一种深海剖面感应耦合测量系统、方法和浮标与流程

本公开属于远洋深海监测的技术领域，尤其是涉及一种深海剖面感应耦合测量系统、方法和浮标。

背景技术

深海大洋锚系浮标是布放在远离大陆的海洋中的表面锚系海洋水文气象自动观测平台，通过卫星通讯为海洋科学研究及相关领域实时提供海洋水文气象数据。测量海水数据层数越多，深度越深，对海洋科学研究就越透彻。传统的实时采集水文传感器的数据有两种方式：数据线直接连接方式和水声通信的方式；

但是，传统的实时采集水文传感器数据的两种方式均存在问题：

第一种数据线直接连接方式中电缆传输是主要的数据传输方式，但是电缆的使用导致该种方式只能采集距离数据采集器较近的传感器，且数量不能太多。

第二种水声通信方式昂贵且复杂，每一个水文传感器都要配声通讯设备，实际应用不可能采用。

综上所述，利用现有技术中如何简单、可靠的增加实时采集水文传感器的布放深度以及数量的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何简单、可靠的增加测量海水数据层深度和数量的问题，本公开提出了一种深海剖面感应耦合测量系统、方法和浮标。

本公开的一个或多个实施例提供了一种深海剖面感应耦合测量系统。

一种深海剖面感应耦合测量系统，该系统设置于数据采集器和若干传感器之间，包括：数据采集器端的第一感应耦合连接器、传感器端的第二感应耦合连接器和包塑钢缆；数据采集器包括第一调制解调器，传感器包括第二调制解调器；所述第二调制解调器封装在所述传感器中；

所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路，所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端通过缠绕的若干匝导线连接所述第一调制解调器，所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端通过缠绕的若干匝导线连接所述第二调制解调器。

进一步地，所述第一感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第一调制解调器的缠绕导线匝数比的范围为1：15到1：25。

进一步地，所述第一感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第一调制解调器的缠绕导线的最优匝数比为1:20。

进一步地，所述第二感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第二调制解调器的缠绕导线匝数比的范围为1：95到1：105。

进一步地，所述第二感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第二调制解调器的缠绕导线的最优匝数比为1:100。

进一步地，所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环相当于第一变压器的圆形磁芯。

进一步地，所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环相当于第二变压器的圆形磁芯。

进一步地，所述传感器数量上限为100个。

进一步地，所述传感器设置深度最深为2000米。

本公开的一个或多个实施例还提供一种深海剖面感应耦合测量方法。

一种深海剖面感应耦合测量方法，该方法基于所述的一种深海剖面感应耦合测量系统，包括：

数据采集器发送通信需求至传感器，将通信信息调制至第一调制解调器，通过第一感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，引起包塑钢缆与海水形成的一个回路中电压变化，进而引起第二感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，传感器通过第二调制解调器将数据采集器发送的通信需求进行解调并获取；

传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器，将相应的数据调制至第二调制解调器，通过第二感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，引起包塑钢缆与海水形成的一个回路中电压变化，进而引起第一感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，数据采集器通过第一调制解调器将传感器返回的相应的数据进行解调，完成通信获取水文传感器数据。

进一步地，在数据采集器发送通信需求至传感器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第一变压器的次级线圈，连接所述第一调制解调器的所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第一变压器的初级线圈。

进一步地，在数据采集器发送通信需求至传感器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第二变压器的初级线圈，连接所述第二调制解调器的所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第二变压器的次级线圈。

进一步地，在传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第一变压器的初级线圈，连接所述第一调制解调器的所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第一变压器的次级线圈。

进一步地，在传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第二变压器的次级线圈，连接所述第二调制解调器的所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第二变压器的初级线圈。

本公开的一个或多个实施例还提供一种深海大洋锚系浮标。

一种深海大洋锚系浮标，包括所述的一种深海剖面感应耦合测量系统。

本公开的有益效果：

通过本公开简单、可靠的增加实时采集水文传感器的设置深度以及数量，在数据传输时系统完全避免了传输装置连接传感器的分支电缆的使用，有效探测更深的海水数据，为海洋科学研究及相关领域实时提供海洋水文气象数据。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本公开一个或多个实施例的感应耦合测量系统示意图；

