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浮标基海洋观测系统研究进展
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作者 张少伟 杨文才 +2 位作者 辛永智 王瑞星 李晨 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第28期2963-2973,共11页
面向海表和海底立体观测与探测的需求,构建了一种新概念的浮标基海洋观测系统,获取时间、空间同步的水文/气象/水质观测数据、海表/海底摄录数据,并实时回传到岸基数据中心.将浮标、海底接驳盒采用光电复合缆连接起来,通过浮标、光电缆... 面向海表和海底立体观测与探测的需求,构建了一种新概念的浮标基海洋观测系统,获取时间、空间同步的水文/气象/水质观测数据、海表/海底摄录数据,并实时回传到岸基数据中心.将浮标、海底接驳盒采用光电复合缆连接起来,通过浮标、光电缆为海底观测系统供电;同时,将海底观测信息通过光电缆传输到海表浮标,然后通过卫星通信/无线通信将水面、海底的观测数据传输到岸基,实现了海底、海表观测数据的实时传输.系统在通信、系留、能源等方面进行了全新的设计,并构建了“海底观测(接驳盒)-以太网-光交换机-光电复合缆-光交换机-以太网-卫星(浮标)”的通信链路.为实现浮标系留,采用纤维材料设计了中性的光电复合缆,降低了对浮标储备浮力的要求,并适用于大深度的布放.针对光电缆能源传输方式及海底供电要求,采用风能/太阳光能互补方式供电,采用直流升压/降压等方式解决系留缆直流输电问题.为实现系统在深海的布放,设计了专用绞车.通过绞车依次布放海底节点、缆,避免使用遥控水下机器人安装操作和海底湿插拔技术,降低了系统的成本和试验的风险.通过近海试验,验证了整套通信链路的可靠性,以及系统长期、稳定供电的能力,掌握了系统的布放回收技术.该系统满足了海表、海底实时观测与数据传输的需求,实现了海表、海底的同步观测;并实现了海表/海底摄录数据的实时回传,在深远海声学、地质、地震等方面观测具有重要意义. 展开更多
关键词 浮标 接驳 光电复合缆 海洋观测 无线通信
全球有缆海底观测网概述 预览 被引量:9
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作者 朱俊江 李智刚 +2 位作者 孙宗勋 练树民 殷建平 《热带海洋学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期20-33,共14页
近期有缆海底观测网发展迅猛,世界各国包括加拿大、美国、日本和欧洲国家都依据自己的科学目标,建立了相应的有缆海底观测网。文章针对不同国家有缆海底观测网系统的组成和建设分别做了概述和评论。从1978年开始到现在,日本成功建设了1... 近期有缆海底观测网发展迅猛,世界各国包括加拿大、美国、日本和欧洲国家都依据自己的科学目标,建立了相应的有缆海底观测网。文章针对不同国家有缆海底观测网系统的组成和建设分别做了概述和评论。从1978年开始到现在,日本成功建设了10条有缆海底地震观测网,从早期同轴电缆作为主干电缆,发展到使用光电缆连接水下设施。加拿大成功建成近岸尺度和区域尺度两条有缆海底观测网。美国2012年成功建成目前世界上最长的一条区域海底观测网(约900km)。欧洲国家也正在开展在10个海区建立有缆观测网。跟随国外的步伐,我国和我国台湾地区也建立了自己的海底观测站(东海小衢山)和有缆观测网(中国台湾妈祖)。文章依据世界上已经建立的有缆海底观测网,分析认为与全球有缆观测网布设有关的遥控水下机器人是关键技术,并探讨了海底观测网今后的发展和面临的挑战。 展开更多
关键词 有缆海底观测网 海底光电缆 遥控水下机器人 科学节点 接驳
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海底观测网络中能源监控及管理系统硬件设计 预览
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作者 吴承璇 李正宝 +2 位作者 吕斌 祁国良 贺海靖 《海洋技术学报》 2017年第6期49-53,共5页
