一種光電傳感智能海纜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光電傳感智能海纜，包括纜線和布置在纜線上的一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的傳感器節(jié)點(diǎn)包括耐壓的殼體和安裝在耐壓的殼體內(nèi)的傳感器，所述的纜線的芯線在傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體內(nèi)具有光電連接器，傳感器節(jié)點(diǎn)耐壓的殼體與纜線之間通過機(jī)械連接構(gòu)件連接。本發(fā)明的海纜在海纜工廠制纜過程中，根據(jù)海纜部署任務(wù)使命，在海纜中按照任務(wù)需要，按照設(shè)計(jì)規(guī)定間距，集成按照任務(wù)使命設(shè)計(jì)使用的各種傳感器節(jié)點(diǎn)，是集光纖通信、信息傳輸、遠(yuǎn)程供電、信息感知，以及自身健康狀況檢測、遠(yuǎn)程智能管控于一體的光電傳感智能海纜。
【專利說明】一種光電傳感智能海纜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電復(fù)合海底電纜，特別涉及一種自身帶有傳感器并能接駁外部傳感器的光電復(fù)合海底電纜。

【背景技術(shù)】
[0002]一般的復(fù)合海底電纜有可擴(kuò)展性弱、多任務(wù)適應(yīng)性不強(qiáng)、可部署性弱、難以維護(hù)等缺點(diǎn)，無法適應(yīng)于深遠(yuǎn)海海底信息保障系統(tǒng)軍民用設(shè)施隱蔽施工的需要，深遠(yuǎn)海海纜的工程應(yīng)用性價(jià)比很低，并且自身也無創(chuàng)新性，沒有維護(hù)管理機(jī)制和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)冗余，海纜布放后的維護(hù)工程成本很高。
[0003]普通的復(fù)合海底電纜沒有很好的可擴(kuò)展性，海纜一般包括由內(nèi)至外設(shè)置的光電芯線線、屏蔽層、絕緣層、護(hù)套和鎧裝層等。如需根據(jù)任務(wù)需要，在纜身集成各種傳感器，如聲響傳感器、壓力傳感器、扭力傳感器、拉力傳感器、溫度傳感器、化學(xué)傳感器、磁傳感器、震動傳感器、三軸姿態(tài)傳感器，三軸方位傳感器、三軸慣導(dǎo)傳感器等水下探測各種功能傳感器，則需對海纜進(jìn)行現(xiàn)場加工，加工精度低，可靠性、密封性得不到保證，在海底布設(shè)后容易損毀。并且，在海纜布設(shè)后，如需維修或增加新型傳感器，在現(xiàn)有海纜技術(shù)上幾無可能。
[0004]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需在沿海纜部署陣位區(qū)域，同時(shí)具備水下探測、水下通信、水下導(dǎo)航、水下定位、水下協(xié)同工作保障的能力需求；以及海洋環(huán)境溫度、深度、鹽度的水文測量，海底地震震動觀測、海嘯預(yù)報(bào)等的海底科學(xué)考察；海洋魚群回游路線、魚群種類、規(guī)模的記錄預(yù)報(bào)等漁業(yè)情報(bào)資源收集等；同時(shí)能夠具備對海纜自身進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)測、故障精準(zhǔn)定位、已部署海纜路由漂移預(yù)報(bào)、沉默路由定位等海纜自身維護(hù)保障能力。
[0005]因此，急需一種集光纖通信、信息傳輸、遠(yuǎn)程供電、信息感知，以及自身健康狀況檢測、遠(yuǎn)程智能管控于一體的新型海纜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種集光纖通信、信息傳輸、遠(yuǎn)程供電、信息感知，以及自身健康狀況檢測、遠(yuǎn)程智能管控于一體的光電傳感智能海纜。
[0007]本發(fā)明具體的技術(shù)方案是一種光電傳感智能海纜，包括纜線和布置在纜線上的一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于，
[0008]所述的傳感器節(jié)點(diǎn)包括耐壓的殼體和安裝在耐壓的殼體內(nèi)的傳感器，
[0009]所述的纜線的芯線在傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體內(nèi)具有光電連接器，
[0010]傳感器節(jié)點(diǎn)耐壓的殼體與纜線之間通過機(jī)械連接構(gòu)件連接。