图2是本公开一个或多个实施例的浮标示意图。

具体实施方式：

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

如图1所示的深海剖面感应耦合测量原理示意图，本公开的一个或多个实施例提供了一种深海剖面感应耦合测量系统。

一种深海剖面感应耦合测量系统，该系统设置于数据采集器和若干传感器之间，包括：数据采集器端的第一感应耦合连接器、传感器端的第二感应耦合连接器和包塑钢缆；数据采集器连接第一调制解调器，传感器连接第二调制解调器，且第二调制解调器封装在传感器中，大大降低了被破坏的可能性；在一个或多个实施例中还可以选择包括第一调制解调器的数据采集器，以及包括第二调制解调器的传感器。

所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路，所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端通过缠绕的若干匝导线连接所述第一调制解调器，所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端通过缠绕的若干匝导线连接所述第二调制解调器。

在本公开的一个或多个实施例中所述第一感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第一调制解调器的缠绕导线匝数比设置为1:20；需要注意的是，所述第一感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第一调制解调器的缠绕导线匝数比可在1：15到1：25的范围内选择设置，最优为1：20。在本公开的一个或多个实施例中所述第二感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第二调制解调器的缠绕导线匝数比设置为1:100；需要注意的是，所述第二感应耦合连接器的圆形磁环两端的包塑钢缆海水回路和连接所述第二调制解调器的缠绕导线匝数比可在1：95到1：105的范围内选择设置，最优为1：100。

在本实施例中，所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环相当于第一变压器的圆形磁芯。

在数据采集器发送通信需求至传感器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第一变压器的次级线圈(1匝导线)，连接所述第一调制解调器的所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第一变压器的初级线圈(20匝导线)。

在传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第一变压器的初级线圈(1匝导线)，连接所述第一调制解调器的所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第一变压器的次级线圈(20匝导线)。

所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环相当于第二变压器的圆形磁芯。

在数据采集器发送通信需求至传感器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第二变压器的初级线圈(1匝导线)，连接所述第二调制解调器的所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第二变压器的次级线圈(100匝导线)。

在传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第二变压器的次级线圈(1匝导线)，连接所述第二调制解调器的所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第二变压器的初级线圈(100匝导线)。

需要注意的是，所述传感器数量上限为100个。

需要注意的是，所述传感器设置深度为2000米。

本公开的一个或多个实施例还提供一种深海剖面感应耦合测量方法。

一种深海剖面感应耦合测量方法，该方法基于所述的一种深海剖面感应耦合测量系统，包括：

数据采集器发送通信需求至传感器：

数据采集器将通信信息调制至第一调制解调器，通过与第一调制解调器连接的第一感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，引起包塑钢缆与海水形成回路中电压变化，进而引起与第二调制解调器连接的第二感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，传感器通过第二调制解调器将数据采集器发送的通信需求进行解调并获取；

在数据采集器发送通信需求至传感器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第一变压器的次级线圈(1匝导线)，连接所述第一调制解调器的所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第一变压器的初级线圈(20匝导线)。

在数据采集器发送通信需求至传感器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第二变压器的初级线圈(1匝导线)，连接所述第二调制解调器的所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第二变压器的次级线圈(100匝导线)。

传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器：

传感器根据接收的通信需求将相应的数据调制至第二调制解调器，通过连接第二调制解调器的第二感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，引起包塑钢缆与海水形成回路中电压变化，进而引起连接第一调制解调器的第一感应耦合连接器上的圆形磁环缠绕的若干匝导线中电压变化，数据采集器通过第一调制解调器将传感器返回的相应的数据进行解调，完成通信获取水文传感器数据。

在传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第二变压器的次级线圈(1匝导线)，连接所述第二调制解调器的所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第二变压器的初级线圈(100匝导线)。

在传感器根据接收的通信需求将相应的数据返回数据采集器过程中，所述包塑钢缆穿过所述第一感应耦合连接器和所有所述第二感应耦合连接器上的圆形磁环与海水形成一个回路相当于第一变压器的初级线圈(1匝导线)，连接所述第一调制解调器的所述第一感应耦合连接器上的圆形磁环对端缠绕的若干匝导线相当于第一变压器的次级线圈(20匝导线)。

如图2所示，本公开的一个或多个实施例还提供一种深海大洋锚系浮标。

一种深海大洋锚系浮标，包括所述的一种深海剖面感应耦合测量系统。

本公开的有益效果：

通过本公开简单、可靠的增加实时采集水文传感器的布放深度以及数量，在数据传输时系统完全避免了传输装置连接传感器的分支电缆的使用，有效探测更深的海水数据，为海洋科学研究及相关领域实时提供海洋水文气象数据。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本公开将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。