海底智能封堵器水聲通信系統(tǒng)的設(shè)計

0 海底智能封堵器水聲通信概述
智能封堵器應(yīng)用于海底管道的維修作業(yè)時，首先要解決的是在深海處如何實現(xiàn)平臺母船與管道之間的即時通信。本文研究的是從海上平臺發(fā)出的數(shù)據(jù)指令信號到達管道上方接收器之間的通信過程。由于海底環(huán)境的特殊性，故采用水聲無線通信方式。智能封堵器通信信號流程如圖1所示。計算機指令信息首先轉(zhuǎn)換成聲信號在海洋環(huán)境下傳輸，最后轉(zhuǎn)換成ELF電磁波信號，利用電磁波信號穿透泥土、海水、管壁，指導(dǎo)管道內(nèi)的智能封堵器工作。

智能封堵器海底通信中的水聲通信系統(tǒng)部分主要研究的是從母船或平臺計算機操作界面發(fā)出指令數(shù)據(jù)，將數(shù)字信號經(jīng)由Modem轉(zhuǎn)換調(diào)制成模擬信號，經(jīng)過功率放大匹配電路，送至水聲換能器，轉(zhuǎn)換成聲信號。

1 水聲通信系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
用于海底管道的智能封堵器，要攻克的技術(shù)難關(guān)之一是如何實現(xiàn)智能封堵器的水上水下通訊，以完成平臺的遙控操作。由于海洋環(huán)境的特殊性，故采用了水聲無線通信方式。水聲通信系統(tǒng)的設(shè)計方法通常取決于系統(tǒng)為克服多徑干擾和相位起伏所采用的不同技術(shù)。這些技術(shù)可分為兩個方面：一是對信號的設(shè)計，即系統(tǒng)調(diào)制／解調(diào)的方案設(shè)計；二是發(fā)射／接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)的幀處理及均衡方案的設(shè)計。根據(jù)對目前已有的水聲通訊技術(shù)的調(diào)研和智能封堵器的實際應(yīng)用環(huán)境和特點；本文提出了如圖2所示的水聲通訊方案。整套通訊系統(tǒng)主要由海上控制中心、外部通訊鏈路、以及遙控執(zhí)行機構(gòu)三個邏輯子系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)主要是基于聲波和超低頻電磁波來進行雙向通訊。