针对海底观测网络运行的具体需求,开展了海底观测网络能源监控及管理系统硬件研究,设计了一种以MSP430为主控芯片的能源监控及管理系统。通过电压、电流、温度及漏水等信号检测及数据传输系统的硬件设计,实现海底观测网络节点的能源分... 针对海底观测网络运行的具体需求,开展了海底观测网络能源监控及管理系统硬件研究,设计了一种以MSP430为主控芯片的能源监控及管理系统。通过电压、电流、温度及漏水等信号检测及数据传输系统的硬件设计,实现海底观测网络节点的能源分配管理,系统参数监测及观测数据的采集、传输和存储。通过青岛胶州湾近海长达8个月的应用实验,证明设计的能源监控管理系统硬件能够实时监测电源参数,异常响应快速,运行稳定可靠,满足海底观测网络应用需求,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 能源管理 接驳 海底观测网 参数检测 数据传输
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基于免疫危险感知的水下接驳盒故障检测方法 预览 被引量:1
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作者 肖振华 梁意文 +2 位作者 谭成予 刘维炜 周雯 《工程科学与技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期143-148,共6页
针对现有水下接驳盒故障检测中存在仅通过特定的观测指标来判断系统故障,且观测指标的选取以及故障阈值的设定主要依赖人工经验的问题,本文借鉴机体免疫防御机制,提出了一种基于危险感知的水下接驳盒故障检测方法。借鉴机体免疫中的危... 针对现有水下接驳盒故障检测中存在仅通过特定的观测指标来判断系统故障,且观测指标的选取以及故障阈值的设定主要依赖人工经验的问题,本文借鉴机体免疫防御机制,提出了一种基于危险感知的水下接驳盒故障检测方法。借鉴机体免疫中的危险理论,在原DCA算法(dendritic cell algorithm)的基础之上,保留DCA算法的信号转换机制,对它的输入信号定义和异常评价方法进行改进以适合水下接驳盒工作环境,实现故障的在线检测。首先,依据变化是系统危险发生的征兆和外在表现的思想,提出了一种基于系统特征变化的危险信号提取方法,以提高DCA输入信号分类的自适应性。其次,针对原DCA算法只对数据项进行异常评价,无法检测系统级故障,提出采用成熟DC的浓度作为系统故障的评价指标。最后,采用水下接驳盒的真实数据进行模拟实验,并与PCA主元分析方法进行性能对比。实验结果显示本文方法不仅能有效检测出渐变故障,且比PCA方法具有更高的准确率,并能更早的发现故障。因此,本文提出的方法在水下接驳盒的故障检测中具有可行性。 展开更多
关键词 人工免疫系统 树突状细胞 危险理论 接驳 故障检测
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基于单片机和LabVIEW的通信系统电能管理控制 预览 被引量:2
5
作者 陈自卫 贺强 喻永成 《微型机与应用》 2015年第5期64-67,共4页
为了实现对水下观测设备电能供给状态的实时监测和控制,提出了一种基于单片机和Lab VIEW的远程电力监控方案。设计了电能管理控制系统的总体结构和接驳盒节点的硬件结构。系统采用分级控制策略,通过光以太网进行通信,采用电压传感器和... 为了实现对水下观测设备电能供给状态的实时监测和控制,提出了一种基于单片机和Lab VIEW的远程电力监控方案。设计了电能管理控制系统的总体结构和接驳盒节点的硬件结构。系统采用分级控制策略,通过光以太网进行通信,采用电压传感器和电能控制模块相结合的办法实现对电能的管理控制。试验表明,该系统能够可靠稳定地运行,为通信系统长期运行提供了保证。 展开更多
关键词 单片机 LAB VIEW 接驳 电能管理控制系统 海底供电系统
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基于NTP和IEEE1588海底观测网时间同步系统 预览 被引量:12
6
作者 李德骏 汪港 +2 位作者 杨灿军 金波 陈燕虎 《浙江大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-7,共7页