[0011]更進(jìn)一步地，所述的傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體上具有可拆卸的窗口，用于將傳感器的探針伸出傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體之外，所述的機(jī)械連接構(gòu)件可以為填料函或法蘭加“O”型密封圈的連接結(jié)構(gòu)。
[0012]更進(jìn)一步地，還包括分支器和主接駁盒，所述的分支器布置在纜線上，該分支器上引出一根或多根分支纜，分支纜的另一端連接有主接駁盒，主接駁盒上具有光電連接器的插座和浮力材料并帶有遙控自充氣的浮球，所述的光電連接器的插座固定在遙控自充氣的浮球上，
[0013]在光電傳感智能海纜制作時(shí)，主接駁盒通過海水自溶材料固定在纜線上，在光電傳感智能海纜布設(shè)時(shí)，海水自溶材料自溶，釋放主接駁盒。
[0014]更進(jìn)一步地，還包括次接駁盒，在布設(shè)外部獨(dú)立傳感器時(shí)，該外部獨(dú)立傳感器通過所述的次接駁盒與主接駁盒上的光電連接器的插座連接。
[0015]更進(jìn)一步地，還包括芯線遙控切換矩陣盒，所述的芯線遙控切換矩陣盒布置在纜線上，在光電傳感智能海纜部分芯線故障時(shí)，通過芯線遙控切換矩陣盒對芯線重新組合，利用冗余芯線替代工作芯線，或次要功能芯線替代主要功能芯線，進(jìn)行遙控修復(fù)。
[0016]更進(jìn)一步地，還包括設(shè)置在傳感器節(jié)點(diǎn)殼體內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱，所述的纜線的芯線包括恒流源或恒壓源電纜芯線和光纖通信纜芯線，
[0017]所述的傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱包括從恒流源電纜將恒流源電流轉(zhuǎn)換為傳感器節(jié)點(diǎn)需要使用的恒壓電源的電流電壓轉(zhuǎn)換器或從高壓恒壓源轉(zhuǎn)換為低壓恒壓源的模塊、承擔(dān)傳感器節(jié)點(diǎn)接收岸站指令和將傳感器數(shù)據(jù)傳回岸站的IP地址節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸接口模塊、傳感器工作所需要的節(jié)點(diǎn)電源板、節(jié)點(diǎn)DSP板、節(jié)點(diǎn)傳感器前置放大/功放板模塊。
[0018]更進(jìn)一步地，所述的傳感器包括聲響傳感器、壓力傳感器、扭力傳感器、拉力傳感器、溫度傳感器、化學(xué)傳感器、磁傳感器、震動傳感器、三軸姿態(tài)傳感器、三軸方位傳感器或三軸慣導(dǎo)傳感器，在光電傳感智能海纜制纜時(shí)，根據(jù)光電傳感智能海纜部署任務(wù)使命，布置各種傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0019]更進(jìn)一步地，所述的海水自溶材料為鎂基海水自溶材料。
[0020]本發(fā)明的有益效果是I)在海纜工廠制纜過程中，根據(jù)海纜部署任務(wù)使命，在海纜中按照任務(wù)需要，按照設(shè)計(jì)規(guī)定間距，集成按照任務(wù)使命設(shè)計(jì)使用的各種傳感器節(jié)點(diǎn)。2)采用水下接駁盒，無需用水下機(jī)器人(深水機(jī)器人)進(jìn)行水下接駁操作才能完成作業(yè)任務(wù)。3)具備對光電傳感智能海纜自身進(jìn)行健康狀態(tài)監(jiān)測能力。在光電傳感智能海纜上，按照設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)部署了拉力、扭力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測在海纜布設(shè)施工過程中海纜所受到的各種拉力、扭力。根據(jù)海纜設(shè)計(jì)抗拉力、扭力規(guī)格，可以預(yù)報(bào)海纜在施工過程中的自身健康狀態(tài)，反過來可以控制海上布纜施工工藝，以及為海上布纜施工積累原始數(shù)據(jù)資料。4)具備對光電傳感智能海纜自身故障精準(zhǔn)定位能力。在光電傳感智能海纜上，按照設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)部署了主動/被動傳感器，海纜在遭到破環(huán)、斷裂、故障時(shí)，岸站可以啟動故障點(diǎn)智能自診斷程序，海纜上主動傳感器依據(jù)自身編號順序發(fā)送故障診斷監(jiān)測信號，周邊被動傳感器依次接收該故障診斷監(jiān)測信號，在不能接收到某個(gè)編號主動傳感器所發(fā)送故障監(jiān)測信號時(shí)，即可判斷該故障點(diǎn)在該主動傳感器所在位置。5)具備對光電傳感智能海纜故障自我修復(fù)能力。