CN110212992A - 基于光纤通信的水下数据传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤通信的水下数据传输系统。本发明一种基于光纤通信的水下数据传输系统，包括：海底路由器模块；平台上部设备通过脐带缆连接光电分离器，分为电水密缆和光水密缆再连接到海底路由模块的腔体；海底路由模块的腔体的输入通过电水密连接器传送能量供电，通过光水密连接器通信；海底路由模块的腔体的输出通过电水密连接器供电和通信连接到负载。本发明的有益效果：将对水下油气生产系统监测产生的数据进行传输，实现水下油气生产过程的在线监测，保障水下油气生产的安全运行。

Description

基于光纤通信的水下数据传输系统
技术领域
本发明属于水下油气生产领域，涉及一种应用于水下生产在线观测，但可拓展至水下警戒探测、水下系统通讯、水下水声探测等的水下数据传输系统设计。用于在水下环境进行高可靠性的能量和通信信息传输，实现在线监测水下环境的情况。
背景技术
水下生产系统是海上深水油气田开发的关键，想要了解水下生产系统的生产状态，水下生产系统所处海域的水文气象情况，实现生产数据在线监测、环境监测等数据的监测以及实时传输，来实现对水下生产系统的全生命周期可靠性保障和故障诊断尤为重要。由于水下生产系统都固定在海床上，想要了解水下生产系统的安全情况多数情况下只能使用ROV来对水下生产系统进行巡检，此外水下生产系统所在海域的过往船只的拖网作业和抛锚也会对水下生产造成一定的伤害，如何实现对水下生产系统的安全监测也尤为重要，它承担着安全有效控制水下生产系统、保证海洋石油安全、可靠开发的重任。
传统技术存在以下技术问题：
由于目前深水油气田开发所采用的数据传输方式为电缆通信方式，电缆通信为窄带宽、低速率的通信模式，在数据传输速率和数据传输量上都受到一定的限制。随着开采系统复杂程度增加，对于水下油气生产系统整体监测的通信带宽需求也日益增加。这就要突破现有基于电缆通信模式，引入光纤作为快速、稳定可靠安全大容量的水下生产系统通信与控制系统平台的基础链路。基于光纤通信能实现大数据的实时传输，通过大数据的分析处理，可以构建安全监测和故障诊断系统，对水下生产系统实现油气生产动态信息的在线监测、环境监测、故障诊断以及安全分析，对外部风险进行提前预警，解决水下生产系统全生命周期可靠性保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于光纤通信的水下数据传输系统，将对水下油气生产系统监测产生的数据进行传输，实现水下油气生产过程的在线监测，保障水下油气生产的安全运行。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光纤通信的水下数据传输系统，包括：海底路由器模块；
平台上部设备通过脐带缆连接光电分离器，分为电水密缆和光水密缆再连接到海底路由模块的腔体；海底路由模块的腔体的输入通过电水密连接器传送能量供电，通过光水密连接器通信；海底路由模块的腔体的输出通过电水密连接器供电和通信连接到负载。
本发明的有益效果：
将对水下油气生产系统监测产生的数据进行传输，实现水下油气生产过程的在线监测，保障水下油气生产的安全运行。
在其中一个实施例中，海底路由模块采用双路冗余备份设计。
在其中一个实施例中，所述负载包括SIIM或者SCM。
在其中一个实施例中，所述海底路由模块包含耐压密封腔体、水密连接器、电源监测控制模块、电压变换模块、主制器、转换板和交换机；所述水密连接器分为电水密连接器和光水密连接器；平台的高压电通过电水密连接器供电给海底路由模块；光纤信号通过光水密连接器与海底路由模块通信；光纤信号分为两主两备风别与交换机和交换机通信；高压电通过电源检测控制模块在通过电压变换模块转换为低压给控制器/和交换机供电。
在其中一个实施例中，电源检测控制模块包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制等功能；这些采样值和控制信号与控制器通信。
在其中一个实施例中，电源检测控制模块和电源检测控制模块输出备份给负载SIIM供电。
在其中一个实施例中，控制器检测和控制电源检测控制模块和电源检测控制模块的状态，并通过网口与交换机通信。
在其中一个实施例中，高压电通过电源检测控制模块在通过电压变换模块转换为低压给控制器/和交换机供电。
在其中一个实施例中，控制器和控制器通过内部CAN/RS等通信协议相互通信。
在其中一个实施例中，交换机一个网口和交换机一个网口备份和负载SIIM通信。
附图说明
图1是本发明基于光纤通信的水下数据传输系统的结构示意图。
图2是本发明基于光纤通信的水下数据传输系统中海底路由器模块的结构示意图。
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。
本发明的水下数据传输系统，水下数据传输系统为海底路由器模块SRM(SubseaRouter Module)。
平台上部设备通过脐带缆1连接光电分离器2，分为电水密缆3和光水密缆4再连接到SRM的腔体13。
SRM的腔体13的输入通过电水密连接器3传送能量供电，通过光水密连接器4通信。
SRM的腔体13的输出通过电水密连接器供电和通信连接到负载等设备。
本发明具体通过电水密连接器9连接到SIIM(观测设备插座模块)7的电水密连接器8。
本发明具体通过电水密连接器10连接到SCM(副载波复用)11的电水密连接器10。
本发明不局限与SIIM 7和SCM 11，还可以扩展接其他的负载。
SRM采用双路冗余备份设计。双路供电冗余备份设计和双路通信冗余备份设计，极大的增加了系统的可靠性。
SRM中包含耐压密封腔体、水密连接器、电源监测控制模块、电压变换模块、主制器、转换板和交换机等。水密连接器分为电水密连接器和光水密连接器；
平台的高压电通过电水密连接器6供电给SRM。
光纤信号通过光水密连接器5与SRM通信；光纤信号分为两主两备风别与交换机34和交换机35通信。
高压电通过电源检测控制模块21在通过电压变换模块29转换为低压给控制器30/31和交换机34供电。
电源检测控制模块21包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制等功能；这些采样值和控制信号与控制器30通信。
电源检测控制模块22包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制、接地检测等功能；这些采样值和控制信号与控制器31通信；将输入电源通过这些模块处理再将电源传输到转换板。
电源检测控制模块23包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制、接地检测等功能；这些采样值和控制信号与控制器31通信；将输入电源通过这些模块处理再将电源传输到转换板。
控制器30检测和控制电源检测控制模块21和电源检测控制模块27的状态，并通过网口与交换机34通信。
控制器31检测和控制电源检测控制模块22和电源检测控制模块23的状态，并通过网口与交换机34通信。
控制器30和控制器31通过内部CAN/RS485等通信协议相互通信。
高压电通过电源检测控制模块24在通过电压变换模块20转换为低压给控制器32/33和交换机35供电。
电源检测控制模块24包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制等功能；这些采样值和控制信号与控制器32通信。
电源检测控制模块25包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制、接地检测等功能；这些采样值和控制信号与控制器33通信；将输入电源通过这些模块处理再将电源传输到转换板。
电源检测控制模块26包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制、接地检测等功能；这些采样值和控制信号与控制器33通信；将输入电源通过这些模块处理再将电源传输到转换板。
控制器32检测和控制电源检测控制模块24和电源检测控制模块29的状态，并通过网口与交换机34通信。
控制器33检测和控制电源检测控制模块25和电源检测控制模块26的状态，并通过网口与交换机35通信。
控制器32和控制器33通过内部CAN/RS485等通信协议相互通信。
控制器30和控制器32通过CAN/RS485/仲裁信号等通信协议相互通信。
交换机34和交换机35通过网口通信。
电源检测控制模块22和电源检测控制模块25输出备份给负载SIIM 7供电。
交换机34一个网口和交换机35一个网口备份和负载SIIM 7通信。
电源检测控制模块23和电源检测控制模块26输出备份给负载SCM 11供电。
交换机34一个网口和交换机35一个网口备份和负载SCM 11通信。
两套系统通过控制器30和控制器32相互通信来判断什么部分有问题，在通过系统的智能切换系统来隔离出问题部分。
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 (10)