为了实现深海海底观测网时间同步,针对海底观测网通信网络拓扑结构,提出基于网络时间协议(NTP)和IEEE1588协议的时间同步应用方案.介绍NTP和IEEE1588(PTP)协议时钟同步原理.设计岸基站、接驳盒层、观测仪器层进行时间同步的硬... 为了实现深海海底观测网时间同步,针对海底观测网通信网络拓扑结构,提出基于网络时间协议(NTP)和IEEE1588协议的时间同步应用方案.介绍NTP和IEEE1588(PTP)协议时钟同步原理.设计岸基站、接驳盒层、观测仪器层进行时间同步的硬件结构.该系统以岸基站PTP主时钟接收到的GPS/北斗双参考源的卫星信号为时间源,解码输出NTP同步信号和PTP同步信号经由光纤以太网通过深海光电复合缆进行远程传输,利用各层时间同步装置获取精确时间.开展实验室环境下的时间同步监测实验.结果表明,PPS信号时间同步精度小于500ns,NTP时间同步精度小于400μs,PTP时间同步精度小于3μs. 展开更多
关键词 海底观测网 接驳 网络时间协议(NTP) IEEE1588 时间同步
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海底光缆传输网络总体设计研究 预览 被引量:4
7
作者 余智 胡波 《舰船电子工程》 2014年第12期1-4,13共5页
论文介绍了国外海底光缆传输网络的最新研究和应用情况,提出了海底光缆传输网络的拓扑结构,设计了系统的总体结构和重点研究设备。海底光缆传输网络将海底分散的海洋环境观测、地质勘探等科学研究节点组网,实现各类海洋科学信息至岸... 论文介绍了国外海底光缆传输网络的最新研究和应用情况,提出了海底光缆传输网络的拓扑结构,设计了系统的总体结构和重点研究设备。海底光缆传输网络将海底分散的海洋环境观测、地质勘探等科学研究节点组网,实现各类海洋科学信息至岸基的综合传输与交换,具有高速、大容量的通信特点,是水下信息传输的重要手段,为深海科学研究提供关键技术支撑。 展开更多
关键词 海底光缆网络 信息传输 远程供电 接驳
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海底观测网监控系统的设计实现 预览 被引量:2
8
作者 刘超 王红霞 +1 位作者 魏巍 王希晨 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2014年第1期14-17,共4页
提出了一种由监控中心层、水下接驳盒层和海底观测传感器层构成的海底观测网络监控系统分层总体结构。监控系统以海底接驳盒为核心节点,采用温湿度传感器和继电器相结合的方法,实现对海底观测网络的监测控制。实验测试数据表明系统能... 提出了一种由监控中心层、水下接驳盒层和海底观测传感器层构成的海底观测网络监控系统分层总体结构。监控系统以海底接驳盒为核心节点,采用温湿度传感器和继电器相结合的方法,实现对海底观测网络的监测控制。实验测试数据表明系统能够用于海底观测网络的实时信息采集监测。 展开更多
关键词 海底观测网络 监控系统 接驳 传感器 LABVIEW
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海底观测网接驳盒不间断电源管理系统设计 预览
9
作者 吕斌 李正宝 杜立彬 《海洋技术》 北大核心 2013年第4期28-32,共5页
为了实现海底观测网络接驳盒的不问断供电,设计出一种性能稳定、快速响应的电源管理系统。该系统硬件资源包括单片机、主电源与后备电源切换控制电路、充电电路、电源参数检测及通讯电路;系统通过单片机实时监测接驳盒的电流、电压与... 为了实现海底观测网络接驳盒的不问断供电,设计出一种性能稳定、快速响应的电源管理系统。该系统硬件资源包括单片机、主电源与后备电源切换控制电路、充电电路、电源参数检测及通讯电路;系统通过单片机实时监测接驳盒的电流、电压与温度等电源系统参数,针对出现的异常状况.可快速主动地在主电源与后备电源之间进行切换控制,并依据海岸基站发出的远程指令对电源管理系统进行故障应急处理。试验证明,该系统运行稳定,能够保障海底观测网络的正常运转,降低了其维护成本。 展开更多
关键词 海底观测网 接驳 不间断电源管理系统 电源监控 单片机
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海底观测网电能管理控制系统研究 预览 被引量:2
10
