CN112127873A - 一种可燃冰开采的通信监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可燃冰开采的通信监测系统，解决了可燃冰开采过程中的通信监测问题，其技术方案要点是设立监测电路监测可燃冰层气体含量和压力的变化，并将变化通过通信模块反馈到通信控制模块实时作出调整，通信控制模块将变化信息传输给微界面监测模块，微界面监测模块再作出相应调整，完成整体的通信监测。
Description
技术领域
本公开涉及一种监测系统,尤其涉及一种可燃冰开采的通信监测系统。
背景技术
可燃冰分布在深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。目前全球已探明可燃冰的资源量相当于传统石燃料碳总量的两倍，且其天然气含量是天然气资源量的60倍，具有重大的开采价值。因可燃冰的形成条件为高压低温，一旦失压或温度升高，可燃冰就会变成气体，一般利用可燃冰在升温时分解的特性，使其由固态分解出天然气蒸汽再输送至地面收集平台，从而完成对可燃冰的开采。
开采的过程绝大部分都是在海底可燃冰层进行，需要将开采信息实时的传输至海平面控制中心，因而具备一个完善的通信监测系统是非常必要的。
发明内容
本公开的目的是提供一种可燃冰开采的通信监测系统，解决可燃冰开采过程中的通信问题。
本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种可燃冰开采的通信监测系统，包括电源模块、通信控制模块、串行通信线、发送模块、接收模块、信号处理模块、通信模块和监测电路，所述通信控制模块通过所述串行通信线与所述发送模块和所述接收模块连接，所述监测电路通过通信模块与所述通信控制模块连接，所述监测电路包括气体检测电路和压力检测电路；所述通信监测系统还包括微界面监测模块，所述微界面监测模块包括温度检测电路，并与所述通信控制模块连接。
进一步地，所述信号处理模块包括A/D转换模块、RF放大模块和降噪模块。
进一步地，所述通信监测系统还包括I/O扩展模块，所述I/O扩展模块通过所述通信模块与所述通信控制模块连接。
优选地，所述I/O扩展模块包括水下摄像模块和水下定位模块。
进一步地，所述气体检测电路包括接收器、滤波器、放大器和比较器。优选地，所述比较器包括传感器、存储单元和A/D转换单元。
优选地，所述气体检测电路至少有三个。
优选地，所述气体检测电路包括氧气检测电路、二氧化碳检测电路和天然气检测电路。
综上所述，本公开的有益效果在于：设立监测电路监测可燃冰层气体含量和压力的变化，并将变化通过通信模块反馈到通信控制模块实时作出调整，通信控制模块将变化信息传输给微界面监测模块，微界面监测模块再作出相应调整，完成整体的通信监测。
附图说明
图1是本公开系统框架图；
图2为氧气检测电路框架图；
图3为滤波器实施电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开作进一步详细说明。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“之间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
同样，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本公开可燃冰的开采需要用到微界面发生器和混合器主体，使用微界面发生器产生天然气微气泡，再将天然气微气泡注入到混合器主体，与混合器主体内的饱和盐水充分混合反应，将反应后的饱和盐水加热输送至海底可燃冰层完成开采。微界面监测模块主要用来监测微界面发生器和混合器主体的反应情况，包括有温度检测电路，若通信控制模块反馈给微界面监测模块的信息为：氧气和二氧化碳的含量变化不大，天然气含量也只有小幅增加，说明海底可燃冰层的分解较少，需要温度检测电路对温度进行调整，温度调整完成后再将信号传输给通信控制模块。
其中，微界面发生器为为气泡破碎器和/或液滴破碎器，包括机械微结构和/或湍流微结构，通过微通道作用方式、场力作用方式以及机械能作用方式，或者这三种方式的任意组合，将多相反应介质中的气相和/或液相破碎成直径为微米级的微气泡和/或微液滴。混合器主体为气-液、液-液、液-固、气-液-液、气-液-固以及液-液-固多相反应介质的混合腔室，混合器主体包括釜式混合器、管式混合器、塔式混合器、固定床混合器或流化床混合器等。
因而在可燃冰开采过程中，通信模块需要实时将开采过程中的信息反馈给通信控制模块，通信控制模块再根据反馈的信息决定是否需要作出调整。本公开的通信监测系统包括电源模块、通信控制模块、微界面监测模块、串行通信线、发送模块、接收模块、信号处理模块、通信模块和监测电路，如图1所示。其中，通信控制模块通过串行通信线与发送模块和接收模块连接，监测电路通过通信模块与通信控制模块连接，监测电路包括气体检测电路和压力检测电路，微界面监测模块包括温度检测电路。
气体检测电路一般包括氧气检测电路、二氧化碳检测电路和天然气检测电路，如图2所示，以氧气检测电路为例，包括接收器、滤波器、放大器和比较器，其中比较器包括氧气传感器、存储单元和A/D转换单元。接收器接收气流，过滤器过滤除氧气外的其他气体，经放大器处理后输入到比较器，比较器中的氧气传感器先将氧气分子转换为电信号，A/D转换单元再将电信号转换为数字信号，数字信号的大小相对于存储单元预设的氧气分子的阈值。在这里，若氧气分子的数字信号低于阈值，将比较结果通过通信模块传输至接收模块，再由接收模块传送给通信控制模块。
同样，二氧化碳监测电路和天然气检测电路的工作原理一样，将不同气体的阈值预先设置在存储单元即可。图3为气体检测电路中滤波电路的实施方式之一，电路中由R1、R2、R3、R4、C1、C2和运放组成滤波电路，在电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈；当信号频率趋于零时，C1的电抗趋于无穷大，正反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，C2的电抗趋于零；这样就保证了当信号频率在趋于零和无穷大之间的任何一个值，滤波电路都可以正常提取相应的电信号。
串行通信线建立发送模块、接收模块和通信控制模块之间的通信，以确保彼此之间是否正常的执行串行通信。信号处理模块包括A/D转换模块、RF放大模块和降噪模块，发送模块、接收模块和通信模块都与信号处理模块连接。
同时通信模块还连接I/O扩展模块，I/O扩展模块可以包括多个扩展槽，连接有水下摄像模块和水下定位模块等，若还需要监测可燃冰层其他信息，可以继续通过I/O扩展模块添加待监测模块。
以上为本公开示范性实施例之一，本公开的保护范围由权利要求书及其等效物确定。
Claims (8)
1.一种可燃冰开采的通信监测系统，包括电源模块、通信控制模块、串行通信线、发送模块、接收模块、信号处理模块、通信模块和监测电路，所述通信控制模块通过所述串行通信线与所述发送模块和所述接收模块连接，所述监测电路通过通信模块与所述通信控制模块连接，其特征在于，所述监测电路包括气体检测电路和压力检测电路；所述通信监测系统还包括微界面监测模块，所述微界面监测模块包括温度检测电路，并与所述通信控制模块连接。
2.如权利要求1所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括A/D转换模块、RF放大模块和降噪模块。
3.如权利要求1所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述通信监测系统还包括I/O扩展模块，所述I/O扩展模块通过所述通信模块与所述通信控制模块连接。
4.如权利要求3所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述I/O扩展模块包括水下摄像模块和水下定位模块。
5.如权利要求1所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述气体检测电路包括接收器、滤波器、放大器和比较器。
6.如权利要求5所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述比较器包括传感器、存储单元和A/D转换单元。
7.如权利要求6所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述气体检测电路至少有三个。
8.如权利要求7所述的一种可燃冰开采的通信监测系统，其特征在于，所述气体检测电路包括氧气检测电路、二氧化碳检测电路和天然气检测电路。
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