CN117395542B - 一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，包括：获取到主基站各舱的监测数据；获取到数据采集模块的环境参数数据和工作参数数据，并基于环境参数数据和工作参数数据，计算分析得到主基站各舱的表现系数；获取到数据分析模块的主基站该舱异常信号和主基站该舱正常信号，将主基站该舱异常信号标记为数值‑1，将主基站该舱正常信号标记为数值+1；从而将主基站各舱的数值进行相加求和，得到主基站舱体总值，主基站舱体总值可以为‑3、‑1、1或3；获取到信号处理模块的主基站整舱判定信号，对其主基站整舱情况进行故障分析；本发明可以得到目前主基站舱体之间情况，便于工作人员可以及时查找出问题，完成检修工作。
Description
技术领域
本发明涉及海底观测网技术领域，具体涉及一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统。
背景技术
通信系统是海底观测网的核心技术，目前成熟度最高的海底观测网通信系统依然以有线的海缆通信为主。完整观测网通信系统一般包括岸基站通信设备、海缆通信链路(含各类接头、分支器、中继器等)、海底基站通信设备(主基站、次基站)。目前，国内在海底观测网已有的东海海底观测试验网由岸基站、水下主基站(主接驳盒)、水下次基站(次接驳盒)和海缆组成。岸基站位于海岸线，是海底观测网的感知数据的最终存储点，同时也是海底观测网与外界陆地网络连接的窗口。岸基站通过海底光电复合缆与主接驳盒相连，主接驳盒上联岸基站，最大通信带宽为10Gbps；主接驳盒下联次接驳盒，主、次接驳盒之间通信带宽为1Gbps。主基站、次基站内均采用二层网络交换机并配插对应光模块来实现网络通信的收发；
现有技术中，水下主基站可以通过各个传感器对温湿度、压力、电压电流参数、气密性等参数进行参数，从而进行逐一比较判断，当前水下主基站工作情况，但是在对这些采集得到的数据难以进行整体有效分析，从而判断水下主基站是否存在故障，以及各舱体故障产生时，如何进行高效地判断，提高检修的速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，解决以下技术问题：在对这些采集得到的数据难以进行整体有效分析，从而判断水下主基站是否存在故障。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，主基站设置有监控管理系统，监控管理系统包括：
数据采集模块，获取到主基站各舱的监测数据，监测数据包括：主基站各舱的环境参数数据和工作参数数据；
其中，环境参数数据包括基舱温度值TJi、基舱湿度值SJi、基舱压力值PJi；工作参数数据包括基舱电压值UJi、基舱电流值IJi、基舱气密性值MJi；其中，i表示主基站各个舱体，i＝1、2、3；
数据分析模块，获取到数据采集模块的环境参数数据和工作参数数据，并基于环境参数数据和工作参数数据，计算分析得到基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi，再根据基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi，计算得到基舱表现系数XBJi，并与基舱表现系数阈值进行比较，生成主基站该舱异常信号或主基站该舱正常信号；
信号处理模块，获取到数据分析模块的主基站该舱异常信号和主基站该舱正常信号，将主基站该舱异常信号标记为数值-1，将主基站该舱正常信号标记为数值+1；从而将主基站各舱的数值进行相加求和，得到主基站舱体总值，主基站舱体总值为-3、-1、1或3；当主基站舱体总值为-1或1，则生成主基站整舱判定信号；
故障判定模块，获取到信号处理模块的主基站整舱判定信号，对其主基站整舱情况进行故障分析。
作为本发明进一步的方案：数据采集模块中1标记为海缆终端腔体，2标记为通信单元腔体，3标记为电力单元腔体。
作为本发明进一步的方案：基舱环境系数Xhi通过公式计算得到；其中，a1、a2、a3均为比例系数；TJBi为基舱温度预设值，SJBi为基舱湿度预设值，PJBi为基舱压力预设值。
