CN111293524B - 一种海底观测网扩展连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海底观测网扩展连接装置，所述装置包括通过连接件依次连接的湿插拔电连接器插头，第一终端转换器，扩展连接缆，第二终端转换器和湿插拔电连接器插座；湿插拔电连接器插头***第一设备的湿插拔电连接器插座中，湿插拔电连接器插座与第二设备的湿插拔电连接器插头连接；第一终端转换器用于进行电能转换和信号转换，然后通过扩展连接缆为第二终端转换器供电，将第一设备的数据发送至第二终端转换器；还用于接收第二终端转换器发送的数据并转发至第一设备；第二终端转换器用于进行电能转换和信号转换，然后为第二设备供电，用于将第一设备的数据转发至第二设备；还用于接收第二设备发送的数据并转发至第一终端转换器。

Description

一种海底观测网扩展连接装置
技术领域
本发明涉及海底观测网技术领域，具体涉及一种海底观测网扩展连接装置。
背景技术
海底观测网是一种新型的海洋观测方式，其主要实现方式是通过海缆、中继器、海底接驳设备等向上连接岸基站的供电、通信设备，向下连接各种海底观测设备，实现对海底观测设备的高功率连续供电和观测数据的实时在线获取。其中海底主基站是海底电能变换和数据汇聚的核心节点，为多个海底接驳盒供电并将各接驳盒上传的数据汇聚后传输到岸基站，海底接驳盒连接各类海底观测设备，为海底观测设备提供电能和通信链路。通常，岸基站与海底主基站之间通过海缆实现固定式连接，主基站与接驳盒之间通过湿插拔连接器进行可分离式连接，以便提升接驳盒入网的灵活性且便于在维护过程中进行分离维修。
为保证海底观测网的长期稳定运行，海底接驳主基站通常布放在海底环境稳定的区域，而海底环境变化剧烈的区域(如地震区，甲烷喷发区等)往往是科学研究的热点，需要布放相关海底观测设备进行原位观测以获得第一手现场资料，这就要求观测设备布放在该区域。因此，观测设备与接驳设备之间的距离范围有可能从几十米到几十公里不等。海底观测网通常使用的湿插拔连接器主要分为两种，湿插拔电连接器与湿插拔光电混连接器，主要用以实现主基站对接驳盒的电能的供应和通信连接。受传输距离限制，湿插拔电连接器外加延长电缆的方式只能实现100米以内的以太网高速连接，湿插拔光电混合连接器外加延长光电混合缆的方式才能实现公里级的传输距离，但也存在一些缺点，1、湿插拔光电混连接器价格昂贵，是湿插拔电连接器的5倍以上；2、进行长距离电能传输时，光电混合缆上电能损耗过大，供电效率大大降低；3、湿插拔光电混合连接器与电连接器相比可靠性较差，后期维护成本高。因此截至目前并无较好实现主基站与接驳盒远距离扩展连接的方式。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出一种适用于海底观测网扩展连接装置，解决海底观测网扩展连接的成本高，供电效率低，可靠性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种海底观测网扩展连接装置，用于连接远距离的第一设备和第二设备；所述装置包括：湿插拔电连接器插头，第一终端转换器，扩展连接缆，第二终端转换器和湿插拔电连接器插座；所述湿插拔电连接器插头***第一设备的湿插拔电连接器插座中，所述湿插拔电连接器插头和扩展连接缆分别通过连接件与第一终端转换器连接；所述湿插拔电连接器插座和扩展连接缆分别通过连接件与第二终端转换器连接；所述湿插拔电连接器插座与第二设备的湿插拔电连接器插头连接；
所述第一终端转换器，用于进行电能转换和信号转换，然后通过扩展连接缆为第二终端转换器供电，用于将第一设备的数据转发至第二终端转换器，接收第二终端转换器发送的数据并转发至第一设备，还用于监测自身的状态并发送至第一设备；
