CN205985826U - 一种中低压供电的水下观测网接驳盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中低压供电的水下观测网接驳盒，包括主接驳盒和次级接驳盒，次级接驳盒包括电源腔和控制腔，电源腔内包括电能变换模块，控制腔内包括通信单元，主控单元，电源腔状态监测单元，控制腔状态监测单元，对时单元和若干输出端口，电能变换模块将中压直流电转换为低压直流电，通信单元的输入端连接有主接驳盒，对主接驳盒接入的通讯信号进行分配，并将通讯信号接入各输出端口。本实用新型的接驳盒基于直流变换的电能分配和供给方式可应用在海底观测网上；独立端口的过电压、过电流和接地故障的诊断和隔离可提高系统的整体可靠性；模块化的封装结构可降低成本并提高了系统的可维护性。

Description

一种中低压供电的水下观测网接驳盒

技术领域

本实用新型属于一种海底监测设备，具体涉及一种中低压供电的水下观测网接驳盒。

背景技术

对于海底观测网络来讲，电能可从陆地岸基站通过骨干网以直流高压电流的形式输送到海底的观测系统。由于各个观测设备所需电能情况不同，不能使用统一的光电缆传来的电能，需要对输送来的高压电进行变压处理，因此需要接驳盒作为中间环节进行转换和分配。采用接驳盒技术为整个海底观测网络的设计、安装、运行和维护提供了极大的便利。它不仅为信号的处理、控制盒管理提供了一个集中的站点，同时为观测设备插座模块提供了接口（可借助水下机器人ROV在海底接驳盒上直接对观测设备插座模块进行热插拔），还为海底观测网络的电能的低功率输送、转换、分配与管理提供了可能。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种中低压供电的水下观测网接驳盒，通过独立端口的过电压、过电流和接地故障的诊断和隔离可提高系统的整体可靠性；模块化的封装结构可降低成本并提高了系统的可维护性 。

技术方案：本实用新型所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，包括主接驳盒和次级接驳盒，所述次级接驳盒包括电源腔和控制腔，所述主接驳盒的输出端与电源腔的输入端、电源腔的输出端与控制腔的输入端均通过水密缆连接，所述主接驳盒的输出端与控制腔的输入端还通过信号传输缆连接；

所述电源腔内包括电能变换模块，所述控制腔内包括通讯单元，主控单元，电源腔状态监测单元，控制腔状态监测单元，对时单元和若干输出端口，所述电能变换模块将中压直流电转换为低压直流电，电能变换模块的输出端与控制腔的输入端连接，为控制腔内的通讯单元、主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块和对时单元提供电能；

所述主接驳盒输出端通过信号传输缆与控制腔内的通讯单元连接，所述通讯单元对通讯信号进行分配，供给主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块及对时单元使用，所述通讯单元还连接有各输出端口；

所述主控单元分别与所述通讯单元、源腔状态监测单元、控制腔状态监测单元、对时单元电连接。

进一步的，所述主控单元完成下位机的主要逻辑控制和通讯，包括主控芯片、通讯接口和输入输出模块。

进一步的，所述电源腔状态监测单元实现对电源腔内部的温度、漏水状态的检测以及与负载相连的接口的电压电流量检测。

进一步的，所述控制腔状态监测单元实现对控制腔内部的温度、漏水状态的检测以及与负载相连的接口的电压电流量检测。

进一步的，所述对时单元确保节点和岸基的时间都和标准时间保持一致。

进一步的，所述电源腔和控制腔均采用钛合金材料制作而成，端盖与腔体的密封采用O型圈径向密封方式，双层密封，带挡圈，压缩量为15%-30%。

进一步的，该接驳盒外框架采用整体焊接结构，材料选用316L材质，主要作用为电源腔、控制腔的固定，水密接插件的固定及水密缆的布线固定。

有益效果：本实用新型的接驳盒基于直流变换的电能分配和供给方式可应用在海底观测网上；独立端口的过电压、过电流和接地故障的诊断和隔离可提高系统的整体可靠性；模块化的封装结构可降低成本并提高了系统的可维护性。

附图说明

图1为本实用新型接驳盒整体原理结构框图；

图2为本实用新型电源腔结构原理框图；

图3为本实用新型控制腔结构原理框图；

图4为本实用新型接驳盒外形结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，包括主接驳盒和次级接驳盒，所述次级接驳盒包括电源腔和控制腔，所述主接驳盒的输出端与电源腔的输入端、电源腔的输出端与控制腔的输入端均通过水密缆连接，所述主接驳盒的输出端与控制腔的输入端还通过信号传输缆连接。所述电源腔内包括电能变换模块，所述控制腔内包括通讯单元，主控单元，电源腔状态监测单元，控制腔状态监测单元，对时单元和若干输出端口。

主接驳盒将由岸基站供给的高压直流电转换为中压直流电，一部分供主接驳盒系统使用，另一部分作为次级接驳盒的电能输入。通讯信号由岸基站通过主接驳盒接入次级接驳盒，实现岸基站与次级接驳盒的通讯。水密缆实现主接驳盒与次级接驳盒电源腔之间的电能传输。水密缆同时也实现次级接驳盒电源腔与控制腔之间的电能传输。

