利用海底管道進行通信的方法及通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種利用海底管道進行通信的方法，包含以下步驟：（1）布設(shè)設(shè)備、（2）發(fā)送信號、（3）接收信號、（4）信號轉(zhuǎn)發(fā)，直至信號發(fā)送到控制終端。海底管道進行通信的通信系統(tǒng)，包括沿著海底管道間隔設(shè)置的若干個遠程終端，所述的遠程終端包括主機、輔助電極和傳感器。本發(fā)明的通信方法和通信系統(tǒng)，直接利用海底管道，通過在海底管道上產(chǎn)生的電位信號表示數(shù)字信息，并通過在海底管道上以接力的方式傳遞電位信號進行數(shù)字信息的傳遞，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通信，無須另設(shè)通訊線纜等通訊連接介質(zhì)，成本低，工作方式簡單，可進行雙向傳輸，可實現(xiàn)海底管道的監(jiān)測，利用海底管道傳輸檢測到的海底管道的狀態(tài)信息，節(jié)省了維護成本，而且不會受到水文以及環(huán)境的影響，大幅縮短維護周期，完整得到海底管道全部的狀態(tài)信息。
【專利說明】利用海底管道進行通信的方法及通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)，具體地說，是一種直接利用鋪設(shè)在海底的海底管道進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê屯ㄐ畔到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海底管道是通過密閉的管道在海底連續(xù)地輸送大量液或氣的管道，由于海底的較大的水壓，為了保證管道強度，管道主要為金屬制成，但是海水還有非常強的腐蝕性，管道容易被海水腐蝕，降低管道的壽命。
[0003]由于海底管道非常長，而且位于很深的海底，出于海底環(huán)境和成本的考慮，目前還沒有可行的技術(shù)手段實現(xiàn)海底管道的狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)的傳輸，為了保證海底管道可長時間處于正常狀態(tài)，海底管道的設(shè)計壽命都非常長，而且采用犧牲陽極的方式進行防腐，使海底管道長時間處在無人看護的狀態(tài)，管道的應(yīng)力情況、陰極保護狀態(tài)、是否處于懸空或者擺動的狀態(tài)等信息都無法獲知，使管道一直處于一種高風(fēng)險的狀態(tài)下。管道的維護支撐利用潛水員或者水下機器人來進行，維護成本高，當(dāng)遇到不良天氣時無法作業(yè)，環(huán)境影響大，維護工作周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計了一種利用海底管道進行通信的方法及通信系統(tǒng)，實現(xiàn)海底管道的檢測以及檢測數(shù)據(jù)的傳輸，掌握海底管道的狀態(tài)。
[0005]本發(fā)明的利用海底管道進行通信的方法，包含以下步驟:
[0006]I)布設(shè)設(shè)備:沿著海底管道間隔設(shè)置若干個遠程終端，所述的遠程終端與海底管道通過導(dǎo)線相連，遠程終端可向海底管道放電，還可檢測海底管道上的電位；
[0007]2)發(fā)送信號:第一級遠程終端向其對應(yīng)的海底管道按照設(shè)定規(guī)律放電，在海底管道上形成呈設(shè)定規(guī)律的電位，用具有設(shè)定規(guī)律的電位表示數(shù)字信息；
[0008]3)接收信號:第二級遠程終端檢測與其相連的海底管道的電位，解析出電位中包含的設(shè)定規(guī)律中的數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存儲；
[0009]4)信號轉(zhuǎn)發(fā):第二級遠程終端將存儲的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化成設(shè)定規(guī)律，并按照此設(shè)定規(guī)律向其對應(yīng)的海底管道放電；