所述第二终端转换器，用于进行电能转换和信号转换，然后为第二设备供电，用于将第一设备的数据转发至第二设备；接收第二设备发送的数据并转发至第一终端转换器，还用于监测自身的状态并发送至第一终端转换器。
作为上述装置的一种改进，所述第一终端转换器包括：第一电能变换单元，监测保护单元，第一环境监测单元，分光器，光学监测单元和第一通信转换单元
所述第一电能变换单元，用于实现375VDC到3000VDC的电能升压转换；
所述监测保护单元，用于监测第一电能变换单元输出的电压值和电流值，用于监测所述装置的对地绝缘阻抗，并将检测到的信息发送给第一通信转换单元；
所述第一环境监测单元，用于采集第一电能变换单元的温度和第一终端转换器内部湿度，将采集到的信息发送到第一通信转换单元；
所述分光器，用于对接收到的扩展连接缆传输的光信号进行1:9分光，分别发送至光学监测单元和第一通信转换单元；
所述光学监测单元，用于监测接收到的光功率，发送至第一通信转换单元；
所述第一通信转换单元，用于接收第一设备的电信号并转换为光信号，然后通过扩展连接缆发送至第二终端转换器，用于将分光器发送的光信号转换为电信号，然后发送给第一设备；还用于将监测保护单元，光学监测单元和第一环境监测单元发送的信息与第二终端转换器发送的数据进行汇聚，发送到第一设备。
作为上述装置的一种改进，所述第二终端转换器包括：第二电能变换单元、第二通信转换单元，环回测试单元和第二环境监测单元；
第二电能变换单元，用于实现3000VDC到375VDC的电能降压转换，为第二设备供电；
所述环回测试单元，用于实现整个装置的通信链路的环回联通，对所述扩展连接装置的通信功能是否正常进行测试；
所述第二环境监测单元，用于采集第二电能变换单元的温度和第二终端转换器内部湿度，将采集到的信息发送到第二通信转换单元；
所述第二通信转换单元，用于将扩展连接缆发送的光信号转换为电信号发送给第二设备，用于将第二设备发送的电信号转换为光信号，并通过扩展连接缆发送给第一终端转换器的分光器；还用于将第二环境监测单元发送的信息与第二设备发送的数据进行汇聚，发送到所述第一终端转换器。
作为上述装置的一种改进，所述第二终端转换器还包括：与扩展连接缆中传输电能的导线连接的过压保护单元，用于对第二终端转换器内部电路和第二设备内部电路进行保护。
作为上述装置的一种改进，所述第一终端转换器和第二终端转换器均采用钛合金进行封装。
作为上述装置的一种改进，所述湿插拔电连接器插头至少含有1对金属导体用于电能传输，含有2对或4对双绞型导线用于数据传输。
作为上述装置的一种改进，所述连接件为穿舱件或干插拔连接器组件。
作为上述装置的一种改进，所述扩展连接缆至少含有1对用于电能传输的金属导体，至少含有1对用于数据传输的光纤。
作为上述装置的一种改进，所述湿插拔电连接器插座至少含有1对用于电能传输的金属导体，含有2对或4对用于数据传输的双绞型导线。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
1、与传统采用湿插拔电连接器+延长电缆方式的技术方案相比，本发明的装置可实现超过100米的远距离扩展；与采用湿插拔光电混合连接器外加延长光电混合缆的技术方案相比，成本更低，供电效率和可靠性更高；
2、本发明的扩展连接装置十分便于在海底观测网中实现科学观测点的接驳盒、观测设备原位观测，避免了主干网络的风险，提高了海底观测网的安全性。
附图说明
图1为本发明的海底观测网扩展连接装置的结构图；
图2为本发明的第一终端转换器的结构图；
图3为本发明的第二终端转换器的结构图。
附图标识：
1、湿插拔电连接器插头，2、第一终端转换器，3、扩展连接缆，