电源腔主要包含电能变换模块，主要实现电压转换。控制腔包含通讯单元、主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块和对时单元。信号传输缆实现主接驳盒与次接驳盒之间的信号通讯。输出端口是次级接驳盒提供的N路（N≥1）标准端口，是科学仪器接入观测网的接口，为仪器提供高带宽的通信保障。由于次级接驳盒的外接端口终端为各种仪器，考虑到接驳仪器负载特性和可靠性的不确定性，为避免相互干扰以及便于隔离故障仪器，次接驳盒采用多路物理隔离变压结构，每路输出对应一个独立的端口。

电能变换模块实现电压转换，即将中压直流电转换为不同等级低压直流电，供各负载使用。通讯单元是对主接驳盒接入的通讯信号进行分配，将通讯信号接入所需模块。主控单元完成下位机的主要逻辑控制和通讯，主要包括主控芯片、通讯接口、输入输出等。电源腔状态监测主要对电源腔内部的温度、漏水等状态的检测以及与负载相连的接口的电压电流量检测。控制腔状态监测主要对控制腔内部的温度、漏水等状态的检测以及与负载相连的接口的电压电流量检测。对时单元将从主接驳盒获取的信号转化为脉冲信号，传给终端仪器进行千秒对时，确保各节点和岸基的时间都和标准时间保持一致。

本接驳盒的系统作用原理如下：主接驳盒的输出端连接次级接驳盒电源腔的输入端，中压直流电通过水密缆由主接驳盒传输至电源腔。电源腔内装有电能变换模块，将中压直流电变换为不同等级低压直流电。电源腔的输出端连接控制腔的输入端，为控制腔内通讯单元、主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块和对时单元提供电能。主接驳盒的输出端连接次级接驳盒控制腔的输入端，通讯信号通过信号传输缆实现主接驳盒与次级接驳盒控制腔的信号传输。通讯信号接入控制腔内通讯单元，通讯单元对通讯信号进行分配，主要供主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块及对时单元使用。同时，通讯信号接入各输出端口，通过水密接插件及水密缆等形式与科学仪器连接，为终端负载提供通讯信号。

在海洋环境中，机电封装是确保电气系统能够工作的屏障。尤其是深海环境，机械封装的腔体要求具有高强度、耐腐蚀性等性能。钛合金材料的屈服强度高达825MPa，是不锈钢的3.8倍，而耐腐蚀性远高于不锈钢或者其他金属材料，是接驳盒的耐压腔体最佳材料。同时由于钛合金材料和海上具有较强的隔离电磁辐射能力，在一定程度上降低了电能变换系统和控制系统间的相互干扰力。因此，电源腔和控制腔均采用钛合金材料加工。端盖与腔体的密封采用O型圈径向密封方式，双层密封，带挡圈，压缩量为15%-30%，材料选用丁腈橡胶。主框架为整体焊接结构，材料选用316L材质，具备防沉降功能，阻止其放入海底后沉入泥沙之中，主框架结构设计如图4所示。

此水下观测网接驳盒基于直流变换的电能分配和供给方式可应用在海底观测网上；独立端口的过电压、过电流和接地故障的诊断和隔离可提高系统的整体可靠性；模块化的封装结构可降低成本并提高了系统的可维护性。

接驳盒作为海底观测网络的核心接驳技术，将设在海底的监测仪器联网，在海底实现了能源供应和信息提取的网络化，使在海底进行长期、连续、直接观测成为可能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：包括主接驳盒和次级接驳盒，所述次级接驳盒包括电源腔和控制腔，所述主接驳盒的输出端与电源腔的输入端、电源腔的输出端与控制腔的输入端均通过水密缆连接，所述主接驳盒的输出端与控制腔的输入端还通过信号传输缆连接；

所述电源腔内包括电能变换模块，所述控制腔内包括通讯单元，主控单元，电源腔状态监测单元，控制腔状态监测单元，对时单元和若干输出端口，所述电能变换模块将中压直流电转换为低压直流电，电能变换模块的输出端与控制腔的输入端连接，为控制腔内的通讯单元、主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块和对时单元提供电能；

所述主接驳盒输出端通过信号传输缆与控制腔内的通讯单元连接，所述通讯单元对通讯信号进行分配，供给主控单元、电源腔状态监测模块、控制腔状态监测模块及对时单元使用，所述通讯单元还连接有各输出端口；

所述主控单元分别与所述通讯单元、源腔状态监测单元、控制腔状态监测单元、对时单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：所述主控单元完成下位机的主要逻辑控制和通讯，包括主控芯片、通讯接口和输入输出模块。

3.根据权利要求1所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：所述电源腔状态监测单元实现对电源腔内部的温度、漏水状态的检测以及与负载相连的接口的电压电流量检测。

4.根据权利要求1所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：所述控制腔状态监测单元实现对控制腔内部的温度、漏水状态的检测以及与负载相连的接口的电压电流量检测。

5.根据权利要求1所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：所述对时单元确保节点和岸基的时间都和标准时间保持一致。

6.根据权利要求1所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：所述电源腔和控制腔均采用钛合金材料制作而成，端盖与腔体的密封采用O型圈径向密封方式，双层密封，带挡圈，压缩量为15%-30%。

7.根据权利要求1所述的一种中低压供电的水下观测网接驳盒，其特征在于：该接驳盒外框架采用整体焊接结构，材料选用316L材质，主要作用为电源腔、控制腔的固定，水密接插件的固定及水密缆的布线固定。