[0010]按照上述工作過程，下一級遠程終端依次接收信號并將信號轉(zhuǎn)發(fā)，通過各個遠程終端的依次傳遞，直至使設(shè)置的控制終端接收到電位信號，完成信號傳輸，控制終端也可作為第一級遠程終端，進行反向傳輸。
[0011]優(yōu)選的是，所述的電位表示數(shù)字信息，是以調(diào)頻、調(diào)幅或者調(diào)幅調(diào)頻混合的方式為設(shè)定規(guī)律放電，使海底管道上形成同等方式的電位，通過電位的大小、頻率，表示數(shù)字并形成由數(shù)字組成的數(shù)字信息。
[0012]優(yōu)選的是，通信過程中，若與下一級遠程終端相鄰的遠程終端接收到了上一級遠程終端發(fā)出的信息，并且在設(shè)定時間內(nèi)未接收到下一級遠程終端的轉(zhuǎn)發(fā)信息，與下一級遠程終端相鄰的遠程終端則將接替原下一級遠程終端，作為新的下一級遠程終端，將信號轉(zhuǎn)發(fā)給其對應(yīng)的再下一級遠程終端，繼續(xù)進行電位信號的傳輸。
[0013]利用海底管道進行通信的通信系統(tǒng)，包括沿著海底管道間隔設(shè)置的若干個遠程終端，所述的遠程終端包括主機、輔助電極和傳感器，主機與輔助電機、傳感器和海底管道都通過導(dǎo)線相連，主機通過輔助電極可向海底管道周圍的介質(zhì)放電，在對應(yīng)位置的海底管道上形成電位信號，主機通過傳感器可檢測對應(yīng)位置的海底管道上的電位信號以及海底管道的狀態(tài)信息，遠程終端之間通過放電形成的電位信號進行通訊。
[0014]優(yōu)選的是，主機內(nèi)設(shè)置有依次相連的濾波模塊、采集模塊、控制處理模塊和信號放大模塊，控制處理模塊內(nèi)設(shè)有用以存儲數(shù)字信息的存儲器，信號放大模塊通過導(dǎo)線與輔助電極和海底管道連接，濾波模塊通過導(dǎo)線與傳感器和海底管道連接。
[0015]優(yōu)選的是，主機由電池供電。
[0016]優(yōu)選的是，通信系統(tǒng)還設(shè)置有控制終端，控制終端可采集對應(yīng)位置海底管道上的電位信息，使其與遠程終端通過電位信號進行通訊。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的通信方法和通信系統(tǒng)，直接利用海底管道，通過在海底管道上產(chǎn)生的電位信號表示數(shù)字信息，并通過在海底管道上以接力的方式傳遞電位信號進行數(shù)字信息的傳遞，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通信，無須另設(shè)通訊線纜等通訊連接介質(zhì)，成本低，工作方式簡單，可進行雙向傳輸，可實現(xiàn)海底管道的監(jiān)測，利用海底管道傳輸檢測到的海底管道的狀態(tài)信息，使海底管道無須利用潛水員或水下機器人進行定期的全線檢查，節(jié)省了維護成本，而且不會受到水文以及環(huán)境的影響，大幅縮短維護周期，完整得到海底管道全部的狀態(tài)信息。
[0018]根據(jù)海底管道的具體狀況和需要，遠程終端之間可依次連續(xù)的順序傳輸，也可以間隔幾個采用跳躍傳輸，使用靈活性強。在信號傳輸時，相鄰遠程終端可確定下一級遠程終端是否正常運作，并在下一級遠程終端工作異常時，相鄰遠程終端可接替下一級遠程終端，繼續(xù)進行信號傳輸，保證通信的可靠性。
[0019]由于通信雙向，控制終端可控制遠程終端，確定工作異常的遠程終端，使?jié)撍畣T可有目的性的對這些異常遠程終端進行檢修和維護，系統(tǒng)維護成本低，遠程終端的主機采用電池供電，只需在維護時更換電池，遠程終端即可重新正常工作，無須給設(shè)備鋪設(shè)供電線路，安裝和使用成本都非常低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖1為通信系統(tǒng)中的遠程終端的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的利用海底管道進行通信的方法，按照下述步驟進行。