光電傳感智能海纜具備多組相互獨(dú)立的光電纜芯設(shè)計(jì)及遙控纜芯切換矩陣盒，使海纜具備同時(shí)接入多岸站、多恒流源(恒壓源)供電系統(tǒng)能力。在部分岸站、恒流源(恒壓源)供電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以自動診斷檢查故障點(diǎn)，遙控啟動纜芯切換矩陣盒，采用冗余光電纜芯替代故障纜芯，自行修復(fù)海纜功能，而無需任何故障都需要進(jìn)行海上海纜維修作業(yè)。6)具備對光電傳感智能海纜自身路由漂移預(yù)報(bào)能力。光電傳感智能海纜按照設(shè)計(jì)在海纜上集成了三軸慣導(dǎo)傳感器，實(shí)時(shí)提供海纜受各種外力產(chǎn)生的路由漂移信息。岸站可以根據(jù)此信息以及海纜上拉力、扭力傳感器數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)海洋環(huán)境外力以及評估外力導(dǎo)致海纜陣位路由的變化，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)修正對潛探測以及對潛通信導(dǎo)航定位的坐標(biāo)位置變化。7)備對光電傳感智能海纜自身沉默路由定位能力。光電傳感智能海纜，集成了主被動聲傳感器、磁探測傳感器、三軸方位傳感器等，可以被動監(jiān)測正常過往航行的我方艦船、客貨船、潛艇等，根據(jù)岸站與此類目標(biāo)的坐標(biāo)位置關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)光電傳感智能海纜自身沉默路由定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的光電傳感智能海纜外形示意圖
[0022]圖2為本發(fā)明的光電傳感智能海纜傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱組成示意圖
[0023]圖3為本發(fā)明的光電傳感智能海纜分支器示意圖
[0024]圖4為本發(fā)明的光電傳感智能海纜主接駁盒示意圖
[0025]圖5、圖6為本發(fā)明的光電傳感智能海纜分支器、主接駁盒海上部署施工示意圖
[0026]圖7為本發(fā)明的光電傳感智能海纜主接駁盒啟用示意圖
[0027]圖8為本發(fā)明的光電傳感智能海纜主接駁盒標(biāo)準(zhǔn)化/模塊化接口設(shè)計(jì)示意圖
[0028]圖9、圖10為本發(fā)明的光電傳感智能海纜次接駁盒使用方法示意圖
[0029]圖11為采用本發(fā)明的光電傳感智能海纜進(jìn)行被動探潛方法示意圖
[0030]圖12為采用本發(fā)明的光電傳感智能海纜進(jìn)行主動探潛方法示意圖
[0031]圖13為采用本發(fā)明的光電傳感智能海纜進(jìn)行對潛通信、對潛導(dǎo)航、對潛定位方法示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明的一種光電傳感智能海纜，包括纜線和布置在纜線上的一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0034]所述的傳感器節(jié)點(diǎn)包括耐壓的殼體和安裝在耐壓的殼體內(nèi)的傳感器。
[0035]所述的纜線的芯線在傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體內(nèi)具有光電連接器。
[0036]傳感器節(jié)點(diǎn)耐壓的殼體與纜線之間通過機(jī)械連接構(gòu)件連接。
[0037]所述的傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體上具有可拆卸的窗口，用于將傳感器的探針伸出傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體之外，所述的機(jī)械連接構(gòu)件可以為填料函或法蘭加“O”型密封圈的連接結(jié)構(gòu)。
[0038]如圖2所示，還包括設(shè)置在傳感器節(jié)點(diǎn)殼體內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱，所述的纜線的芯線包括恒流源(或恒壓源)電纜芯線和光纖通信纜芯線。
[0039]所述的傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱包括從恒流源電纜將恒流源電流轉(zhuǎn)換為傳感器節(jié)點(diǎn)需要使用的恒壓電源的電流電壓轉(zhuǎn)換器模塊、承擔(dān)傳感器節(jié)點(diǎn)接收岸站指令和將傳感器數(shù)據(jù)傳回岸站的IP地址節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸接口模塊、傳感器工作所需要的節(jié)點(diǎn)電源板、節(jié)點(diǎn)DSP板、節(jié)點(diǎn)傳感器前置放大/功放板模塊。
