配站和海底设备之间，用于依据具体的使用需求将海底设备适配站输出的供电和通信方式进行转换，再输出至海底设备。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海底设备接口转换器，用于连接海底设备适配站与海底设备，包括耐压密封腔体和设置在耐压密封腔体内的连接模块、通信转换模块、供电转换模块、控制模块：
所述耐压密封腔体用于为内部的其他各功能模块提供安全的工作环境。
所述连接模块用于所述耐压密封腔体的外部连接，所述连接模块包括上联连接器和下联连接器，所述上联连接器与海底设备适配站连接，所述下联连接器与海底设备连接。
所述通信转换模块通过上联连接器与海底设备适配站连接、通过下联连接器与海底设备连接，所述通信转换模块实现所述海底设备适配站与海底设备之间的通信方式转换。
所述供电转换模块通过上联连接器与海底设备适配站连接、通过下联连接器与海底设备连接，所述供电转换模块将海底设备适配站输出的低压直流电转换为海底设备具体所需的电压。
所述控制模块分别与通信转换模块和供电转换模块连接，所述控制模块依据海底设备适配站发送来的控制指令或出厂预设值，分别输出相应的控制信号给供电转换模块和通信转换模块。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括继电保护模块，所述继电保护模块分别与控制模块和供电模块连接，所述继电保护模块依据模块自身内部的保护电路或控制模块输出的控制信号，执行相应的继电保护动作。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括状态监测模块，所述状态监控模块分别与连接模块、供电转换模块、控制模块、继电保护模块连接，所述状态监测模块对海底设备接口转换器的输入输出电压电流、接地电阻、耐压密封腔体内部等的温度、湿度、压力状态数据进行监测。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述控制模块还通过分析状态监测模块得到的数据或依据海底设备适配站发送来的控制指令，输出相应的控制信号给继电保护模块，所述控制模块上设置有微控制器。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述供电转换模块还与通信转换模块连接，还为海底设备接口转换器自身内部的通信转换模块、控制模块、继电保护模块、状态监控模块提供工作电压。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述通信转换模块能实现双向通信转换，所述通信转换模块能够将海底设备适配站的通信方式转换为海底设备通信方式，所述通信转换模块还能够将海底设备的通信方式转化为海底设备适配站的通信方式。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述耐压密封腔体内设置有安装支架，所述安装支架为海底设备接口转换器内的各功能模块提供安装支撑、机械保护及接触散热通道。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述上联连接器和下联连接器均为水密连接器。
本发明的有益效果：在现有的海底设备适配站与海底设备之间连接有海底设备接口转换器，实现统一的海底设备适配站与不同型号的海底设备的连接。
现有技术中，传统组网方式通常将海底设备与海底设备适配站直接相连，传统的连接方式主要有两种：
传统组网方式需要针对具体的海底设备接入需求对海底设备适配站进行适应性设计，即设计海底设备适配站的特定输出端口为特定的供电和通信方式，这种方法大大降低了设备适配站本身的通用性和扩展性；
将海底设备适配站的输出端口设计为可配置的，但受限于标准水密连接器的芯数，只能将其设计为通过软件可配置，但这种方法将提升设备适配站的复杂度，并降低其本身和整体观测网的可靠性。
上述两种方法都把输出端口涉及到的供电和通信转换等功能模块置于海底设备适配站内部，这将使得海底设备适配站的复杂度和体积增大，但海底设备适配站长期布放在海底，一般对其不进行替换和维修，因此这两种方法不利于整体观测网的保障维修及工程应用。
