[发明专利]一种水下传感器光纤供能系统和控制方法

说明书

本发明涉及一种水下传感器光纤供能系统和控制方法，包括海底接驳盒、水下激光器、水密光纤和终端装置，水下激光器分别与海底接驳盒和水密光纤连接，水密光纤与终端装置连接，终端装置连接有水下传感器，水下激光器将从海底接驳盒获得的电能转化为光能，通过水密光纤将光能传输到终端装置，终端装置内设有光电转换模块和能量管理模块，光电转换模块将接收的光能换为电能，能量管理模块对电能进行处理并储存，终端装置将电能传输到水下传感器进行供电，能量管理模块中设有温控电路控制光电转换模块的温度。与现有技术相比，本发明具有避免电磁干扰和短路风险、提高水下供能系统的可靠性和稳定性等优点。

技术领域

本发明涉及海洋观测技术领域，尤其是涉及一种水下传感器光纤供能系统和控制方法。

背景技术

海底观测网是由岸基站、海缆、海底主基站、海底接驳盒(海底适配器)及各种水下传感器等设备构成的，用于海洋环境观测。现有技术中，水下传感器通过水密电缆与海底观测网的适配器相连获得电能，实现观测任务。

现有技术的不足主要有：水密电缆中传输电能易对传感器输出的电信号产生电磁干扰，导致传感器采集数据不准确；水密电缆在海底极端环境下易因绝缘退化、外力破坏而造成短路故障，导致传感器停止运行；水密电缆绝缘耐压低、导线电阻大，使其线路降压大、传输电流小，难以远距离供电给传感器。

中国专利CN201921030812.5公开了一种基于光纤传能的能量传输系统，由于光电转换器运行时会大量发热，在水下会造成耐压密封腔体内温度快速升高，导致光电转换器转换效率降低，降低稳定性和工作寿命。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水下传感器光纤供能系统和控制方法，通过电能驱动激光束，将电能转换为光能，在光纤中长距离传输能量，传感器通过光电转换获得电能，避免电磁干扰和短路风险，实现长距离部署水下传感器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水下传感器光纤供能系统，包括海底接驳盒、水下激光器、水密光纤和终端装置，所述水下激光器分别与海底接驳盒和水密光纤连接，所述水密光纤与终端装置连接，所述终端装置连接有水下传感器，所述水下激光器将从海底接驳盒获得的电能转化为光能，通过水密光纤将光能传输到终端装置，所述终端装置内设有光电转换模块和能量管理模块，所述光电转换模块将接收的光能换为电能，所述能量管理模块对电能进行处理并储存，所述终端装置将电能传输到水下传感器进行供电，所述能量管理模块中设有温控电路控制光电转换模块的温度。

所述光电转换模块中设有光电转换器。

所述温控电路包括三极管、热敏电阻、运算放大器、半导体制冷器及电桥电路。

进一步地，所述热敏电阻设于光电转换器上，根据光电转换器的温度调整阻值，对应调整所述电桥电路的平衡状态，以此控制相应输出电压和三极管导通状态。

进一步地，所述半导体制冷器设于光电转换器上，用于将光电转换器的温度维持在预设的温度区间。

所述能量管理模块还设有储能蓄电池及其充放电监控电路、降压电路、微控制器及其电能监控电路和稳压电路。

所述稳压电路具体为低压直流稳压电路。

所述储能蓄电池及其充放电监控电路，用于储存电能并监控蓄电池充放电状态。

所述稳压电路，用于为水下传感器、微控制器、电能监控电路和温控电路提供稳定工作电压。

进一步地，所述能量管理模块设有直接供电通路和备用供电通路，所述直接供电通路包括稳压电路，所述备用供电通路包括储能蓄电池及其充放电监控电路。