作者 于伟经 李智刚 +3 位作者 孙凯 秦宝成 李默竹 冯迎宾 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第5期252-255,共4页
海底观测网的电能是由陆地电网通过光电复合缆和接驳盒提供的,为了实现对海底观测设备电能供给状态的在线实时监测和控制,提高海底供电系统的可靠性和用能效率,设计了一套海底观测网电能管理控制系统。系统通过检测各舱体内的温度和漏... 海底观测网的电能是由陆地电网通过光电复合缆和接驳盒提供的,为了实现对海底观测设备电能供给状态的在线实时监测和控制,提高海底供电系统的可靠性和用能效率,设计了一套海底观测网电能管理控制系统。系统通过检测各舱体内的温度和漏水情况、电缆绝缘情况以及内外部负载的用电情况,诊断故障并采取保护措施,然后将监测数据通过光纤以太网上传至上位机,实现了岸基站控制台对系统的远程控制和管理。试验表明,该系统能够可靠稳定地运行,为海底观测网长期运行提供了保证。 展开更多
关键词 海底观测网 接驳 电能管理控制系统 海底供电系统
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单片机与CPLD技术的海底接驳盒电能监控系统 预览 被引量:4
11
作者 李德骏 杨竣程 +3 位作者 林冬冬 杨灿军 金波 陈鹰 《浙江大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1369-1374,共6页
为了实现海底观测网长期稳定运行,设计一种可靠性高、响应速度快的电能监控管理系统.该系统用于海底观测网络接驳盒,主要任务是实现电能接驳的远程设置控制,同时完成各路外接传感器电压电流及接驳盒内部各腔体的温度漏水情况的监控.系... 为了实现海底观测网长期稳定运行,设计一种可靠性高、响应速度快的电能监控管理系统.该系统用于海底观测网络接驳盒,主要任务是实现电能接驳的远程设置控制,同时完成各路外接传感器电压电流及接驳盒内部各腔体的温度漏水情况的监控.系统下位机主要基于单片机和复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计实现.通过单片机采集多点温度和漏水信号,监控接驳盒腔体状态;通过CPLD控制高速采样芯片时序,检测负载电压电流参数,结合控制指令和远程阈值设定完成异常判断,实现实时负载监控和异常处理.下位机通过以太网与基站上位机通信,完成监控数据上传和控制指令接收.结果表明,该系统在美国蒙特利加速研究系统(MARS)海底观测网上已完成了为期6个月的接驳联调海试,运行稳定无故障. 展开更多
关键词 海底观测网络 接驳 电能监控 单片机 复杂可编程逻辑器件(CPLD)
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基于水下接驳盒的深海海底观测网络设计 预览 被引量:5
12
作者 卢汉良 李德骏 +2 位作者 杨灿军 金波 陈鹰 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第18期 19-21,共3页
针对深海海底环境的长期连续观测问题,设计一种基于水下接驳盒的深海海底观测网络。该网络由基站监控中心、水下接驳盒和海底观测传感器3个部分组成。采用嵌入式工控机和单片机相结合的方法,实现水下接驳盒的数据采集和电能管理,并给出... 针对深海海底环境的长期连续观测问题,设计一种基于水下接驳盒的深海海底观测网络。该网络由基站监控中心、水下接驳盒和海底观测传感器3个部分组成。采用嵌入式工控机和单片机相结合的方法,实现水下接驳盒的数据采集和电能管理,并给出系统的硬件、软件设计方案。实验结果证明,该系统适用于深海海底高压特殊环境下长期连续的实时观测。 展开更多
关键词 海底观测网络 接驳 监控 数据采集 传感器
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深海海底观测网络信息采集监测系统设计与实现 预览 被引量:6
13
作者 卢汉良 李德骏 +2 位作者 杨灿军 金波 陈鹰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期 407-411,共5页