[0040]還包括芯線遙控切換矩陣盒，所述的芯線遙控切換矩陣盒布置在纜線上，在光電傳感智能海纜部分芯線故障時(shí)，通過芯線遙控切換矩陣盒對芯線重新組合，利用冗余芯線替代工作芯線，或次要功能芯線替代主要功能芯線，進(jìn)行遙控修復(fù)。
[0041]所述的傳感器包括聲響傳感器、壓力傳感器、扭力傳感器、拉力傳感器、溫度傳感器、化學(xué)傳感器、磁傳感器、震動傳感器、三軸姿態(tài)傳感器、三軸方位傳感器或三軸慣導(dǎo)傳感器，在光電傳感智能海纜制纜時(shí)，根據(jù)光電傳感智能海纜部署任務(wù)使命，布置各種傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0042]如圖3-10所示，還包括分支器和主接駁盒，所述的分支器布置在纜線上，該分支器上引出一根或多根分支纜，分支纜的另一端連接有主接駁盒，主接駁盒上具有光電連接器的插座和浮力材料并帶有遙控自充氣的浮球，所述的光電連接器的插座固定在遙控自充氣的浮球上。
[0043]在光電傳感智能海纜制作時(shí)，主接駁盒通過海水自溶材料固定在纜線上，在光電傳感智能海纜布設(shè)時(shí)，海水自溶材料自溶，釋放主接駁盒。所述的海水自溶材料為鎂基海水自溶材料。
[0044]還包括次接駁盒，在布設(shè)外部獨(dú)立傳感器時(shí)，該外部獨(dú)立傳感器通過所述的次接駁盒與主接駁盒上的光電連接器的插座連接。
[0045]傳統(tǒng)的水下接駁盒，需要采用水下機(jī)器人(深水機(jī)器人)進(jìn)行水下接駁操作才能完成作業(yè)任務(wù)。與光電傳感智能海纜配合使用的水下接駁盒采用的全新設(shè)計(jì)的水下駁接盒使用理念方案，使得水下接駁盒在接入水下異構(gòu)傳感器及大型傳感陣列時(shí)無需采用價(jià)格昂貴的水下機(jī)器人。
[0046]光電傳感智能海纜配合使用的水下接駁盒設(shè)計(jì)創(chuàng)新，在于使用了分支器、主接駁盒、次接駁盒成套使用的理念，主接駁盒采用在水面下潛伏部署的方式，由施工船激活釋放浮體將接口端釋放至海面，接駁作業(yè)由人工在船甲板面或船艙內(nèi)進(jìn)行，避免了使用昂貴的水下機(jī)器人，以及能夠完成水下機(jī)器人所不能夠完成的海纜作業(yè)。
[0047]次接駁盒內(nèi)集成了單個(gè)或N個(gè)主接駁盒功能模塊，使得每個(gè)接駁盒節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行無次數(shù)限制的水下傳感器接駁、維護(hù)、更換等作業(yè)。
[0048]如圖11-13所示，傳統(tǒng)的探潛聲納，無論是岸基基站陣聲納，還是各種拖曳陣聲納等，所追求的指標(biāo)，都是單部聲納的探測距離的最大有效探測距離，對傳感器的要求以及信號處理能力的要求都極高，并且難以達(dá)到需要的作戰(zhàn)要求。依托本發(fā)明海纜集成的簡單傳感器，采用簡單的信號處理方案，就能具備沿海纜布設(shè)的上千公里的反潛探測能力。光電傳感智能海纜同時(shí)具備對海洋環(huán)境水文信息的探測能力，可用于海洋環(huán)境的監(jiān)測。光電傳感智能海纜同時(shí)具備對魚群探測能力，可用于漁業(yè)資源統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)。光電傳感智能海纜同時(shí)具備對海底地震探測能力，可用于海底地震預(yù)報(bào)及海嘯預(yù)報(bào)，可用于海底科學(xué)觀測。
[0049]傳統(tǒng)的探潛聲納，無論是岸基基站陣聲納，還是各種拖曳陣聲納等，主動聲納所追求的指標(biāo)，都是單部聲納的探測距離的最大有效探測距離，對主動聲納的發(fā)射聲源級要求很高，一方面極高的聲源級難以達(dá)到(需要耗費(fèi)巨大能源以及高端大功率發(fā)射技術(shù))，而達(dá)到極高聲源級的主動聲納，會對海洋環(huán)境造成破壞，通常都難以達(dá)到需要的作戰(zhàn)要求。
[0050]依托沿海纜集成的小功率主動聲納發(fā)射單元，采用很低的發(fā)射聲源級，就能具備沿海纜布設(shè)的上千公里的主動聲納反潛探測能力。