作为本发明进一步的方案：基舱工作系数Xgi通过公式中计算得到；其中，a4、a5、a6均为比例系数，UJBi为基舱电压标准值，IJBi为基舱电流标准值，MJBi为基舱气密性标准值。
作为本发明进一步的方案：基舱表现系数XBJi通过公式中计算得到，其中，a7、a8均为比例系数。
作为本发明进一步的方案：若基舱表现系数XBJi≥基舱表现系数阈值时，则生成主基站该舱异常信号；
若基舱表现系数XBJi<基舱表现系数阈值时，则生成主基站该舱正常信号。
作为本发明进一步的方案：当主基站舱体总值为-3，则生成主基站整舱异常信号。
作为本发明进一步的方案：当主基站舱体总值为3，则生成主基站整舱正常信号。
作为本发明进一步的方案：故障判定模块包括第一故障判定模块；
第一故障判定模块，以时间节点为参照，获取到同一时刻的基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi，然后以基舱环境系数为横坐标，以基舱工作系数为纵坐标，构建二维坐标系，将同一时刻的基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi代入到二维坐标系中，得到坐标点，将坐标系中的所有坐标点连线，并绘制出第一影响曲线；
获取第一影响曲线的趋势，若第一影响曲线呈上升曲线，生成环境影响信号。
作为本发明进一步的方案：故障判定模块包括第二故障判定模块；
第二故障判定模块，获取到主基站各舱的基舱表现系数XBJi，通过公式ZYG＝|XBJ1-XBJ2|+|XBJ2-XBJ3|+|XBJ1-XBJ3|，计算得到各舱影响值ZYG；以时间节点为横坐标，以各舱影响值为纵坐标，构建二维坐标系，将得到不同时间节点的各舱影响值代入到二维坐标系中，得到坐标点，将坐标系中的所有坐标点连线，并绘制出第二影响曲线；
获取第二影响曲线的趋势，若第二影响曲线呈上升曲线，则表示主基站各舱体间故障存在着相互影响，生成舱体间影响信号。
本发明的有益效果：
本发明在主基站各舱设置监控管理系统，可以对主基站进行实时监测分析，得到各个基舱表现系数；然后根据各个基舱表现系数对主基站进行整体性判断是否存在异常，而在判定信号情况下，基于环境和工作情况以及各个舱体之间情况进行分析，从而得到目前主基站舱体之间情况，便于工作人员可以及时查找出问题，完成检修工作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明监控管理系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明为一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，高速率无中继远距离通信系统包括：岸基站、光电复合缆及附件、水下主基站/主接驳盒和水下次基站/次接驳盒；
岸基站包括：
网管型二层以太网交换机选用二层或三层的管理型以太网交换机并插配万兆SFP+光模块、千兆SFP光模块、100G/200G QSFP光模块；其上联管理服务器、分析/数据服务器、交换机/路由器，下联传输业务和管理业务端口，用于连接外部网络，实现对观测网系统的管理、业务数据转发；
OTU波长转化器用于10/100G信号转200G OTUC2信号，插配200G CFP2波分模块，CFP2模块采用相干光传输技术实现光传输，OTU波长转换器通过QSFP光模块上联网管型二层以太网交换机，通过CFP2波分模块下联合波器和解波器；
MUX合波器用于将CFP2光模块发出的光信号汇合在一起并耦合到同一根光纤中进行传输；
DEMUX解波器将水下设备上传的不同波长的光载波信号分开，由OTU作进一步处理以恢复原信号；
BA光放大器和PA光放大器选用EDFA掺铒光纤放大器，分别用于下行、上行光信号的放大，从而提高光信号的传输距离，放大器的增益、输入输出功率等参数型号根据实际情况选择，一般远距离传输选择增益18-25dB，为了提升系统可靠性，该系统的光放大器采用双路泵浦光源；
光电复合缆及附件包括：
岸端光电分离箱、主基站/主接驳盒端光电分离器分别用于将陆地光电复合缆和海底光电复合缆中的光路和电路分开，分开后分别连接通信设备和电源设备，光电分离箱/器的光损耗约1dB；
海底光电复合缆用于同时传输光信号和电能，复合缆的长度规格可根据不同工程情况具体配置，一般情况下远距离传输可选用低衰耗光纤(约0.15dB/km)；