与现有技术中海底设备适配站与海底设备直接相连的方法相比，本发明可提升海底设备适配站的通用化设计程度，并提高其输出端口的利用率，且可使得任意的海底设备都可以通过海底设备接口转接器接入到海底设备适配站和观测网中，提升了整体观测网的扩展性；同时海底设备接口转换器的应用可降低海底设备适配站的功能复杂度和体积，本发明的海底设备接口转换器的复杂度低、体积小，可以保证其自身良好的维修替换性，因此海底设备接口转换器的应用可以提升海底设备适配站和整体海底观测网的可靠性、保障性，利于观测网组网装备的工程布放和应用。
附图说明
图1是海底观测网的原理框图；
图2是本发明的原理框图。
图中标号说明：1、耐压密封腔体；2、连接模块；21、上联连接器；22、下联连接器；3、通信转换模块；4、供电转换模块；5、控制模块；6、继电保护模块；7、状态监测模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1-2所示，本发明的海底设备接口转换器的一实施例，所述海底设备接口转换器布放于海底设备适配站和海底设备之间，用于依据具体海底设备的使用需求将海底设备适配站输出的供电电压和通信方式进行转换，再输出至海底设备。
如图1所示，岸基站通过海缆传送高压直流电和通信带宽给水下主基站，主基站将高压直流电变换为375V中压直流电并将通信带宽进行分配后输送至海底设备适配站，海底设备适配站再将375V中压直流电变换为48V低压直流电，连同分配后的通信带宽(通信方式为10/100Base-T/Fx)一起输送至海底设备接口转换器。海底设备接口转换器根据海底设备的实际使用需求将电压和通信方式转换后输出至海底设备，以满足海底设备的正常运行需求。
如图2所示，所述海底设备接口转换器包括耐压密封腔体1和设置在耐压密封腔体1内的连接模块2、通信转换模块3、供电转换模块4、控制模块5。
所述连接模块2用于与所述耐压密封腔体1的外部连接，所述连接模块2包括上联连接器21和下联连接器22，所述上联连接器21与海底设备适配站连接，所述下联连接器22与海底设备连接。
所述通信转换模块3通过上联连接器21与海底设备适配站连接、通过下联连接器22与海底设备连接，所述通信转换模块3实现所述海底设备适配站与海底设备之间的通信方式转换，所述通信转换模块3能实现双向通信转换，所述通信转换模块3能够将海底设备适配站的通信方式转换为海底设备通信方式，所述通信转换模块3还能够将海底设备的通信方式转化为海底设备适配站的通信方式。所述通信转换模块3将海底设备适配站的10/100Base-T/Fx以太网通信方式转换为海底设备的通信方式，包括EIA RS-232/485/422串行通信方式或10/100Base-T/Fx以太网通信；所述通信转换模块3还能够将海底设备的通信方式，包括EIA RS-232/485/422串行通信方式或10/100Base-T/Fx以太网通统一转换为海底设备适配站的10/100Base-T/Fx以太网通信方式。
所述供电转换模块4通过上联连接器21与海底设备适配站连接、通过下联连接器22与海底设备连接，所述供电转换模块4将海底设备适配站输出的低压直流电转换为海底设备具体所需的电压。所述供电转换模块将海底设备适配站输出的48V低压直流电转换为12V/15V/24V等海底设备具体所需的电压，并提供足够的输出功率。
在本实施例中，所述控制模块5分别与通信转换模块3和供电转换模块4连接，所述控制模块5依据海底设备适配站发送来的控制指令，分别输出相应的控制信号给供电转换模块3和通信转换模块4。所述通信转换模块3和供电转换模块4的转换方式为：通过海底设备适配站发出控制指令后，由海底设备接口转换器的控制模块5接收控制指令后决定转换的通信方式和供电电压，此种转换方式可根据需求来实现转换，灵活性高。
在另一种实施例中，也可以直接根据海底设备所需的供电电压和通信方式对海底设备接口转换器出厂时设置一对一的转换功能，针对特定海底设备所需要的通信方式和供电电压进行转换，此种转换方式无需海底设备适配站发出控制指令即可直接进行转换，可靠性高。
在实际使用中，可根据组网装备、海底设备等在海底的布放顺序，或设备适配站输出端口的性质(预留或预设)等因素进行综合分析后选择转换功能的实现方式。
