CN109617606A - 一种适应海洋环境的光纤双向传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及一种适应海洋环境的，采用光纤进行双向传输的系统。适应海洋环境的光纤双向传输系统，包括有：光纤、养殖设备陆上管理服务器、光基站、光信号分配网络、水下光节点。本发明专利的优点在于：系统采用光纤进行传输，带宽很大，能满足高清视频，动作指令等大数据量的传输需求。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种传输系统，具体地讲，涉及一种适应海洋环境的，采用光纤进行双向传输的系统。
背景技术
为了满足国内消费市场对优质海产品持续增长的需求，我国海洋养殖产业已经得到并将继续得到大规模发展，养殖区域也将按照从近海到远海，从浅水滩涂到深水的趋势不断向广阔的海洋推进。
由于养殖区域的远海、深水化，养殖活动中的很多工作必然向无人化、自动化发展：养殖情况的人工察看会被远程、实时、高清、无死角视频监控代替；养殖区域海水的水质、水温、洋流情况等参数的人工取样获取会被各类传感器自动完成；饵料的定时定量投放等工作未来也将由自动化完成代替人工工作；深水养殖网箱的清理、维修工作必然会由可远程控制的水下机器人完成，这些都将大大降低海洋养殖对人力的需求，降低海洋养殖生产人员的工作强度，并使海洋养殖的生产安全得到极大地保证。
按照上述趋势来看，由于未来海洋养殖中大规模采用远程、实时、高清视频监控；各类传感器对养殖环境进行远程可控取样，并上传数据；自动投饵设备等在远程控制下工作，并提供自身工作状况给控制中心；各类清洁、维修机器人在远程控制下查看网箱情况并进行清洁、维修等工作，上述养殖设备与陆上管理服务器之间需要双向传输的数据量非常大。以前近海、浅水、滩涂等养殖区域所用的传输系统，传输距离和数据量都很小，对带宽要求不高，以双绞线、五类线等电缆为主构建系统可以胜任，但如果用于远海、深水海洋养殖则由于数据量的增大和养殖区域的深水、远海化带来的传输距离延长导致双绞线、五类线等电缆传输信号损耗的增大等因素，电缆传输系统的带宽将不能满足要求，不能胜任未来海洋养殖的数据传输工作，将成为远海、深水海洋养殖大规模发展的短板。因此，必须采用新型的，具有大带宽的传输系统，用以满足远海、深水海洋养殖的数据传输需求，促进远海、深水海洋养殖的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应海洋环境的满足远海、深水海洋养殖的数据传输要求的信息传输系统。
本发明所采用的技术方案是，一种适应海洋环境的光纤双向传输系统，包括有：
光纤；
养殖设备陆上管理服务器：由养殖设备陆上管控系统软件和硬件组成；养殖设备陆上管控系统使用软件中的各类管理控制模块对养殖所用的各类设备进行信息接收、管理和设备控制；
光基站：与养殖设备陆上管理服务器进行信号传输，所述的光基站包括有基站外壳、光复用器、解光复用器、数据处理模块、光信号发射模块和光信号接收模块，所述光基站通过光纤、光信号分配网络与水下光节点进行双向光信号传输，同时与养殖设备陆上管理服务器进行双向传输；将水下光节点通过光信号分配网络传送来的光信号经过解光复用后，转换成电信号，然后发送到养殖设备陆上管理服务器，将养殖设备陆上管理服务器发来的信号，转化为光信号，通过光复用器，经过光信号分配网络后发送给水下光节点；
光信号分配网络：包括有网络外壳、多级光分路器和水下光节点，每个养殖网箱上设置有一个初级光分路器和多个水下光节点，养殖网箱中的各个水下光节点的输出光信号进入初级光分路器的各分路输出口，若干个养殖网箱上的光分路器的输出入最后连接到一个与光基站相连的末级光分路器的各分路输出口，所述的初级光分路器和末级光分路器之间可以采用多个层级；
水下光节点：所述的水下光节点包括有光节点外壳、有唯一识别码、数据处理模块、光复用器、解光复用器、光信号发射模块和光信号接收模块等，水下光节点通过光纤与光基站进行双向光信号传输，将需要传送到养殖设备陆上管理服务器的电信号转换成光信号通过光复用器，再经过光信号分配网络送到光基站；将光基站经过光信号分配网络传送来的光信号，通过解光复用器后，转换成电信号。
进一步的，所述的光基站布置在岸上，所述的光基站与养殖设备陆上管理服务器采用有线传输形式，或所述的光基站离岸布置，所述的光基站与养殖设备陆上管理服务器采用无线传输形式。
本发明专利的优点在于：
1、系统采用光纤进行传输，带宽很大，能满足高清视频，动作指令等大数据量的传输需求。
2、系统在传输中采用了光复用技术，将双向、多路光信号复用到尽量少的光纤上进行传输，节约了光纤数量，降低了施工难度。
