CN205408023U - 一种水下光纤数传系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种水下光纤数传系统，分为水上部分和水下部分，水上部分包括工控机、高压直流电源模块、甲板光纤通信机和网络硬盘录像机，水下部分包括主控模块、整流模块、电源模块、光纤通信模块、波分复用模块、亮度调节模块、传感器模块、高度计、高清摄像机和水下照明灯，其中主控模块通过RS232协议与光纤通信模块以及传感器模块进行通信，通过CAN总线完成与亮度调节模块的通信，亮度调节模块连有水下照明灯，主控模块给亮度调节模块发送指令控制其模拟输出。本实用新型用于采用高清通信模块，视频的分辨率达到了1080i，使得能够更清楚地观察水下情况，进而提高海上工作效率，保存的高清视频可以更好地用于科学研究。

Description

一种水下光纤数传系统

技术领域

本实用新型属于海洋信息技术领域，特别地涉及一种水下光纤数传系统。

背景技术

水下光纤数传系统可以在具有水下可视和水下视频监控需求的设备上应用，比如电视抓斗、深海光缆拖体、深海岩芯取样钻机、底质取样器、深海生物直视取样、深海沉积物高保真直视取样装置等。目前这些设备普遍用的都是标清的摄像系统，分辨率为720x576左右，海上数据处理人员可能因为图像不清晰，造成错过重要数据信号，错失海底重大发现。采用了高清视频光纤数传系统之后，视频的分辨率达到了1080i，视频更清晰效果更好，能够更清楚地观察水下情况，并能够录下水下的高清视频，进而提高海上工作效率，另外保存的高清视频可以更好地用于科学研究。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种水下光纤数传系统，用于采用高清通信模块，视频的分辨率达到了1080i，使得能够更清楚地观察水下情况，进而提高海上工作效率，保存的高清视频可以更好地用于科学研究。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种水下光纤数传系统，分为水上部分和水下部分，水上部分包括工控机、高压直流电源模块、甲板光纤通信机和网络硬盘录像机，水下部分包括主控模块、整流模块、电源模块、光纤通信模块、波分复用模块、亮度调节模块、传感器模块、高度计、至少一路高清摄像机和至少一路水下照明灯，其中主控模块通过RS232协议与光纤通信模块以及传感器模块进行通信，通过CAN总线完成与亮度调节模块的通信，亮度调节模块连有水下照明灯，主控模块给亮度调节模块发送指令控制其模拟输出，达到多档位亮度调节的效果，高清摄像头将高清视频传输给光纤通信模块，波分复用模块将光纤通信模块传入的高清视频信号和一路串口通信信号合成一路由光电复合缆传送到水上部分，甲板光纤通信机经光电复合缆、波分复用模块、光纤通信模块实现和主控模块的控制量和信号量的传输，工控机和甲板光纤通信机进行控制量和测量数据的传输，工控机和网络硬盘录像机之间进行网络视频信号量的传输，甲板光纤通信机将高清视频传输给网络硬盘录像机。

优选地，所述电源模块进一步包括300V/DC转24V/DC模块和24V/DC转5V/DC模块，高压直流电源模块将300V/AC转化成300V/DC通过光电复合缆传至水下部分，经整流模块到电源模块，此处整流模块可以避免电源正负极接反给整个水下系统带来的危害，电源模块将300V/DC电源转化成24V直流电给主控模块、亮度调节模块、两路水下灯供电，然后将24V转化成5V直流电给光纤通信模块供电。

优选地，所述光纤通信模块包含三个光纤通信机，其中两个高清光纤通信机包含用于连接高清摄像头高清视频接口，另一个普通数据光纤通信机包含一个用于和主控模块通信串口接口，三个光纤通信机都包含用于和波分复用模块之间光信号的传输的光纤接口。

优选地，所述传感器模块包含多个传感器接口。

优选地，所述波分复用模块包含波分复用板和PLC-Splitter，波分复用板将光纤通信模块传入的高清视频信号和串口通信信号合成一路，经PLC-Splitter将光信号进行分支后由光电复合缆传送到水上部分，经过甲板光纤通信机处理后把视频显示在工控机上。

优选地，所述亮度调节模块包括亮度调节控制电路、运算放大器电路和电源转换电路，电源转换电路转换成的正负9V电源给运算放大器电路的双极性运放OP07供电，主控模块通过CAN给亮度调节控制电路发送指令，所述亮度调节芯片接收命令后经过DA转换，由OP07输出0-5V模拟电压，用于水下灯多档位亮度调节。