海缆接头盒分别用于不同规格的光电复合缆的接头连接，接头盒的光损耗一般在0.07dB/个左右；
水下主基站/主接驳盒包括：
BA光放大器、PA光放大器、MUX合波器、DEMUX解波器、管理交换机、干/湿插拔连接器。BA光放大器和PA光放大器选用EDFA掺铒光纤放大器，分别用于上行、下行光信号的放大，从而提高光信号的传输距离，放大器的增益、输入输出功率等参数型号根据实际情况选择，一般远距离传输选择增益18-25dB；
MUX合波器用于将从各个次级基站的CFP2光模块发出的光信号汇合在一起并耦合到同一根光纤中进行传输；
DEMUX解波器将由岸基下发的不同波长的光载波信号分开并继续下发至各次基站；
管理交换机选用百/千兆二层管理型交换机，负责接入主基站/主接驳盒内的设备管理网口，需要通过下行链路汇聚至就近的次级基站的网管型二层以太网交换机中后随同主干传输上联至岸基站的管理服务器；管理网口一般接入包括光放大器、合解波器等通信模块的监控管理，主基站各舱的温湿度、压力、电压电流参数采集、漏水检测等相关电气电路的监控管理；
干/湿插拔连接器用于水下主基站/主接驳盒和次基站/次接驳盒的对接，可以灵活的实现不同次基站负载接入，采用湿插拔连接器时能够直接在深海海底操作ROV更换、接入或回收次级基站。
水下次基站/次接驳盒包括：
OTU波长转化器用于10/100G信号转200G OTUC2信号，插配200G CFP2波分模块，CFP2模块采用相干光传输技术实现光传输，OTU波长转换器通过CFP2波分模块上联主基站/主接驳盒的合波器和解波器，通过QSFP光模块下联网管型二层以太网交换机；
网管型二层以太网交换机选用二层管理型以太网交换机并插配万兆SFP+光模块、千兆SFP光模块、100G/200G QSFP光模块，用于传感器组、海底设备、三级接驳盒等末端海底观测设备和管理交换机的通信接入；
管理交换机选用百/千兆二层管理型交换机，负责接入次基站/次接驳盒内的设备管理网口，接入次基站内的网管型二层以太网交换机后随同主干传输上联至岸基站的管理服务器；管理网口一般接入包括OTU波长转换器等通信模块的监控管理，次基站的温湿度、压力、电压电流参数采集、漏水检测等相关电气电路的监控管理；
干/湿插拔连接器用于上联主基站/主接驳盒，下联各类传感器组、三级接驳盒、海底设备等，可以实现灵活的接入、回收、更换；
本发明中岸基站至主基站的无中继通信距离更远，在使用低衰耗光纤(约0.15dB/km)的情况下，可以实现280km以上的无中继主干通信距离(岸基至主基站)，50km以上的分支通信距离(主基站至次基站)，能够适用于更广阔的海底观测需求。在确保系统信噪比≥18的情况下，主干传输系统光路衰耗预算如下(岸基光放大器至主基站光放大器)：1+0.07+0.07+0.15*280+1＝44.14dB，分路光路衰耗预算如下(主基站合分波器至次基站CFP2光模块接收端)：0.5+50*0.15+0.5＝8.5dB。选用的CFP2光模块发送光功率最大一般可以达到0-3dBm、接收灵敏度一般可达-20dBm以上，合分波器的光衰耗约2dB左右，BA增益18dB，PA增益22dB。下行链路PA接收到的光功率约0-2+18-44.14＝-28.14dBm，PA的接收灵敏度可达-35dBm以上，能够满足；通过PA放大后输出的光功率约为-28.14+22＝-6.14dBm，至次基站CFP2光模块接收端输入光功率约为-6.14-8.5＝-14.64dBm，也能满足。上行链路BA处接收的光功率约为3-8.5-2＝-7.5dBm，BA的接收灵敏度一般可达-22dBm，能够满足；BA放大后输出的光功率约为-7.5+18＝10.5dBm，上行至PA处的光功率约为10.5-44.14＝-33.64dBm，PA接收灵敏度可达-35dBm，能够满足。
配置有合分波设备，可以实现波分复用，根据不同的需求配置最高可以支持96波的接入，单波速率可达200Gbps，每个次基站/次接驳盒占用1个波道，最终均接入主基站/主接驳盒进行合分波，主基站至岸基站的1纤对理论最大传输速率可达200G*96＝19200Gpbs(实际传输系统如果采用96波合波会有较高的插损和噪声，传输距离可能无法达到理想状态)；