3、采用光信号分配网络将多个养殖网箱的光信号汇聚到一根光纤上和光基站之间进行传输，无需每个网箱各有一根光纤与光基站连接，可以大大减少光纤的根数，降低网络造价。
4、光基站采用防水、防盐、能适应海洋环境的外壳，可保证光基站在30米海水深处正常工作；水下光节点采用防水、防盐、能适应海洋环境的外壳，水下300米处仍能正常工作，能很好的适应远海、深水海洋养殖环境。
5、视频监控摄像头、各类传感器、各类养殖设备、各类水下机器人等各类设备通过光纤网络进行双向数据传输，可以实现养殖过程的远程监视和控制，无需人员长期在养殖网箱值守。附图说明
图1为光节点的电路连接关系图。
附图标记：深水养殖网箱10；传感器结合水下光节点101；摄像头结合水下光节点102；水下机器人结合水下光节点103；其他养殖用设备结合水下光节点104；水下光节点与光信号分配网络20连接的光纤105；光信号分配网络20；初级光分路器201；光信号分配网络中的光纤202；末级光分路器203；光纤30；光基站40；光复用器401；光基站40中的光纤402；数据处理403；距离极短的电缆50；养殖设备陆上管理平台60；养殖设备陆上管控系统601；各类传感器控制管理模块602；摄像头管理控制模块603；各类水下机器人管理控制模块604；其他养殖用设备管理控制模块605。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例详细说明本实用的技术方案，以便清楚、直观地理解本发明的发明实质。
以下结合附图及具体实施例详细说明本发明专利的技术方案，以便清楚、直观地理解本发明专利的发明实质。
如图1所示，本发明专利提供一种适应海洋环境的光纤双向传输系统，它由深水养殖网箱10，传感器结合水下光节点101，摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103，其他养殖用设备结合水下光节点104，光纤105，光信号分配网络20，光纤30，光基站40，距离极短的电缆50，养殖设备陆上管理服务器60组成。
本系统主要通过光纤105、光信号分配网络20和光纤30进行数据传输，水下光节点的光复用功能和光复用器401可以将多路光信号复用到1根光纤上进行传输，由水下光节点传送数据到养殖设备陆上管理服务器60称为上行，由养殖设备陆上管理服务器60发送数据到水下光节点称为下行。
具体来说，信号上行的过程是：单个深水养殖网箱10中，传感器结合水下光节点101，将需要上行给养殖设备陆上管理服务器60的数据通过光节点的光信号发射功能转换为光信号并由光复用功能与下行光信号复用在同一根光纤105上并进入光信号分配网络20中的初级光分路器201，同时摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103，其他养殖用设备结合水下光节点104，也采用同样的办法分别用各自的光纤将光信号上行到光信号分配网络20中的初级光分路器201混合成1路光信号。若干个不同的深水养殖网箱也将各自的上行光信号同样处理，一个深水养殖网箱对应一个初级光分路器201，不同网箱的光信号分别经过初级光分路器201后再通过光纤202进入光信号分配网络中的末级光分路器203混合成1路光信号后，通过光纤30进入布署在陆上或者离岸布署的光基站40，光基站40中的光复用器401从中解出复用在光纤中的上行光信号，经过光纤402然后由光基站40的光信号接收功能转换成电信号，通过数据处理403后使用极短的电缆50上行给养殖设备陆上管理服务器60，然后由养殖设备陆上管控系统601分别通过各类传感器控制管理模块602、摄像头管理控制模块603、各类水下机器人管理控制模块604、其他养殖用设备管理控制模块605识别信号中的水下光节点唯一识别码，分别接收和管理收到的上行数据。
信号下行的过程是：养殖设备陆上管理服务器60中的养殖设备陆上管控系统601根据需要，通过各类传感器控制管理模块602、摄像头管理控制模块603、各类水下机器人管理控制模块604、其他养殖用设备管理控制模块605，分别发出设备控制等指令（指令中含有需要接收该指令的水下光节点的唯一识别码），然后通过极短的电缆或高速无线传输的方式50下行给光基站40，然后由数据处理403的光发射功能将电信号转换成光信号，通过光纤402经过光复用器401与水下光节点的上行光信号复用到同1根光纤30上，然后通过光信号分配网络20中的末级光分路器203分配成多路光信号经过光纤202再进入初级光分路器201，然后通过光纤105进入单个深水养殖网箱10中的传感器结合水下光节点101，摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103，其他养殖用设备结合水下光节点104，通过它们的光复用功能解出下行光信号，由光接收功能将光信号转换成电信号，对电信号中的数据进行处理，依据信号中含有的唯一识别码执行命令自己动作的控制指令。