优选地，所述电源转换电路进一步包括24V转9V电路，9V转3.3V电路以及3V基准电压产生电路，24V转9V电路采用了TPS5430电源转换芯片。

优选地，进一步包括用于放置水下部分的密封耐压舱，水下光纤数传系统的水下电路板设置于密封耐压舱的分层设置的电路板固定架上，所述密封耐压舱的环筒外设置有用于防止在光纤调试过程中损坏光纤的保护盖，环筒上设置有若干方便走线的过线槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型设计了高清视频传输通道，可以将水下的相关信息直观高清的传输到甲板上并保存起来，为海洋科学研究提供了一个进步的阶梯。

(2)亮度调节模块中的24V转9V电路采用了TPS5430电源转换芯片，它使得整个系统体积减小，发热量降低，工作效率提高。

(3)亮度调节模块有多个档位用于调节水下灯的亮度，一方面可以保证其在水下地正常工作，另一方面可以更好地在甲板上调试，最大程度得适应了水下和水上环境。

(4)相较于一般的普通密封耐压舱，本实用新型考虑到光纤在调试过程中容易受到损坏，特意设计了一个保护盖，使得密封耐压舱的安全性更高，适用性更广。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种水下光纤数传系统的原理框图；

图2为本实用新型实施例的一种水下光纤数传系统的水下系统示意图；

图3为本实用新型实施例的一种水下光纤数传系统的亮度调节模块原理图；

图4为本实用新型实施例的一种水下光纤数传系统的亮度调节模块中电源转换电路的原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

实施例1

参见图1与图2，所示分别为本实用新型实施例的一种水下光纤数传系统的结构原理图以及水下光纤数传系统的水下系统示意图，分为水上部分10和水下部分20，水上部分10包括工控机101、高压直流电源模块102、甲板光纤通信机103和网络硬盘录像机104，水下部分20包括主控模块201、整流模块202、电源模块203、光纤通信模块204、波分复用模块205、亮度调节模块206、传感器模块207、高度计208、至少一路高清摄像机209和至少一路水下照明灯210，其中主控模块201通过RS232协议与光纤通信模块204以及传感器模块207进行通信，通过CAN总线完成与亮度调节模块206的通信，亮度调节模块206连有水下照明灯210，主控模块201给亮度调节模块206发送指令控制其模拟输出，达到多档位亮度调节的效果，高清摄像机209将高清视频传输给光纤通信模块204，波分复用模块205将光纤通信模块204传入的两路高清视频信号和一路串口通信信号合成一路信号由光电复合缆传送到水上部分10，甲板光纤通信机103经光电复合缆、波分复用模块、光纤通信模块实现和主控模块的控制量和信号量的传输，工控机101和甲板光纤通信机103进行控制量和测量数据的传输，工控机和网络硬盘录像机之间进行网络视频信号量的传输，甲板光纤通信机将高清视频传输给网络硬盘录像机。两路高清摄像头用于观察水下情况，采集高清视频。高度计用于显示水下设备离海底的高度，水下灯给水下照明提供条件。

一具体应用实例中，电源模块203进一步包括300V/DC转24V/DC模块和24V/DC转5V/DC模块，高压直流电源模块将300V/AC转化成300V/DC通过光电复合缆传至水下部分，经整流模块到电源模块，此处整流模块可以避免电源正负极接反给整个水下系统带来的危害，电源模块将300V/DC电源转化成24V直流电给主控模块、亮度调节模块、水下灯供电，然后将24V转化成5V直流电给光纤通信模块供电，并且采取了降压隔离处理，能够起到浪涌隔离保护的作用，大大增强了系统的工作稳定性，在电源模块中将信号电和功率电分开，能防止在使用大功率设备时，尤其是设备刚开启瞬间所带来的巨大电流对系统正常运行的影响。

具体应用实例中，整流模块包括高级桥式整流芯片，用于完成交流电向直流电的转换，整流模块连接电源模块，可将船载交流电转换为电源模块所需的300V直流输入电压，提供稳定的直流输出电压和小于20mV的纹波，能有效的为后级电路提供稳定的电压工作环境，提高ADC(模拟信号转换为数字信号的转换器)数据的采样精度。

具体应用实施例中，光纤通信模块包含三个光纤通信机，其中两个高清光纤通信机包含用于连接高清摄像头高清视频接口，另一个普通数据光纤通信机包含一个用于和主控模块通信串口接口，三个光纤通信机都包含用于和波分复用模块之间光信号的传输的光纤接口。

