海底智能封堵器水聲通信系統的設計

0 海底智能封堵器水聲通信概述
智能封堵器應用于海底管道的維修作業時，首先要解決的是在深海處如何實現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出的數據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換成聲信號在海洋環境下傳輸，最后轉換成ELF電磁波信號，利用電磁波信號穿透泥土、海水、管壁，指導管道內的智能封堵器工作。

智能封堵器海底通信中的水聲通信系統部分主要研究的是從母船或平臺計算機操作界面發出指令數據，將數字信號經由Modem轉換調制成模擬信號，經過功率放大匹配電路，送至水聲換能器，轉換成聲信號。

1 水聲通信系統的總體結構設計
用于海底管道的智能封堵器，要攻克的技術難關之一是如何實現智能封堵器的水上水下通訊，以完成平臺的遙控操作。由于海洋環境的特殊性，故采用了水聲無線通信方式。水聲通信系統的設計方法通常取決于系統為克服多徑干擾和相位起伏所采用的不同技術。這些技術可分為兩個方面：一是對信號的設計，即系統調制／解調的方案設計；二是發射／接收設備的結構，即系統的幀處理及均衡方案的設計。根據對目前已有的水聲通訊技術的調研和智能封堵器的實際應用環境和特點；本文提出了如圖2所示的水聲通訊方案。整套通訊系統主要由海上控制中心、外部通訊鏈路、以及遙控執行機構三個邏輯子系統組成。該系統主要是基于聲波和超低頻電磁波來進行雙向通訊。