本實用新型屬于一種海底監(jiān)測設(shè)備，具體涉及一種中低壓供電的水下觀測網(wǎng)接駁盒。

背景技術(shù)：

對于海底觀測網(wǎng)絡(luò)來講，電能可從陸地岸基站通過骨干網(wǎng)以直流高壓電流的形式輸送到海底的觀測系統(tǒng)。由于各個觀測設(shè)備所需電能情況不同，不能使用統(tǒng)一的光電纜傳來的電能，需要對輸送來的高壓電進(jìn)行變壓處理，因此需要接駁盒作為中間環(huán)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和分配。采用接駁盒技術(shù)為整個海底觀測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、安裝、運(yùn)行和維護(hù)提供了極大的便利。它不僅為信號的處理、控制盒管理提供了一個集中的站點，同時為觀測設(shè)備插座模塊提供了接口（可借助水下機(jī)器人ROV在海底接駁盒上直接對觀測設(shè)備插座模塊進(jìn)行熱插拔），還為海底觀測網(wǎng)絡(luò)的電能的低功率輸送、轉(zhuǎn)換、分配與管理提供了可能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

實用新型目的：本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種中低壓供電的水下觀測網(wǎng)接駁盒，通過獨立端口的過電壓、過電流和接地故障的診斷和隔離可提高系統(tǒng)的整體可靠性；模塊化的封裝結(jié)構(gòu)可降低成本并提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性 。

技術(shù)方案：本實用新型所述的一種中低壓供電的水下觀測網(wǎng)接駁盒，包括主接駁盒和次級接駁盒，所述次級接駁盒包括電源腔和控制腔，所述主接駁盒的輸出端與電源腔的輸入端、電源腔的輸出端與控制腔的輸入端均通過水密纜連接，所述主接駁盒的輸出端與控制腔的輸入端還通過信號傳輸纜連接；

所述電源腔內(nèi)包括電能變換模塊，所述控制腔內(nèi)包括通訊單元，主控單元，電源腔狀態(tài)監(jiān)測單元，控制腔狀態(tài)監(jiān)測單元，對時單元和若干輸出端口，所述電能變換模塊將中壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，電能變換模塊的輸出端與控制腔的輸入端連接，為控制腔內(nèi)的通訊單元、主控單元、電源腔狀態(tài)監(jiān)測模塊、控制腔狀態(tài)監(jiān)測模塊和對時單元提供電能；

所述主接駁盒輸出端通過信號傳輸纜與控制腔內(nèi)的通訊單元連接，所述通訊單元對通訊信號進(jìn)行分配，供給主控單元、電源腔狀態(tài)監(jiān)測模塊、控制腔狀態(tài)監(jiān)測模塊及對時單元使用，所述通訊單元還連接有各輸出端口；

所述主控單元分別與所述通訊單元、源腔狀態(tài)監(jiān)測單元、控制腔狀態(tài)監(jiān)測單元、對時單元電連接。

進(jìn)一步的，所述主控單元完成下位機(jī)的主要邏輯控制和通訊，包括主控芯片、通訊接口和輸入輸出模塊。

進(jìn)一步的，所述電源腔狀態(tài)監(jiān)測單元實現(xiàn)對電源腔內(nèi)部的溫度、漏水狀態(tài)的檢測以及與負(fù)載相連的接口的電壓電流量檢測。

進(jìn)一步的，所述控制腔狀態(tài)監(jiān)測單元實現(xiàn)對控制腔內(nèi)部的溫度、漏水狀態(tài)的檢測以及與負(fù)載相連的接口的電壓電流量檢測。

進(jìn)一步的，所述對時單元確保節(jié)點和岸基的時間都和標(biāo)準(zhǔn)時間保持一致。

進(jìn)一步的，所述電源腔和控制腔均采用鈦合金材料制作而成，端蓋與腔體的密封采用O型圈徑向密封方式，雙層密封，帶擋圈，壓縮量為15%-30%。

進(jìn)一步的，該接駁盒外框架采用整體焊接結(jié)構(gòu)，材料選用316L材質(zhì)，主要作用為電源腔、控制腔的固定，水密接插件的固定及水密纜的布線固定。

有益效果：本實用新型的接駁盒基于直流變換的電能分配和供給方式可應(yīng)用在海底觀測網(wǎng)上；獨立端口的過電壓、過電流和接地故障的診斷和隔離可提高系統(tǒng)的整體可靠性；模塊化的封裝結(jié)構(gòu)可降低成本并提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

附圖說明

圖1為本實用新型接駁盒整體原理結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型電源腔結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖3為本實用新型控制腔結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖4為本實用新型接駁盒外形結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖3所示的一種中低壓供電的水下觀測網(wǎng)接駁盒，包括主接駁盒和次級接駁盒，所述次級接駁盒包括電源腔和控制腔，所述主接駁盒的輸出端與電源腔的輸入端、電源腔的輸出端與控制腔的輸入端均通過水密纜連接，所述主接駁盒的輸出端與控制腔的輸入端還通過信號傳輸纜連接。所述電源腔內(nèi)包括電能變換模塊，所述控制腔內(nèi)包括通訊單元，主控單元，電源腔狀態(tài)監(jiān)測單元，控制腔狀態(tài)監(jiān)測單元，對時單元和若干輸出端口。