[0022]首先要布設(shè)設(shè)備，沿著海底管道間隔設(shè)置若干個遠程終端，遠程終端與海底管道通過導(dǎo)線相連，遠程終端可向海底管道放電，還可檢測海底管道上的電位。
[0023]然后進行發(fā)送信號，第一級遠程終端向其對應(yīng)的海底管道按照設(shè)定規(guī)律放電，在海底管道上形成呈設(shè)定規(guī)律的電位，用具有設(shè)定規(guī)律的電位表示數(shù)字信息。電位表示數(shù)字信息，是以調(diào)頻、調(diào)幅或者調(diào)幅調(diào)頻混合的方式為設(shè)定規(guī)律放電，使海底管道上形成同等方式的電位,通過電位的大小、頻率,表示數(shù)字并形成由數(shù)字組成的數(shù)字信息。
[0024]接著進行接收信號，第二級遠程終端檢測與其相連的海底管道的電位，解析出電位中包含的設(shè)定規(guī)律中的數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存儲。
[0025]最后進行信號轉(zhuǎn)發(fā)，第二級遠程終端將存儲的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化成設(shè)定規(guī)律，并按照此設(shè)定規(guī)律向其對應(yīng)的海底管道放電。
[0026]按照上述工作過程，下一級遠程終端依次接收信號并將信號轉(zhuǎn)發(fā)，通過各個遠程終端的依次傳遞，直至使設(shè)置的控制終端接收到電位信號，完成信號傳輸，控制終端也可作為第一級遠程終端，進行反向傳輸。
[0027]數(shù)字信息中包含源地址和轉(zhuǎn)發(fā)地址，所述的源地址為第一級遠程終端的地址，所述的轉(zhuǎn)發(fā)地址為轉(zhuǎn)發(fā)這個數(shù)字信息的遠程終端的地址。通過這兩個地址，接收信號的遠程終端可確定數(shù)字信息的初始發(fā)送者和轉(zhuǎn)發(fā)者。
[0028]本發(fā)明的通信方法有兩種傳輸模式，一種為遠程終端將信號一個挨著一個順序傳輸；另一種為跳躍傳輸，即發(fā)送信號的上一級遠程終端與接收信號的下一級遠程終端之間間隔至少I個遠程終端。
[0029]通信過程中，若與下一級遠程終端相鄰的遠程終端接收到了上一級遠程終端發(fā)出的信息，并且在設(shè)定時間內(nèi)未接收到下一級遠程終端的轉(zhuǎn)發(fā)信息，與下一級遠程終端相鄰的遠程終端則將接替原下一級遠程終端，作為新的下一級遠程終端，將信號轉(zhuǎn)發(fā)給其對應(yīng)的再下一級遠程終端，繼續(xù)進行電位信號的傳輸。
[0030]利用海底管道進行通信的通信系統(tǒng)，如圖1所示，包括沿著海底管道間隔設(shè)置的若干個遠程終端，所述的遠程終端包括主機、輔助電極和傳感器，主機與輔助電機、傳感器和海底管道都通過導(dǎo)線相連，主機通過輔助電極可向海底管道周圍的介質(zhì)放電，在對應(yīng)位置的海底管道上形成電位信號，主機通過傳感器可檢測對應(yīng)位置的海底管道上的電位信號以及海底管道的狀態(tài)信息，遠程終端之間通過放電形成的電位信號進行通訊。
[0031]主機由電池供電，主機內(nèi)設(shè)置有依次相連的濾波模塊、采集模塊、控制處理模塊和信號放大模塊，控制處理模塊內(nèi)設(shè)有用以存儲數(shù)字信息的存儲器，信號放大模塊通過導(dǎo)線與輔助電極和海底管道連接，濾波模塊通過導(dǎo)線與傳感器和海底管道連接。
[0032]通信系統(tǒng)還設(shè)置有控制終端，控制終端可采集對應(yīng)位置海底管道上的電位信息，使其與遠程終端通過電位信號進行通訊。
[0033]本發(fā)明的通信系統(tǒng)和通信方法具體使用時，假設(shè)在海底管道的其中一部分，依次順序布設(shè)有遠程終端Al、遠程終端A2、遠程終端A3、遠程終端A4、遠程終端A5、遠程終端A6、遠程終端A7、遠程終端AS、遠程終端A9，遠程終端Al為最開始進行信號發(fā)送的第一級遠程終端。