设计了一套深海海底观测网络信息采集监测系统。提出了一种由监控中心层、传输主干网层和采集子网层构成的监测系统分层总体结构,并设计了相应的信息采集通信协议及控制策略。进行了高压环境下的通信实验,实验结果表明在40MPa的压力下,... 设计了一套深海海底观测网络信息采集监测系统。提出了一种由监控中心层、传输主干网层和采集子网层构成的监测系统分层总体结构,并设计了相应的信息采集通信协议及控制策略。进行了高压环境下的通信实验,实验结果表明在40MPa的压力下,监测系统能够正常工作,实验测试数据亦表明系统能够用于深海海底观测网络的实时信息采集监测。 展开更多
关键词 海底观测网络 接驳 信息采集 监测系统
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深海海底观测网络远程电力监控系统研究 预览 被引量:9
14
作者 卢汉良 李德骏 +2 位作者 杨灿军 金波 陈鹰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期 564-569,共6页
为了实现对深海海底观测网络的观测传感器电能供给状态的在线实时监测,提出了一种基于水下接驳盒的远程电力监控方案。设计了电力监控系统的总体结构和接驳盒节点的硬件结构。监控系统以水下接驳盒为核心节点,通过光以太网进行远程通信... 为了实现对深海海底观测网络的观测传感器电能供给状态的在线实时监测,提出了一种基于水下接驳盒的远程电力监控方案。设计了电力监控系统的总体结构和接驳盒节点的硬件结构。监控系统以水下接驳盒为核心节点,通过光以太网进行远程通信,采用霍尔电流传感器和热敏电阻温度传感器相结合的方法,实现了对各种海底观测传感器的电流、温度监测和电能分配控制。实验测试证实了所设计的水下接驳盒装置是可靠的,同时也说明该监控系统能够应用于深海海底的高压特殊环境。 展开更多
关键词 海底观测网络 接驳 传感器 监控系统
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深海海底观测网络水下接驳盒原型系统设计与实现 预览 被引量:27
15
作者 卢汉良 李德骏 +3 位作者 杨灿军 金波 陈燕虎 陈鹰 《浙江大学学报:工学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期8-13,共6页
为实现深海海底观测网络的长期连续观测,设计一套基于水下接驳技术的接驳盒原型系统.通过分析接驳盒体系结构,采用多个耐压密封腔体作为水下接驳盒的机电集成封装结构,完成耐压腔体机械结构和散热结构设计.在实验的基础上,利用MOSFET器... 为实现深海海底观测网络的长期连续观测,设计一套基于水下接驳技术的接驳盒原型系统.通过分析接驳盒体系结构,采用多个耐压密封腔体作为水下接驳盒的机电集成封装结构,完成耐压腔体机械结构和散热结构设计.在实验的基础上,利用MOSFET器件以输入串联和输出并联相结合的方式,把2kV高压直流电转换为400V中压直流电,实现深海远距离高压直流电能传输.针对深海观测仪器设备通信的实时性要求,采用基于TCP/IP的光以太网技术和应用层自定义协议技术来实现通信控制.实验验证了在40MPa下,水下接驳盒原型系统能够正常工作.该水下接驳盒原型系统合理且实用,为实现深海海底观测网络的长期连续观测提供了技术支撑. 展开更多
关键词 海底观测网络 接驳 电能传输 通信控制
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海底观测网接驳盒布放与回收过程的仿真分析 被引量:3
16
作者 张继园 李德骏 +3 位作者 高学宇 孟启承 杨灿军 陈鹰 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2010年第6期53-56,89共5页
应用ADAMS和CFD分析软件,建立海底观测网接驳盒布放与回收过程的仿真动力学分析模型,研究了接驳盒在入水前的动力学特性和入水后的流体动力学特性,为实际布放和回收操作提供了理论依据,为保护腔体内部精密电子器件及提高接驳盒布放控制... 应用ADAMS和CFD分析软件,建立海底观测网接驳盒布放与回收过程的仿真动力学分析模型,研究了接驳盒在入水前的动力学特性和入水后的流体动力学特性,为实际布放和回收操作提供了理论依据,为保护腔体内部精密电子器件及提高接驳盒布放控制精度和稳定性提供了理论支持,也可为接驳盒的设计与制造提供理论参考. 展开更多
关键词 海底观测网 接驳 布放与回收 ADAMS FLUENT
海底观测网络次接驳盒硬件设计与实现 预览