每个次基站单波200Gbps的速率，搭配了多口以太网交换机，能够支持更多数量的海底负载设备、传感器组等接入，同时实现如深海声学水听器观测矩阵、海底水下机器人集群信息/能量交互阵列等大业务量海底观测网负载端应用需求。
实施例2
请参阅图1所示，基于上述实施例1，通过在主基站设置监控管理系统，对主基站各舱的温湿度、压力、电压电流参数采集、漏水检测等相关电气电路的监控管理；
该监控管理系统包括：
数据采集模块，获取到主基站各舱的监测数据，该主基站各舱包括海缆终端腔体、通信单元腔体、电力单元腔体；监测数据包括：主基站各舱的环境参数数据和工作参数数据；
其中，环境参数数据包括基舱温度值、基舱湿度值、基舱压力值，并分别标记为TJi、SJi、PJi；
工作参数数据包括基舱电压值、基舱电流值、基舱气密性值，并分别标记为UJi、IJi、MJi；
其中，i表示主基站各个舱体，i＝1、2、3；1标记为海缆终端腔体，2标记为通信单元腔体，3标记为电力单元腔体；
数据分析模块，获取到数据采集模块的环境参数数据和工作参数数据，并基于环境参数数据和工作参数数据，计算分析得到主基站各舱的表现系数；
该数据分析模块具体工作过程如下：
步骤1、将得到的基舱温度值TJi、基舱湿度值SJi、基舱压力值PJi，代入公式中，计算得到基舱环境系数Xhi；其中，a1、a2、a3均为比例系数，a1取值为0.65，a2取值为0.63，a3取值为0.69；TJBi为基舱温度预设值，SJBi为基舱湿度预设值，PJBi为基舱压力预设值；
步骤2、将得到的基舱电压值UJi、基舱电流值IJi、基舱气密性值MJi，代入公式中，计算得到基舱工作系数Xgi；其中，a4、a5、a6均为比例系数，a4取值为0.15，a5取值为0.13，a6取值为0.21，UJBi为基舱电压标准值，IJBi为基舱电流标准值，MJBi为基舱气密性标准值；
基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi的计算公式中标准值由本领域的技术人员根据实际情况进行设置；
步骤3、将基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi代入到公式中，计算得到基舱表现系数XBJi；其中，a7、a8均为比例系数，a7取值为0.25，a8取值为0.85；
步骤4：将得到的基舱表现系数XBJi与基舱表现系数阈值进行比较；
若基舱表现系数XBJi≥基舱表现系数阈值时，则生成主基站该舱异常信号；
若基舱表现系数XBJi<基舱表现系数阈值时，则生成主基站该舱正常信号；
其中，主基站该舱异常信号包括主基站海缆终端腔体异常信号、主基站通信单元腔体异常信号、主基站电力单元腔体异常信号；主基站该舱正常信号包括主基站海缆终端腔体正常信号、主基站通信单元腔体正常信号、主基站电力单元腔体正常信号；
基舱表现系数为对主基站各舱的温湿度、压力、电压电流参数采集、漏水检测的数据整体表现情况，其基舱表现系数的数值越大，表示基舱存在故障的概率越高，基舱表现系数的数值越高，表示基舱存在故障的概率越低；
本发明中主基站该舱异常信号表示通过对舱体内的参数数据进行计算分析，得到基舱表现系数不符合基站工作标准，基舱存在故障概率，主基站该舱正常信号表示通过对舱体内的参数数据进行计算分析，得到基舱表现系数符合基站工作标准，基舱不存在故障概率；
信号处理模块，获取到数据分析模块的主基站该舱异常信号和主基站该舱正常信号，将主基站该舱异常信号标记为数值-1，将主基站该舱正常信号标记为数值+1；从而将主基站各舱的数值进行相加求和，得到主基站舱体总值，主基站舱体总值可以为-3、-1、1或3；
当主基站舱体总值为-3，则生成主基站整舱异常信号；
当主基站舱体总值为-1或1，则生成主基站整舱判定信号；
当主基站舱体总值为3，则生成主基站整舱正常信号；
其中，主基站整舱异常信号表示为主基站各个舱体内的基舱表现系数均不符合基站工作标准，其对主基站进行及时检修；主基站整舱表现中级信号表示为主基站各个舱体内的基舱表现系数有的存在基站工作标准，有的不存在基站工作标准，主基站整舱正常信号表示为主基站各个舱体内的基舱表现系数均符合基站工作标准；