1.一种基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，包括：海底路由器模块；
平台上部设备通过脐带缆连接光电分离器，分为电水密缆和光水密缆再连接到海底路由模块的腔体；海底路由模块的腔体的输入通过电水密连接器传送能量供电，通过光水密连接器通信；海底路由模块的腔体的输出通过电水密连接器供电和通信连接到负载。
2.如权利要求1所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，海底路由模块采用双路冗余备份设计。
3.如权利要求1所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，所述负载包括SIIM或者SCM。
4.如权利要求1所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，所述海底路由模块包含耐压密封腔体、水密连接器、电源监测控制模块、电压变换模块、主制器、转换板和交换机；所述水密连接器分为电水密连接器和光水密连接器；平台的高压电通过电水密连接器供电给海底路由模块；光纤信号通过光水密连接器与海底路由模块通信；光纤信号分为两主两备风别与交换机和交换机通信；高压电通过电源检测控制模块在通过电压变换模块转换为低压给控制器/和交换机供电。
5.如权利要求4所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，电源检测控制模块包含电压检测、电流检测、过流保护、继电器控制等功能；这些采样值和控制信号与控制器通信。
6.如权利要求4所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，电源检测控制模块和电源检测控制模块输出备份给负载SIIM供电。
7.如权利要求4所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，控制器检测和控制电源检测控制模块和电源检测控制模块的状态，并通过网口与交换机通信。
8.如权利要求4所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，高压电通过电源检测控制模块在通过电压变换模块转换为低压给控制器/和交换机供电。
9.如权利要求4所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，控制器和控制器通过内部CAN/RS等通信协议相互通信。
10.如权利要求4所述的基于光纤通信的水下数据传输系统，其特征在于，交换机一个网口和交换机一个网口备份和负载SIIM通信。
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