海底智能封堵器水声通信系统的设计

0 海底智能封堵器水声通信概述
智能封堵器应用于海底管道的维修作业时，首先要解决的是在深海处如何实现平台母船与管道之间的即时通信。本文研究的是从海上平台发出的数据指令信号到达管道上方接收器之间的通信过程。由于海底环境的特殊性，故采用水声无线通信方式。智能封堵器通信信号流程如图1所示。计算机指令信息首先转换成声信号在海洋环境下传输，最后转换成ELF电磁波信号，利用电磁波信号穿透泥土、海水、管壁，指导管道内的智能封堵器工作。

智能封堵器海底通信中的水声通信系统部分主要研究的是从母船或平台计算机操作界面发出指令数据，将数字信号经由Modem转换调制成模拟信号，经过功率放大匹配电路，送至水声换能器，转换成声信号。

1 水声通信系统的总体结构设计
用于海底管道的智能封堵器，要攻克的技术难关之一是如何实现智能封堵器的水上水下通讯，以完成平台的遥控操作。由于海洋环境的特殊性，故采用了水声无线通信方式。水声通信系统的设计方法通常取决于系统为克服多径干扰和相位起伏所采用的不同技术。这些技术可分为两个方面：一是对信号的设计，即系统调制／解调的方案设计；二是发射／接收设备的结构，即系统的帧处理及均衡方案的设计。根据对目前已有的水声通讯技术的调研和智能封堵器的实际应用环境和特点；本文提出了如图2所示的水声通讯方案。整套通讯系统主要由海上控制中心、外部通讯链路、以及遥控执行机构三个逻辑子系统组成。该系统主要是基于声波和超低频电磁波来进行双向通讯。