故障判定模块，获取到信号处理模块的主基站整舱判定信号，对其主基站整舱情况进行故障分析；其中，故障判定模块包括第一故障判定模块和第二故障判定模块；
第一故障判定模块具体工作过程如下：
步骤1、获取到基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi；以时间节点为参照，获取到同一时刻的基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi，使得基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi一一对应，然后以基舱环境系数为横坐标，以基舱工作系数为纵坐标，构建二维坐标系，将同一时刻的基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi代入到二维坐标系中，得到坐标点，将坐标系中的所有坐标点连线，并绘制出第一影响曲线；
步骤2：获取第一影响曲线的趋势，若第一影响曲线呈上升曲线，则表示基舱环境状况影响基座工作状况，生成环境影响信号；否则，表示基舱环境状况不影响基座工作状况，则生成非环境影响信号；
其中，基舱环境状况影响基座工作状况具体解释为：基舱温度值、基舱湿度值、基舱压力值的变化将会导致基舱电压值、基舱电流值、基舱气密性值的变化；
第二故障判定模块具体工作过程如下：
步骤1：获取到主基站各舱的基舱表现系数XBJi，通过公式ZYG＝|XBJ1-XBJ2|+|XBJ2-XBJ3|+|XBJ1-XBJ3|，计算得到各舱影响值ZYG；以时间节点为横坐标，以各舱影响值为纵坐标，构建二维坐标系，将得到不同时间节点的各舱影响值代入到二维坐标系中，得到坐标点，将坐标系中的所有坐标点连线，并绘制出第二影响曲线；
步骤2：获取第二影响曲线的趋势，若第二影响曲线呈上升曲线，则表示主基站各舱体间故障存在着相互影响，生成舱体间影响信号；否则，表示主基站各舱体间故障不存在着相互影响，生成非舱体间影响信号；
其中，主基站各舱体间故障存在着相互影响表示为其中某一个或两个存在故障的主基站舱体对其他不存在故障的主基站舱体产生影响，可能后续不存在故障的主基站舱体也将产生故障；
所有，当得到环境影响信号时，对主基站舱体的环境参数进行调节；当得到非环境影响信号，对主基站的整体进行排查；当得到舱体间影响信号时，对基舱表现系数最大的主基站舱体进行检查维修，当得到非舱体间影响信号时，对基舱表现系数超过基舱表现系数的主基站舱体进行检查维修。
实施例3
基于上述实施例2，本发明的监控管理系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一、获取到主基站各舱的监测数据；
步骤二、获取到数据采集模块的环境参数数据和工作参数数据，并基于环境参数数据和工作参数数据，计算分析得到主基站各舱的表现系数；
步骤三、获取到数据分析模块的主基站该舱异常信号和主基站该舱正常信号，将主基站该舱异常信号标记为数值-1，将主基站该舱正常信号标记为数值+1；从而将主基站各舱的数值进行相加求和，得到主基站舱体总值，主基站舱体总值可以为-3、-1、1或3；
步骤四、获取到信号处理模块的主基站整舱判定信号，对其主基站整舱情况进行故障分析。
本发明的工作原理：本发明通过MTBF等可靠性计算，判断该海底观测网通信系统的可靠性薄弱点是光放大器，为了提供系统的整体可靠性，采用EDFA双泵浦方案，通过在EDFA模块内置双路泵浦光源，故障时能切换至备用泵浦光源；
系统的水下节点采用主、次二级分布式设计，1个主基站/主接驳盒可支持N个次基站/次接驳盒的接入，每个次基站占用1个单独的主干传输波长，接入的次基站数量根据选配的合分波设备规格理论上最多可达96个(由于主基站的海底腔体结构尺寸等限制，可布置的插拔连接器数量有限，实际可接入次基站数量受其影响或少于96个)，海底观测点可以根据需求广泛分布，覆盖更大的观测区域；
主干传输光电层设备分离分散布置，避免单站点设备堆积而影响散热性能，降低单一站点的设备总功耗，使设备更好的适用于海底主次基站舱体的环境；
主次基站均配置干/湿插拔连接器，可针对不同的观测需求接入不同的负载，同时也方便负载的回收、检修、更换；
每个站点都配备管理交换机，并通过网口接通每个设备、板卡，网络可以联通至岸基站的管理服务器，所有设备、板卡均可通过网络进行监控和管理；