4、第二终端转换器，5、湿插拔电连接器插座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明提出一种海底观测网扩展连接装置，用于主基站与接驳盒之间的远距离连接(也可用于接驳盒与观测设备之间的扩展连接)。该装置包括：湿插拔电连接器插头1，第一终端转换器2，扩展连接缆3，第二终端转换器4和湿插拔电连接器插座5。湿插拔电连接器插头1和扩展连接缆3通过穿舱件或干插拔连接器组件与第一终端转换器2连接；湿插拔电连接器插座5和扩展连接缆3通过穿舱件或干插拔连接器组件与第二终端转换器4连接。
扩展连接缆3至少含有1对金属导体用于电能传输，至少含有1对光纤用于数据传输。
湿插拔电连接器插头1与湿插拔电连接器插座5至少含有1对金属导体用于电能传输，含有2对或4对双绞型导线用于数据传输。
第一终端转换器2和第二终端转换器4采用不锈钢或钛合金封装，考虑到耐腐蚀性，采用钛合金效果更好。
该装置的湿插拔电连接器插头1与主基站固有的湿插拔电连接器插座连接实现电能和通信的连接；该装置的湿插拔电连接器插座5与接驳盒固有的湿插拔电连接器插头连接，实现电能和通信的连接。
如图2所示，第一终端转换器2由第一电能变换单元，监测保护单元，第一通信转换单元，光学监测单元，分光器和第一环境监测单元组成。第一电能变换单元具有直流/直流转换功能，实现375VDC到3000VDC的电能升压转换；监测保护单元用于监测第一电能变换单元输出的电压、电流值，同时监测该扩展装置对地绝缘阻抗，并将检测到的信息发送给第一通信转换单元；光学监测单元用于监测接收到的光功率，用于判断该扩展连接装置长距离通信的光学性能；分光器对第一终端转换器接收到的光信号进行1:9分光，分别连接光学监测单元和第一通信转换单元；第一环境监测单元实现对第一电能变换单元温度的采集和第一终端转换器内部湿度的采集，采集到的信息发送到第一通信转换单元；第一通信转换单元实现的功能包括：将通过主基站发送的电信号转换为光信号随后通过扩展连接缆3发送给第二终端转换器2，将接驳盒通过第二终端转换器4发送的光信号转换为电信号并发送给主基站；第一通信转换单元实现的功能还包括将监测保护单元，光学监测单元，第一环境监测单元发送的信息与接驳盒发送的数据进行汇聚发送到主基站并最终发送到岸基站，岸基站可通过该信息确定第一终端转换器的工作状态。
如图3所示，第二终端转换器4由过压保护单元、第二电能变换单元、第二通信转换单元，环回测试单元和第二环境监测单元组成。过压保护单元与扩展连接缆3中传输电能的导线连接，由于扩展连接装置中扩展连接缆较长，寄生参数如电感电容无法忽略，在电能从第一终端转换器2向第二终端转换器4传输瞬间，在第二终端转换器4的输入端会产生较大的电压脉冲，过压保护单元用于对第二终端转换器4内部和接驳盒内部的电路***进行保护；第二电能变换单元实现直流/直流转换功能，具体实现了3000VDC到375VDC的电能降压转换，并为接驳盒供电；环回测试单元可实现通信链路的环回连接，即不需要连接接驳盒可实现该扩展连接装置通信链路的环回联通，岸基站可通过主基站发送环回测试数据，检测当前扩展连接装置的通信功能是否正常；第二环境监测单元实现对第二电能变换单元温度的采集和第二终端转换器内部湿度的采集，采集到的信息发送到第二通信转换单元；第二通信转换单元实现的功能包括：将通过扩展连接缆3发送的光信号转换为电信号发送给接驳盒，将接驳盒发送的电信号转换为光信号并通过扩展连接缆3发送给第一终端转换器2；第二通信转换单元实现功能还包括将第二环境监测单元发送的信息与接驳盒发送的数据进行汇聚发送到第一终端转换器，并最终发送到岸基站，岸基站可通过该信息确定第二终端转换器的工作状态。