[0051]采用光電傳感智能海纜集成的主/被動傳感器節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行與己方潛艇的水下通信，可以完成岸站與潛艇的情報(bào)資源雙向交互。對潛廣播的傳感器，在發(fā)送信息時(shí)，會包含自身編號，潛艇根據(jù)收到的傳感器編號，依據(jù)傳感器部署的位置，可以換算出潛艇自身位置，從而實(shí)現(xiàn)對自己的定位、導(dǎo)航。潛艇編隊(duì)通過與光電傳感智能海纜傳感器的通信交互，可以確定編隊(duì)中每艘潛艇的陣位，從而實(shí)現(xiàn)潛艇編隊(duì)水下協(xié)同作戰(zhàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光電傳感智能海纜，包括纜線和布置在纜線上的一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，其特征在于， 所述的傳感器節(jié)點(diǎn)包括耐壓的殼體和安裝在耐壓的殼體內(nèi)的傳感器， 所述的纜線的芯線在傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體內(nèi)具有光電連接器， 傳感器節(jié)點(diǎn)耐壓的殼體與纜線之間通過機(jī)械連接構(gòu)件連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，所述的傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體上具有可拆卸的窗口，用于將傳感器的探針伸出傳感器節(jié)點(diǎn)的殼體之外，所述的機(jī)械連接構(gòu)件可以為填料函或法蘭加“0”型密封圈的連接結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，還包括分支器和主接駁盒，所述的分支器布置在纜線上，該分支器上引出一根或多根分支纜，分支纜的另一端連接有主接駁盒，主接駁盒上具有光電連接器的插座和浮力材料并帶有遙控自充氣的浮球，所述的光電連接器的插座固定在遙控自充氣的浮球上， 在光電傳感智能海纜制作時(shí)，主接駁盒通過海水自溶材料固定在纜線上，在光電傳感智能海纜布設(shè)時(shí)，海水自溶材料自溶，釋放主接駁盒。
4.如權(quán)利要求3所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，還包括次接駁盒，在布設(shè)外部獨(dú)立傳感器時(shí)，該外部獨(dú)立傳感器通過所述的次接駁盒與主接駁盒上的光電連接器的插座連接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，還包括芯線遙控切換矩陣盒，所述的芯線遙控切換矩陣盒布置在纜線上，在光電傳感智能海纜部分芯線故障時(shí)，通過芯線遙控切換矩陣盒對芯線重新組合，利用冗余芯線替代工作芯線，或次要功能芯線替代主要功能芯線，進(jìn)行遙控修復(fù)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，還包括設(shè)置在傳感器節(jié)點(diǎn)殼體內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱所述的纜線的芯線包括恒流源或恒壓源纜芯線和光纖通信纜芯線， 所述的傳感器節(jié)點(diǎn)電子箱包括從恒流源電纜將恒流源電流轉(zhuǎn)換為傳感器節(jié)點(diǎn)需要使用的恒壓電源的電流電壓轉(zhuǎn)換器或從高壓恒壓源轉(zhuǎn)換為低壓恒壓源的模塊、承擔(dān)傳感器節(jié)點(diǎn)接收岸站指令和將傳感器數(shù)據(jù)傳回岸站的I？地址節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸接口模塊、傳感器工作所需要的節(jié)點(diǎn)電源板、節(jié)點(diǎn)03？板、節(jié)點(diǎn)傳感器前置放大/功放板模塊。
7.如權(quán)利要求1-6任項(xiàng)所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，所述的傳感器包括聲響傳感器、壓力傳感器、扭力傳感器、拉力傳感器、溫度傳感器、化學(xué)傳感器、磁傳感器、震動傳感器、三軸姿態(tài)傳感器、三軸方位傳感器或三軸慣導(dǎo)傳感器，在光電傳感智能海纜制纜時(shí)，根據(jù)光電傳感智能海纜部署任務(wù)使命，布置各種傳感器節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求3-4任項(xiàng)所述的一種光電傳感智能海纜，其特征在于，所述的海水自溶材料為鎂基海水自溶材料。
【文檔編號】H01B7/32GK104409150SQ201410699663
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】王峰, 余俊, 閆魯生, 王積鵬, 林敏 , 梁新 申請人:中國人民解放軍91655部隊(duì), 中電科海洋信息技術(shù)研究院有限公司