[0034]傳輸模式米用順序傳輸?shù)姆绞綍r，傳輸過程中，遠程終端Al的輔助電極向海底管道周圍的介質(zhì)放電，形成從輔助電極流出到介質(zhì)，然后進入海底管道，再通過導(dǎo)線回到遠程終端Al的電流，使海底管道上形成電位。
[0035]遠程終端Al控制輔助電極按照設(shè)定規(guī)律進行放電，使海底管道上形成的電位也呈設(shè)定規(guī)律的波動，設(shè)定規(guī)律為調(diào)頻、調(diào)幅或者調(diào)幅調(diào)頻混合的方式，通過這些方式來表示數(shù)字信息中的數(shù)字并形成由這些數(shù)字組成的數(shù)字信息。
[0036]與遠程終端Al對應(yīng)位置的海底管道上形成的電位，在一定的長度范圍內(nèi)的海底管道上都可檢測到，遠程終端A2與這個長度范圍內(nèi)的海底管道相連，通過傳感器檢測到這個電位，將電位中包含的設(shè)定規(guī)律的數(shù)字信息解析出來并存儲。
[0037]遠程終端A2將存儲的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化成設(shè)定規(guī)律，控制其輔助電極按照設(shè)定規(guī)律進行放電，在海底管道上形成電位，再由遠程終端A3檢測到遠程終端A2放電產(chǎn)生的電位，然后從電位中解析數(shù)字信息，將數(shù)字信息再轉(zhuǎn)發(fā)給下一個遠程終端A4，直至遠程終端接收到電位信號和電位信號中的數(shù)字信息。
[0038]傳輸模式采用跳躍傳輸?shù)姆绞綍r，若跳躍間隔為I個遠程終端，遠程終端Al放電產(chǎn)生的電位信號，被遠程終端A3的傳感器檢測到，然后被遠程終端A3解析存儲后，依次轉(zhuǎn)發(fā)給遠程終端A5、遠程終端A7、遠程終端A9，直至遠程終端接收到電位信號和電位信號中的數(shù)字信息。
[0039]在信號傳輸過程中，每一個遠程終端不僅通過放電將數(shù)字信息發(fā)送出去，也可以檢測到其他遠程終端進行信號轉(zhuǎn)發(fā)時放電產(chǎn)生的電位，從而確定其他遠程終端是否正常的進行了信號的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0040]傳輸模式采用順序傳輸?shù)姆绞綍r，若遠程終端A3接收到遠程終端Al放電產(chǎn)生的電位信號，同時在設(shè)定時間內(nèi)未接收到遠程終端A2放電產(chǎn)生的電位信號，則說明遠程終端A2處于異常狀態(tài)，遠程終端A3將代替遠程終端A2，由遠程終端A3將從遠程終端Al接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給遠程終端A4，再由遠程終端A4向下繼續(xù)進行信號傳遞。
[0041]傳輸模式采用跳躍傳輸?shù)姆绞綍r，假設(shè)跳躍間隔為I個遠程終端，若遠程終端A2或遠程終端A4接收到遠程終端Al放電產(chǎn)生的電位信號，同時在設(shè)定時間內(nèi)未接收到遠程終端A3放電產(chǎn)生的電位信號，則說明遠程終端A3處于異常狀態(tài)，遠程終端A2將代替遠程終端A3，由遠程終端A2將從遠程終端Al接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)給遠程終端A4，再由遠程終端A4轉(zhuǎn)發(fā)給A6，繼續(xù)進行信號傳遞。遠程終端A3也可由遠程終端A4代替，向下進行信號轉(zhuǎn)發(fā)，遠程終端A2和遠程終端A4這兩個哪一個來代替遠程終端A3進行信號轉(zhuǎn)發(fā)，由遠程終端內(nèi)部的設(shè)定而定。
[0042]這樣就可以在傳輸過程中某一個遠程終端異常的情況下，依然可正常的進行信號的傳輸。
[0043]遠程終端異?？赡苁枪收匣蛘唠姵仉娏亢谋M，本發(fā)明的通信是雙向的，信號不僅可沿著各個遠程終端傳輸?shù)疥懮系目刂平K端，也可由控制終端發(fā)出，傳輸給各個遠程終端?？刂平K端可向遠程終端發(fā)送檢查指令，讓每一個遠程終端都向控制終端發(fā)出一個檢查信息，通過檢查信息接收的數(shù)量以及檢查信息中的源地址，確定那些遠程終端工作異常，確定異常遠程終端的位置，利用潛水員或水下機器人等途徑對異常的遠程終端進行檢修和維護。