具体应用实例中，传感器模块包含多个传感器接口，可以接水深传感器、GPS传感器等。

具体应用实例中，波分复用模块包含波分复用板和PLC-Splitter，波分复用板将光纤通信模块传入的高清视频信号和串口通信信号合成一路，经PLC-Splitter将光信号进行分支后由光电复合缆传送到水上部分，经过甲板光纤通信机处理后把视频显示在工控机上。

参见图3，亮度调节模块包括亮度调节控制电路、运算放大器电路和电源转换电路，电源转换电路转换成的正负9V电源给运算放大器电路的双极性运放OP07供电，主控模块通过CAN给亮度调节控制电路发送指令，所述亮度调节芯片接收命令后经过DA转换，由OP07输出0-5V模拟电压，用于水下灯多档位亮度调节。

参见图4，电源转换电路进一步包括24V转9V电路，9V转3.3V电路以及3V基准电压产生电路。24V转9V电路采用了TPS5430电源转换芯片，它使得整个系统体积减小，发热量降低，工作效率提高。

实施例2

参见图2，在实施例1的基础上，进一步包括用于放置水下部分的密封耐压舱，水下光纤数传系统的控制电路板设置于密封耐压舱的分层设置的电路板固定架上，密封耐压舱的环筒外设置有用于防止在光纤调试过程中损坏光纤的保护盖，环筒上设置有若干方便走线的过线槽。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下光纤数传系统，分为水上部分和水下部分，其特征在于，水上部分包括工控机、高压直流电源模块、甲板光纤通信机和网络硬盘录像机，水下部分包括主控模块、整流模块、电源模块、光纤通信模块、波分复用模块、亮度调节模块、传感器模块、高度计、至少一路高清摄像机和至少一路水下照明灯，其中主控模块通过RS232协议与光纤通信模块以及传感器模块进行通信，通过CAN总线完成与亮度调节模块的通信，亮度调节模块连有水下照明灯，主控模块给亮度调节模块发送指令控制其模拟输出，达到多档位亮度调节的效果，高清摄像头将高清视频传输给光纤通信模块，波分复用模块将光纤通信模块传入的高清视频信号和一路串口通信信号合成一路由光电复合缆传送到水上部分，甲板光纤通信机经光电复合缆、波分复用模块、光纤通信模块实现和主控模块的控制量和信号量的传输，工控机和甲板光纤通信机进行控制量和测量数据的传输，工控机和网络硬盘录像机之间进行网络视频信号量的传输，甲板光纤通信机将高清视频传输给网络硬盘录像机。

2.如权利要求1所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述电源模块进一步包括300V/DC转24V/DC模块和24V/DC转5V/DC模块，高压直流电源模块将300V/AC转化成300V/DC通过光电复合缆传至水下部分，经整流模块到电源模块，电源模块将300V/DC电源转化成24V直流电给主控模块、亮度调节模块、两路水下灯供电，然后将24V转化成5V直流电给光纤通信模块供电。

3.如权利要求1所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述光纤通信模块包含三个光纤通信机，其中两个高清光纤通信机包含用于连接高清摄像头高清视频接口，另一个普通数据光纤通信机包含一个用于和主控模块通信串口接口，三个光纤通信机都包含用于和波分复用模块之间光信号的传输的光纤接口。

4.如权利要求1所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述传感器模块包含多个传感器接口。

5.如权利要求1至4任一所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述波分复用模块包含波分复用板和PLC-Splitter，波分复用板将光纤通信模块传入的高清视频信号和串口通信信号合成一路，经PLC-Splitter将光信号进行分支后由光电复合缆传送到水上部分，经过甲板光纤通信机将视频显示在工控机上。

6.如权利要求1所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述亮度调节模块包括亮度调节控制电路、运算放大器电路和电源转换电路，电源转换电路转换成的正负9V电源给运算放大器电路的双极性运放OP07供电，主控模块通过CAN给亮度调节控制电路发送指令，所述亮度调节芯片接收命令后经过DA转换，由OP07输出模拟电压0-5V输出，用于水下灯多档位亮度调节。

7.如权利要求6所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述电源转换电路进一步包括24V转9V电路，9V转3.3V电路以及3V基准电压产生电路。

8.如权利要求7所述的水下光纤数传系统，其特征在于，所述24V转9V电路采用TPS5430电源转换芯片。

9.如权利要求1至4或6至8任一所述的水下光纤数传系统，其特征在于，进一步包括用于放置水下部分的密封耐压舱，水下光纤数传系统的水下电路板设置于密封耐压舱的分层设置的电路板固定架上，所述密封耐压舱的环筒外设置有用于防止在光纤调试过程中损坏光纤的保护盖，环筒上设置有若干方便走线的过线槽。