基本信息
- 项目名称：
- 基于塑包缆耦合传输的海底磁力实时检测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品是一套基于塑包缆耦合传输的海底磁力实时检测系统。整个系统可以分为三部分：海底磁力数据采集模块和水下耦合数据传输模块、水上卫星数据传输模块三部分。 水下部分主要实现多个不同磁力异常检测传感器磁力仪三分量数据的实时采集； 水上部分主要实现将收集在浮标接收端的水下地震检测模块的数据有效传输至卫星地面接收端的重要装置。
- 详细介绍：
- 本作品是一套基于塑包缆耦合传输的海底磁力实时检测系统。整个系统可以分为三部分：海底磁力数据采集模块和水下耦合数据传输模块、水上卫星数据传输模块三部分。 水下部分主要基于海洋监测锚系耦合链的通信传输系统为最终原型，研制一套耦合链通信系统，实现水下磁力仪传感器与浮标平台之间数据的实时通信。以用于锚系挂载传感器的承载链作为感应耦合介质，通过嵌入式ICC数据传输单元将传感器数据耦合到承载链上，通过感应耦合的传输原理，实现多个不同磁力异常检测传感器磁力仪三分量数据的实时采集。 水上部分是一套基于铱星通信模块的水上无线数据收发装置，可以实现将收集在浮标接收端的水下地震检测模块的数据有效传输至卫星地面接收端的重要装置。通过接收的数据对海底磁力异常状况进行判断，从而可以为地面接收者提供可靠的预报检测信息。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品在设计思路上有着自身的设计特色，具体如下： 1. 采用感应电缆耦合（ICC）方式进行水下数据传输，该技术安装灵活、经济、连接可靠、远距离、高通信数据传输的方式，凡水下数据传输需求均可以适用。 2. 采用磁力仪的传输数据作为检测方式为我国进一步对地震预测，以起到减灾目的提供丰富可靠的信息和资料，并且填补了我国在水下磁力仪异常检测、低功耗无线通信领域中的空白。 3. 水上透明卫星通信部分采用无线铱星数传模块（9522B），该种通信实时性、通讯速率、抗干扰能力强，并且通讯费用较低。无论在任何地方都能够保证数据通讯的信号强度和可靠性,不受天气、高度、电离层、距离等不稳定因素的制约,是世界上唯一真正实现全球覆盖的语音和数据通讯系统。对于实现水下地震异常检测数据实时与地面接收端通信，提供了很好通信平台。 主要技术指标如下： （1）地磁监测仪：采集周期：0.1s~10s 分辨率： 3nt 测量范围：-2Gauss~+2Gauss 连续工作时间：>100h 工作水深：0~3000m （2）数据接口标准：RS-232; （3）ICC耦合传输速率:1200 bps； （4）供电电压：9~32 V； （5）电路功耗：≤0.6W； （6）卫星通信字节长度：1024字节。
科学性、先进性
- 海洋环境监测已进入从空间、沿岸、水面及水下对海洋环境进行立体监测的时代。然而，目前我省大部分的海洋环境监测信息资料仍然依靠海洋监测站周期性的采集海洋表层或有限的一些水层的要素数据的方式获取，对于海洋次表层及以下水体的资料十分稀缺，特别是除了投放ARGO浮标外，几乎没有什么有效的技术手段来获取海洋垂直剖面的包含任意水层要素数据的连续、实时序列观测数据，而仅仅依靠表层或有限水层的要素数据难以对我省广阔海域的物理、生物、化学环境等多方面状况进行深入了解，无法满足全方位的立体监测要求，不能适应我省海洋经济发展和防灾减灾的需要。 本作品研制成功后，不光用于进行对海底地震检测，系统采用的这种数据传输方式可以为众多海洋资源勘探提供海洋监测锚系平台与水下传感器之间一种更加便捷高效可靠的传输方式，解决了基于海洋浮标平台的数据采集的实时性差的问题，为部署大范围的浮标监测平台提供了技术保障。目前只有美国拥有了该项技术，我国的海洋监测行业中非常缺乏该种技术。
获奖情况及鉴定结果
- 2011-5月 在杭州电子科技大学举行的杭州电子科技大学挑战杯校内选拨赛中获得特等奖；
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、样品、图片、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 使用时，在水下数据ICC链路连接完毕后，海底磁力三分量数据检测端将实时采集的数据传递给缆线上的ICC模块，通过模块内部的处理，将得到的数据信息通过缆线传递给对应的另一端的ICC接收模块，在经过内部处理后，将实时采集数据经透明卫星通信传递给地面接收端PC机，从PC机上可方便地查看海底磁场强度大小状态，并对超过一定强度的海底磁力异常状况提供报警预测。 作品的技术特点和优势： 本作品最显著的优势在于技术含量高、成本低。考虑到水下环境特殊，潜水员下海进行人工操作不是很方便，感应耦合式无线数据传输系统就可以实现高准确度、实时数据采集、接收功能，避免了传统传输方式的弊端。 适用范围： 本产品主要面向海洋科研机构、开设海洋专业的高等院校，以及勘探企业。为他们提供检测、实验和勘探所用。
同类课题研究水平概述
- 海洋地震勘探是传统性的海洋声学技术,是目前海底探查应用最广、成效最高的地球物理技术。海洋地震观测与陆地地震观测相比，困难大、代价高、更重要的是需要相适应的通讯技术。随着时间的推移，数字地震学研究的不断深入，对观测地震学的发展提出了必然的要求，即必须实施海洋部分的地震观测。 从上世纪80年代末和90年底初，日本、美国、法国等国家都启动了海底地震观测计划，到90年代末，国际上推出了海洋半球台网计划(OHP)和国际海洋台网计划(ION)。这项计划中将地震台检测网络分为长期观测台网、短期观测台网。这两个观测台网分别具有较高的灵活性，易于操作，甚至在恶劣的条件下具有很高的稳定性，而其庞大的网络结构和复杂的连接链路增加了运行成本。此外，该网络对于固定区域内的海底地震数据采样存在一定优势，但是对于海上定点海底地震检测也存在一定缺陷，因此，对该系统仍然需要进一步的改进和不断地完善。 自上世纪80年代起，我国也开展了海底地震仪研究工作， 中科院地质与地球物理研究所率先推出了沉浮式海底地震仪并在1998年在我国东海进行了短周期地震观测。在2002年，中国地震局分析预报中心庄灿涛等人在所参加的中国科技部国际科技合作重点项目“地质过程与灾害发生机理与预测” 的子课题“海底地震观测系统研制”项目中研制了微功耗的沉浮式海底地震仪。十五期间，上海市地震局在承担的“上海市数字地震观测网络”项目的子项目“海底地震观测系统”中进一步提出低功耗沉浮式海底地震仪研制任务，地震预测研究所参与了项目中海底地震仪的研制工作，并且在2008年完成了海底地震仪的研制并进行了海底观测试验。这种海底地震仪也称作高频海底地震仪，其核心是短周期测震系统，它是由短周期检波器和微功耗大动态数字数据采集器组成。其仪器舱和水声释放器单球一体化总体结构设计，提高谐振频率和耦合频率.采用先进的32位单片机技术，系统具有体积小、重量轻、微功耗(<300mW)和宽工作频带(2～100Hz)的特点，但是其工作水深仍有一定限制，连续工作数据记录时间有限，这对于实现长期周期性检测及远距离数据传输提出了一定的改进和努力方向。