本发明通过在终端转换器内部进行电能和通信的转换，实现了海底观测网的新型扩展连接装置，解决了海底观测网远距离扩展连接成本高，供电效率低，可靠性差的问题。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种海底观测网扩展连接装置，用于连接远距离的第一设备和第二设备；其特征在于，所述装置包括：湿插拔电连接器插头，第一终端转换器，扩展连接缆，第二终端转换器和湿插拔电连接器插座；所述湿插拔电连接器插头***第一设备的湿插拔电连接器插座中，所述湿插拔电连接器插头和扩展连接缆分别通过连接件与第一终端转换器连接；所述湿插拔电连接器插座和扩展连接缆分别通过连接件与第二终端转换器连接；所述湿插拔电连接器插座与第二设备的湿插拔电连接器插头连接；
所述第一终端转换器，用于进行电能转换和信号转换，然后通过扩展连接缆为第二终端转换器供电，用于将第一设备的数据转发至第二终端转换器，接收第二终端转换器发送的数据并转发至第一设备，还用于监测自身的状态并发送至第一设备；
所述第二终端转换器，用于进行电能转换和信号转换，然后为第二设备供电，用于将第一设备的数据转发至第二设备；接收第二设备发送的数据并转发至第一终端转换器，还用于监测自身的状态并发送至第一终端转换器；
所述第一终端转换器包括：第一电能变换单元，监测保护单元，第一环境监测单元，分光器，光学监测单元和第一通信转换单元；
所述第一电能变换单元，用于实现375VDC到3000VDC的电能升压转换；
所述监测保护单元，用于监测第一电能变换单元输出的电压值和电流值，监测所述装置的对地绝缘阻抗，并将检测到的信息发送给第一通信转换单元；
所述第一环境监测单元，用于采集第一电能变换单元的温度和第一终端转换器内部湿度，将采集到的信息发送到第一通信转换单元；
所述分光器，用于对接收到的扩展连接缆传输的光信号进行1:9分光，分别发送至光学监测单元和第一通信转换单元；
所述光学监测单元，用于监测接收到的光功率，发送至第一通信转换单元；
所述第一通信转换单元，用于接收第一设备的电信号并转换为光信号，然后通过扩展连接缆发送至第二终端转换器，用于将分光器发送的光信号转换为电信号，然后发送给第一设备；还用于将监测保护单元，光学监测单元和第一环境监测单元发送的信息与第二终端转换器发送的数据进行汇聚，发送到第一设备；
所述第二终端转换器包括：第二电能变换单元、第二通信转换单元，环回测试单元和第二环境监测单元；
第二电能变换单元，用于实现3000VDC到375VDC的电能降压转换，为第二设备供电；
所述环回测试单元，用于实现整个装置的通信链路的环回联通，对所述扩展连接装置的通信功能是否正常进行测试；
所述第二环境监测单元，用于采集第二电能变换单元的温度和第二终端转换器内部湿度，将采集到的信息发送到第二通信转换单元；
所述第二通信转换单元，用于将扩展连接缆发送的光信号转换为电信号发送给第二设备，用于将第二设备发送的电信号转换为光信号，并通过扩展连接缆发送给第一终端转换器的分光器；还用于将第二环境监测单元发送的信息与第二设备发送的数据进行汇聚，发送到所述第一终端转换器；
所述扩展连接缆至少含有1对用于电能传输的金属导体，至少含有1对用于数据传输的光纤。
2.根据权利要求1所述的海底观测网扩展连接装置，其特征在于，所述第二终端转换器还包括：与扩展连接缆中传输电能的导线连接的过压保护单元，用于对第二终端转换器内部电路和第二设备内部电路进行保护。
3.根据权利要求1-2之一所述的海底观测网扩展连接装置，其特征在于，所述第一终端转换器和第二终端转换器均采用钛合金进行封装。
4.根据权利要求1所述的海底观测网扩展连接装置，其特征在于，所述湿插拔电连接器插头至少含有1对金属导体用于电能传输，含有2对或4对双绞型导线用于数据传输。
5.根据权利要求1所述的海底观测网扩展连接装置，其特征在于，所述连接件为穿舱件或干插拔连接器组件。
6.根据权利要求1所述的海底观测网扩展连接装置，其特征在于，所述湿插拔电连接器插座至少含有1对用于电能传输的金属导体，含有2对或4对用于数据传输的双绞型导线。
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