综上所述，本发明专利一种适应海洋环境的光纤双向传输系统，在所述系统中传感器结合水下光节点101，摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103，其他养殖用设备结合水下光节点104和光基站40之间采用光纤进行传输，光基站40和养殖设备陆上管理服务器60之间只有极短的电缆或高速无线传输的方式50，系统带宽很大，能满足高清视频，动作指令等大数据量的传输需求。
传感器结合水下光节点101，摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103，其他养殖用设备结合水下光节点104和光基站40之间的传输采用光复用技术，将双向、多路光信号复用到尽量少的光纤上进行传输，节约了光纤数量，降低了施工难度。
采用光信号分配网络20将多个深水养殖网箱10的光信号汇聚到一根光纤上和光基站40之间进行传输，无需每个网箱各有一根光纤30与光基站40连接，可以大大减少光纤的根数，降低网络造价。
光基站40采用防水、防盐、能适应海洋环境的外壳，可保证光基站在30米海水深处正常工作；传感器结合水下光节点101，摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103采用防水、防盐、能适应海洋环境的外壳，水下300米处仍能正常工作，能很好的适应远海、深水海洋养殖环境。
传感器结合水下光节点101，摄像头结合水下光节点102，水下机器人结合水下光节点103、其他养殖用设备结合水下光节点104等各类设备通过水下光节点和光基站40通过光纤网络进行双向数据传输，可以实现养殖过程的远程监视和控制，无需人员长期值守。
以上所述仅为本发明专利的优选实施例，并非因此限制本发明专利的专利范围，凡是利用本发明专利说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明专利的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种适应海洋环境的光纤双向传输系统，其特征在于：包括有：
光纤；
养殖设备陆上管理服务器：由养殖设备陆上管控系统软件和硬件组成；养殖设备陆上管控系统使用软件中的各类管理控制模块对养殖所用的各类设备进行信息接收、管理和设备控制；
光基站：与养殖设备陆上管理服务器进行信号传输，所述的光基站包括有基站外壳、光复用器、解光复用器、数据处理模块、光信号发射模块和光信号接收模块，所述光基站通过光纤、光信号分配网络与水下光节点进行双向光信号传输；将水下光节点通过光信号分配网络传送来的光信号经过解光复用后，转换成电信号，然后发送到养殖设备陆上管理服务器，将养殖设备陆上管理服务器发来的信号，转化为光信号，通过光复用器，经过光信号分配网络后发送给水下光节点；
光信号分配网络：包括有网络外壳、多级光分路器和水下光节点，每个养殖网箱上设置有一个初级光分路器和多个水下光节点，养殖网箱中的各个水下光节点的输出光信号进入初级光分路器的各分路输出口，若干个养殖网箱上的光分路器的输出入最后连接到一个与光基站相连的末级光分路器的各分路输出口，所述的初级光分路器和末级光分路器之间可以采用多个层级；
水下光节点：所述的水下光节点包括有光节点外壳、有唯一识别码、数据处理模块、光复用器、解光复用器、光信号发射模块和光信号接收模块等，水下光节点通过光纤与光基站进行双向光信号传输，将需要传送到养殖设备陆上管理服务器的电信号转换成光信号通过光复用器转化成光信号，再经过光信号分配网络送到光基站；将光基站经过光信号分配网络传送来的光信号，通过解光复用器后转换成电信号。
2.根据权利要求1所述的适应海洋环境的光纤双向传输系统，其特征在于：所述的基站外壳由防盐渍侵蚀材料制成，可保证光基站在30米海水深处正常工作。
3.根据权利要求1所述的适应海洋环境的光纤双向传输系统，其特征在于：所述的光节点外壳由防盐渍侵蚀材料制成，可确保光节点产品在水下300米处仍能正常工作。
4.根据权利要求1所述的适应海洋环境的光纤双向传输系统，其特征在于：所述的网络外壳由防盐渍侵蚀材料制成，可确保光信号分配网络在水下50米处仍能正常工作。
5.根据权利要求1所述的用于海洋养殖光纤传输系统的光基站，其特征在于：所述的光基站布置在岸上，所述的光基站与养殖设备陆上管理服务器采用有线传输形式。
6.根据权利要求1所述的用于海洋养殖光纤传输系统的光基站，其特征在于：所述的光基站离岸布置，所述的光基站与养殖设备陆上管理服务器采用无线传输形式。
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