主接駁盒將由岸基站供給的高壓直流電轉(zhuǎn)換為中壓直流電，一部分供主接駁盒系統(tǒng)使用，另一部分作為次級接駁盒的電能輸入。通訊信號由岸基站通過主接駁盒接入次級接駁盒，實現(xiàn)岸基站與次級接駁盒的通訊。水密纜實現(xiàn)主接駁盒與次級接駁盒電源腔之間的電能傳輸。水密纜同時也實現(xiàn)次級接駁盒電源腔與控制腔之間的電能傳輸。

電源腔主要包含電能變換模塊，主要實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。控制腔包含通訊單元、主控單元、電源腔狀態(tài)監(jiān)測模塊、控制腔狀態(tài)監(jiān)測模塊和對時單元。信號傳輸纜實現(xiàn)主接駁盒與次接駁盒之間的信號通訊。輸出端口是次級接駁盒提供的N路（N≥1）標(biāo)準(zhǔn)端口，是科學(xué)儀器接入觀測網(wǎng)的接口，為儀器提供高帶寬的通信保障。由于次級接駁盒的外接端口終端為各種儀器，考慮到接駁儀器負(fù)載特性和可靠性的不確定性，為避免相互干擾以及便于隔離故障儀器，次接駁盒采用多路物理隔離變壓結(jié)構(gòu)，每路輸出對應(yīng)一個獨立的端口。

電能變換模塊實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，即將中壓直流電轉(zhuǎn)換為不同等級低壓直流電，供各負(fù)載使用。通訊單元是對主接駁盒接入的通訊信號進(jìn)行分配，將通訊信號接入所需模塊。主控單元完成下位機(jī)的主要邏輯控制和通訊，主要包括主控芯片、通訊接口、輸入輸出等。電源腔狀態(tài)監(jiān)測主要對電源腔內(nèi)部的溫度、漏水等狀態(tài)的檢測以及與負(fù)載相連的接口的電壓電流量檢測?？刂魄粻顟B(tài)監(jiān)測主要對控制腔內(nèi)部的溫度、漏水等狀態(tài)的檢測以及與負(fù)載相連的接口的電壓電流量檢測。對時單元將從主接駁盒獲取的信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號，傳給終端儀器進(jìn)行千秒對時，確保各節(jié)點和岸基的時間都和標(biāo)準(zhǔn)時間保持一致。

本接駁盒的系統(tǒng)作用原理如下：主接駁盒的輸出端連接次級接駁盒電源腔的輸入端，中壓直流電通過水密纜由主接駁盒傳輸至電源腔。電源腔內(nèi)裝有電能變換模塊，將中壓直流電變換為不同等級低壓直流電。電源腔的輸出端連接控制腔的輸入端，為控制腔內(nèi)通訊單元、主控單元、電源腔狀態(tài)監(jiān)測模塊、控制腔狀態(tài)監(jiān)測模塊和對時單元提供電能。主接駁盒的輸出端連接次級接駁盒控制腔的輸入端，通訊信號通過信號傳輸纜實現(xiàn)主接駁盒與次級接駁盒控制腔的信號傳輸。通訊信號接入控制腔內(nèi)通訊單元，通訊單元對通訊信號進(jìn)行分配，主要供主控單元、電源腔狀態(tài)監(jiān)測模塊、控制腔狀態(tài)監(jiān)測模塊及對時單元使用。同時，通訊信號接入各輸出端口，通過水密接插件及水密纜等形式與科學(xué)儀器連接，為終端負(fù)載提供通訊信號。

在海洋環(huán)境中，機(jī)電封裝是確保電氣系統(tǒng)能夠工作的屏障。尤其是深海環(huán)境，機(jī)械封裝的腔體要求具有高強(qiáng)度、耐腐蝕性等性能。鈦合金材料的屈服強(qiáng)度高達(dá)825MPa，是不銹鋼的3.8倍，而耐腐蝕性遠(yuǎn)高于不銹鋼或者其他金屬材料，是接駁盒的耐壓腔體最佳材料。同時由于鈦合金材料和海上具有較強(qiáng)的隔離電磁輻射能力，在一定程度上降低了電能變換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)間的相互干擾力。因此，電源腔和控制腔均采用鈦合金材料加工。端蓋與腔體的密封采用O型圈徑向密封方式，雙層密封，帶擋圈，壓縮量為15%-30%，材料選用丁腈橡膠。主框架為整體焊接結(jié)構(gòu)，材料選用316L材質(zhì)，具備防沉降功能，阻止其放入海底后沉入泥沙之中，主框架結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示。

此水下觀測網(wǎng)接駁盒基于直流變換的電能分配和供給方式可應(yīng)用在海底觀測網(wǎng)上；獨立端口的過電壓、過電流和接地故障的診斷和隔離可提高系統(tǒng)的整體可靠性；模塊化的封裝結(jié)構(gòu)可降低成本并提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

接駁盒作為海底觀測網(wǎng)絡(luò)的核心接駁技術(shù)，將設(shè)在海底的監(jiān)測儀器聯(lián)網(wǎng)，在海底實現(xiàn)了能源供應(yīng)和信息提取的網(wǎng)絡(luò)化，使在海底進(jìn)行長期、連續(xù)、直接觀測成為可能。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。