传输链路中配备高增益BA掺铒光纤光放大器、PA掺铒光纤光放大器，双向放大可以实现远距离光传输(采用0.15dB/km的低衰耗光纤时，预计最大无中继传输距离可达280km以上)，掺铒光纤光放大器的增益虽然低于拉曼放大器，但其成熟稳定的技术更适合海底观测网的工作环境。收发采用CFP2光模块，采用相关光传输技术搭配双向放大，可以实现200Gbps单波的高速远距离通信，即次级基站的接入带宽最大可达200Gbps，主基站处最多可支持96波的波分复用，即主基站至岸基的主干传输带宽理论最大可达200*96Gbps；
以及在主基站各舱设置监控管理系统，可以对主基站进行实时监测分析，得到各个基舱表现系数；然后根据各个基舱表现系数对主基站进行整体性判断是否存在异常，而在判定信号情况下，基于环境和工作情况以及各个舱体之间情况进行分析，从而得到目前主基站舱体之间情况，便于工作人员可以及时查找出问题，完成检修工作。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，包括主基站，主基站设置有监控管理系统，其特征在于，监控管理系统包括：
数据采集模块，获取到主基站各舱的监测数据，监测数据包括：主基站各舱的环境参数数据和工作参数数据；
其中，环境参数数据包括基舱温度值TJi、基舱湿度值SJi、基舱压力值PJi；工作参数数据包括基舱电压值UJi、基舱电流值IJi、基舱气密性值MJi；其中，i表示主基站各个舱体，i=1、2、3；
数据分析模块，基于环境参数数据和工作参数数据，计算分析得到基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi，再计算得到基舱表现系数XBJi，并与基舱表现系数阈值进行比较，生成主基站该舱异常信号或主基站该舱正常信号；
信号处理模块，将主基站该舱异常信号标记为数值-1，将主基站该舱正常信号标记为数值+1；将主基站各舱的数值进行相加求和，得到主基站舱体总值，主基站舱体总值为-3、-1、1或3；当主基站舱体总值为-1或1，则生成主基站整舱判定信号；
故障判定模块，获取到信号处理模块的主基站整舱判定信号，对其主基站整舱情况进行故障分析；
基舱环境系数Xhi通过公式计算得到；其中，a1、a2、a3均为比例系数；TJBi为基舱温度预设值，SJBi为基舱湿度预设值，PJBi为基舱压力预设值；
基舱工作系数Xgi通过公式中计算得到；其中，a4、a5、a6均为比例系数，UJBi为基舱电压标准值，IJBi为基舱电流标准值，MJBi为基舱气密性标准值；
基舱表现系数XBJi通过公式中计算得到，其中，a7、a8均为比例系数。
2.根据权利要求1所述的一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，其特征在于，数据采集模块中1标记为海缆终端腔体，2标记为通信单元腔体，3标记为电力单元腔体。
3.根据权利要求2所述的一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，其特征在于，若基舱表现系数XBJi≥基舱表现系数阈值时，则生成主基站该舱异常信号；
若基舱表现系数XBJi<基舱表现系数阈值时，则生成主基站该舱正常信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，其特征在于，当主基站舱体总值为-3，则生成主基站整舱异常信号。
5.根据权利要求1所述的一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，其特征在于，当主基站舱体总值为3，则生成主基站整舱正常信号。
6.根据权利要求1所述的一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，其特征在于，故障判定模块包括第一故障判定模块；
第一故障判定模块，以时间节点为参照，获取到同一时刻的基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi，然后以基舱环境系数为横坐标，以基舱工作系数为纵坐标，构建二维坐标系，将同一时刻的基舱环境系数Xhi和基舱工作系数Xgi代入到二维坐标系中，得到坐标点，将坐标系中的所有坐标点连线，并绘制出第一影响曲线；
