[发明专利]一种浮力调控及数据交互管缆系统

权利要求书

1.一种浮力调控及数据交互管缆系统，其特征在于：包括牵引缆绳(1)、滑动轨道(2)、浮筒(3)、脐带缆(4)和地面控制中心(5)；所述牵引缆绳(1)的一端穿过滑动导轨(2)并固定于海底，所述滑动轨道(2)通过脐带缆(4)与浮筒(3)相连，所述地面控制中心(5)根据监测海域情况调整脐带缆(4)的位置；

所述浮筒(3)包括传输模块(31)、水上推行器(32)、浮标(33)、控制分析单元(34)、海面海况监测模块(35)、太阳能板(36)和蓄电池(37)；所述传输模块(31)将数据发送至浮标(33)，再由浮标(33)发送到地面控制中心(5)；所述控制分析单元(34)用于分析接收到的数据并将反馈至脐带缆(4)内的动力装置(45)；所述太阳能板(36)将太阳能转化成电能并存储在蓄电池(37)中，用于给传输模块(31)、水上推行器(32)、浮标(33)、控制分析单元(34)、海面海况监测模块(35)供电；

所述脐带缆(4)内部设置不锈钢管(42)、双光纤缆(43)、电缆(44)、动力装置(45)、电源转换模块(46)、水下光纤通信模块(47)和传感系统(48)；所述双光纤缆(43)与水下光纤通信模块(47)相连，所述电源转换模块(46)将电缆(44)传输的电能转换成各装置所需电能，所述电源转换模块(46)、水下光纤通信模块(47)均与传感系统(48)相连，所述传感系统(48)设置于脐带缆(4)内的不同高度位置。

2.根据权利要求1所述的一种浮力调控及数据交互管缆系统，其特征在于：所述传感系统(48)包括感知系统(481)、传输系统(482)和采集控制系统(483)，所述感知系统(481)包括温盐深仪、水流速传感器、张紧力传感器、摄像机，所述采集控制模块(483)包括信息采集、信息处理模块，负责将采集到的数据进行预处理操作，所述传输模块(482)用于将预处理过的数据传输到浮筒(3)内的控制分析单元(34)。

3.根据权利要求2所述的一种浮力调控及数据交互管缆系统，其特征在于：所述地面控制中心(5)信息收集的步骤包括：

(a)感知系统(481)通过将不同位置的传感系统(48)的数据进行采集，采集控制模块(483)对数据进行预处理；

(b)经过预处理的数据通过水下光纤通信模块(47)以及双光线缆(43)传输至浮筒(3)内；

(c)浮筒(3)内的控制分析单元(34)对接收到的数据以及海面海况监测模块(35)接收到的数据进行分析，并将分析结果通过WIFI信号转发至浮标(33)、地面控制中心(5)，浮标(33)将收集到的信息通过GPS北斗卫星转发至地面控制中心(5)。

4.根据权利要求1所述的一种浮力调控及数据交互管缆系统，其特征在于：所述确定传感系统安装最优位置的方法包括以下步骤：

(a)测点位置初选，将初步选定的点记为初步选定测点自由度，未被选择的点记为未被选择自由度；

(b)构建MAC矩阵，将初步选定测点自由度的模态向量矩阵记为u(n×m)；

(c)定位MAC矩阵最大非对角元素；

(d)筛选未被选择的自由度，依次将未被选择测点的自由度添加到选定测点的自由度中，重新计算最大非对角元素的值；

(e)将初步选定测点自由度计算得到Fisher矩阵；

(f)综合评估待选测点，将非对角元素最大值的能力和增加Fisher迹的能力进行叠加；

(g)重新评定初选测点组，进行检查，重复(b)～(f)的步骤操作。

5.根据权利要求1所述的一种浮力调控及数据交互管缆系统，其特征在于：所述浮筒(3)内的控制分析单元(34)对数据进行转发及分析处理，将一级指令通过双光纤缆(43)下发至动力装置(45)，控制感知系统(481)的移动；所述地面控制中心(5)对数据进行总分析处理，将指令通过GPS北斗卫星传输至浮标(33)以及通过WIFI信号传输至浮筒(3)内部的水上推行器(32)。