【權(quán)利要求】
1.一種利用海底管道進行通信的方法，其特征在于，包含以下步驟: 1)布設(shè)設(shè)備:沿著海底管道間隔設(shè)置若干個遠程終端，所述的遠程終端與海底管道通過導(dǎo)線相連，遠程終端可向海底管道放電，還可檢測海底管道上的電位； 2)發(fā)送信號:第一級遠程終端向其對應(yīng)的海底管道按照設(shè)定規(guī)律放電，在海底管道上形成呈設(shè)定規(guī)律的電位，用具有設(shè)定規(guī)律的電位表示數(shù)字信息； 3)接收信號:第二級遠程終端檢測與其相連的海底管道的電位，解析出電位中包含的設(shè)定規(guī)律中的數(shù)字信息，并將數(shù)字信息存儲； 4)信號轉(zhuǎn)發(fā):第二級遠程終端將存儲的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化成設(shè)定規(guī)律，并按照此設(shè)定規(guī)律向其對應(yīng)的海底管道放電； 按照上述工作過程，下一級遠程終端依次接收信號并將信號轉(zhuǎn)發(fā)，通過各個遠程終端的依次傳遞，直至使設(shè)置的控制終端接收到電位信號，完成信號傳輸，控制終端也可作為第一級遠程終端，進行反向傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用海底管道進行通信的方法，其特征在于，所述的電位表示數(shù)字信息，是以調(diào)頻、調(diào)幅或者調(diào)幅調(diào)頻混合的方式為設(shè)定規(guī)律放電，使海底管道上形成同等方式的電位，通過電位的大小、頻率，表示數(shù)字并形成由數(shù)字組成的數(shù)字信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用海底管道進行通信的方法，其特征在于，通信過程中，若與下一級遠程終端相鄰的遠程終端接收到了上一級遠程終端發(fā)出的信息，并且在設(shè)定時間內(nèi)未接收到下一級遠程終端的轉(zhuǎn)發(fā)信息，與下一級遠程終端相鄰的遠程終端則將接替原下一級遠程終端，作為新的下一級遠程終端，將信號轉(zhuǎn)發(fā)給其對應(yīng)的再下一級遠程終端，繼續(xù)進行電位信號的傳輸。
4.一種利用海底管道進行通信的通信系統(tǒng)，其特征在于，包括沿著海底管道間隔設(shè)置的若干個遠程終端，所述的遠程終端包括主機、輔助電極和傳感器，主機與輔助電機、傳感器和海底管道都通過導(dǎo)線相連，主機通過輔助電極可向海底管道周圍的介質(zhì)放電，在對應(yīng)位置的海底管道上形成電位信號，主機通過傳感器可檢測對應(yīng)位置的海底管道上的電位信號以及海底管道的狀態(tài)信息，遠程終端之間通過放電形成的電位信號進行通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，主機內(nèi)設(shè)置有依次相連的濾波模塊、采集模塊、控制處理模塊和信號放大模塊，控制處理模塊內(nèi)設(shè)有用以存儲數(shù)字信息的存儲器，信號放大模塊通過導(dǎo)線與輔助電極和海底管道連接，濾波模塊通過導(dǎo)線與傳感器和海底管道連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，主機由電池供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，通信系統(tǒng)還設(shè)置有控制終端，控制終端可采集對應(yīng)位置海底管道上的電位信息，使其與遠程終端通過電位信號進行通訊。
【文檔編號】H04B3/36GK103763004SQ201410040562
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】孫勤, 盧少同, 王紅軍 申請人:青島雅合陰保工程技術(shù)有限公司