优选地，所述海底设备接口转换器还包括继电保护模块6，所述继电保护模块6分别与控制模块5和供电模块连接4，所述继电保护模块6依据模块自身内部的保护电路或控制模块5输出的控制信号，执行相应的继电保护动作。
优选地，所述海底设备接口转换器还包括状态监测模块7，所述状态监控模块7分别与连接模块2、供电转换模块4、控制模块5、继电保护模块6连接，所述状态监测模块7对海底设备接口转换器的输入输出电压电流、接地电阻、耐压密封腔体内部等的温度、湿度、压力状态数据进行监测。
优选地，所述控制模块5还通过分析状态监测模块7得到的数据或依据海底设备适配站发送来的控制指令，输出相应的控制信号给继电保护模块6，所述控制模块7上设置有微控制器。
优选地，所述供电转换模块4还与通信转换模块3连接，所述供电转换模块4为所述通信转换模块3供电，所述供电转换模块4还为海底设备接口转换器自身内部的控制模块5、继电保护模块6、状态监控模块7提供工作电压。
优选地，所述通信转换模块3、供电转换模块4、控制模块5、继电保护模块6、状态监测模7底部都设置有安装支架，保证了各个模块的位置稳定，在长期使用中不发生物理损坏，同时也提供了散热通道。
优选地，所述连接模块2中的上联连接器21和下联连接器22均为水密连接器，所述水密连接器用于海底设备接口转换器与外部的连接，同时封堵耐压密封腔体1，防止整个海底设备接口转换器内部进水。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种海底设备接口转换器，用于连接海底设备适配站与海底设备，其特征在于，包括耐压密封腔体和设置在耐压密封腔体内的连接模块、通信转换模块、供电转换模块、控制模块：
所述耐压密封腔体用于为内部的其他各功能模块提供安全的工作环境；
所述连接模块用于与所述耐压密封腔体的外部连接，所述连接模块包括上联连接器和下联连接器，所述上联连接器与海底设备适配站连接，所述下联连接器与海底设备连接；
所述通信转换模块通过上联连接器与海底设备适配站连接、通过下联连接器与海底设备连接，所述通信转换模块实现所述海底设备适配站与海底设备之间的通信方式转换；
所述供电转换模块通过上联连接器与海底设备适配站连接、通过下联连接器与海底设备连接，所述供电转换模块将海底设备适配站输出的低压直流电转换为海底设备具体所需的电压；
所述控制模块分别与通信转换模块和供电转换模块连接，所述控制模块依据海底设备适配站发送来的控制指令或出厂预设值，分别输出相应的控制信号给供电转换模块和通信转换模块。
2.如权利要求1所述的海底设备接口转换器，其特征在于，还包括继电保护模块，所述继电保护模块分别与控制模块和供电模块连接，所述继电保护模块依据模块自身内部的保护电路或控制模块输出的控制信号，执行相应的继电保护动作。
3.如权利要求2所述的海底设备接口转换器，其特征在于，还包括状态监测模块，所述状态监控模块分别与连接模块、供电转换模块、控制模块、继电保护模块连接，所述状态监测模块对海底设备接口转换器的输入输出电压电流、接地电阻、耐压密封腔体内部等的温度、湿度、压力状态数据进行监测。
4.如权利要求3所述的海底设备接口转换器，其特征在于，所述控制模块还能够通过分析状态监测模块得到的数据或依据海底设备适配站发送来的控制指令，输出相应的控制信号给继电保护模块，所述控制模块上设置有微控制器。
5.如权利要求3所述的海底设备接口转换器，其特征在于，所述供电转换模块还与通信转换模块连接，还为海底设备接口转换器自身内部的通信转换模块、控制模块、继电保护模块、状态监控模块提供工作电压。
6.如权利要求1所述的海底设备接口转换器，其特征在于，所述通信转换模块能实现双向通信转换，所述通信转换模块能够将海底设备适配站的通信方式转换为海底设备通信方式，所述通信转换模块还能够将海底设备的通信方式转化为海底设备适配站的通信方式。
7.如权利要求1所述的海底设备接口转换器，其特征在于，所述耐压密封腔体内设置有安装支架，所述安装支架为海底设备接口转换器内的各功能模块提供安装支撑、机械保护及接触散热通道。
8.如权利要求1所述的海底设备接口转换器，其特征在于，所述上联连接器和下联连接器均为水密连接器。
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