获取第一影响曲线的趋势，若第一影响曲线呈上升曲线，生成环境影响信号。
7.根据权利要求6所述的一种用于海底观测网的高速率无中继远距离通信系统，其特征在于，故障判定模块还包括第二故障判定模块；
第二故障判定模块，获取到主基站各舱的基舱表现系数XBJi，通过公式，计算得到各舱影响值ZYG；以时间节点为横坐标，以各舱影响值为纵坐标，构建二维坐标系，将得到不同时间节点的各舱影响值代入到二维坐标系中，得到坐标点，将坐标系中的所有坐标点连线，并绘制出第二影响曲线；
获取第二影响曲线的趋势，若第二影响曲线呈上升曲线，则表示主基站各舱体间故障存在着相互影响，生成舱体间影响信号。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014197788A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本電気株式会社 | 海底光ケーブルシステム、監視情報集約型海底機器、システム監視方法、及びその監視用プログラム |
| CN108512717A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-09-07 | 中国科学院声学研究所 | 一种海底观测网主基站水下原位测试系统及方法 |
| JP2018157330A (ja) * | 2017-03-16 | 2018-10-04 | Kddi株式会社 | 障害判定装置及びその制御方法、プログラム、並びに光ファイバ通信システム |
| CN110138864A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 上海亨通海洋装备有限公司 | 一种海底观测网通信系统 |
| CN114221855A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-22 | 中航宝胜海洋工程电缆有限公司 | 一种基于冗余式接驳盒的海底观测网络系统 |
| WO2023025034A1 (zh) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置 |
-
2023
- 2023-10-10 CN CN202311307035.5A patent/CN117395542B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014197788A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本電気株式会社 | 海底光ケーブルシステム、監視情報集約型海底機器、システム監視方法、及びその監視用プログラム |
| JP2018157330A (ja) * | 2017-03-16 | 2018-10-04 | Kddi株式会社 | 障害判定装置及びその制御方法、プログラム、並びに光ファイバ通信システム |
| CN108512717A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-09-07 | 中国科学院声学研究所 | 一种海底观测网主基站水下原位测试系统及方法 |
| CN110138864A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 上海亨通海洋装备有限公司 | 一种海底观测网通信系统 |
| WO2023025034A1 (zh) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于海底观测网的实时供电与高速数据传输潜标装置 |
| CN114221855A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-22 | 中航宝胜海洋工程电缆有限公司 | 一种基于冗余式接驳盒的海底观测网络系统 |
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