17
作者 刘超 王红霞 苏彬彬 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第4期38-41,共4页
深海海底观测网络是针对深海海底探测与研究而提出的课题。在海底观测网中,为了实现对水下各种观测信息的实时采集和水下各种传感设备的控制,设计了一种基于SOC片上系统的海底观测网络次级接驳盒电路控制系统。采用模块化设计思想,构建... 深海海底观测网络是针对深海海底探测与研究而提出的课题。在海底观测网中,为了实现对水下各种观测信息的实时采集和水下各种传感设备的控制,设计了一种基于SOC片上系统的海底观测网络次级接驳盒电路控制系统。采用模块化设计思想,构建了包括主控芯片模块、数据采集模块、电能控制模块、视频监控模块的次级接驳盒电路控制系统。试验测试结果表明,该系统能够可靠稳定地运行,为海底观测网络的长期运行提供了保证。 展开更多
关键词 海底观测网络 次级接驳 SOC片上系统
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基于Optisystem次级接驳盒分支网络设计与仿真 预览
18
作者 刘超 王红霞 +3 位作者 张静 王妍 刘典宏 王硕 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2014年第3期15-17,共3页
为实现对海底观测网络的无源光网络组网设计,提出了一种基于Optisystem次级接驳盒分支网络设计的仿真模型。在分析WDM-PON光接入技术原理和在海底观测网络应用优势的基础上,利用Op-tisystem仿真软件设计构建了基于FBG的次级接驳盒分支... 为实现对海底观测网络的无源光网络组网设计,提出了一种基于Optisystem次级接驳盒分支网络设计的仿真模型。在分析WDM-PON光接入技术原理和在海底观测网络应用优势的基础上,利用Op-tisystem仿真软件设计构建了基于FBG的次级接驳盒分支wDM网络仿真系统,通过对仿真结果的分析,验证了系统的可行性。 展开更多
关键词 海底观测网络 WDM-PON 次级接驳 OPTISYSTEM
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用于海底观测网络水下接驳盒的电能监控系统 预览 被引量:6
19
作者 吕枫 岳继光 +1 位作者 彭晓彤 周怀阳 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第5期1076-1078,1081共4页
海底观测网络科学仪器的电能是由陆地电网通过光电复合海缆和水下接驳盒提供的。为了提高海底电力系统的可靠性和用能效率,设计了用于水下接驳盒的电能监控系统。该系统通过检测密封腔体内的环境参数、直流变换器的工作状态和内外部负... 海底观测网络科学仪器的电能是由陆地电网通过光电复合海缆和水下接驳盒提供的。为了提高海底电力系统的可靠性和用能效率,设计了用于水下接驳盒的电能监控系统。该系统通过检测密封腔体内的环境参数、直流变换器的工作状态和内外部负载的用电情况,诊断系统故障并采取相应的保护措施,同时根据优先级管理内外部负载供电,并可通过海岸基站控制台实现远程控制和维护。在额定-2kV/2kW接驳盒上的原型实验表明,该系统运行稳定可靠,适用于海底长期观测网络。 展开更多
关键词 海底观测网络 水下接驳 电能监控 故障诊断 负载管理
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基于海底接驳盒的电能管理系统的研制 被引量:2
20
作者 林冬冬 李德骏 +3 位作者 杨灿军 金波 陈燕虎 杨竣程 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2011年第2期77-80,共4页
研制了一套基于海底观测网络接驳盒的电能管理系统,实现对海底接驳盒的电能分配和管理,可以控制外接负载的电能供给,能够对各路电压、电流,控制腔、高压电源腔的温度和漏水情况进行实时监控和异常处理,并将监测数据通过网络上传到... 研制了一套基于海底观测网络接驳盒的电能管理系统,实现对海底接驳盒的电能分配和管理,可以控制外接负载的电能供给,能够对各路电压、电流,控制腔、高压电源腔的温度和漏水情况进行实时监控和异常处理,并将监测数据通过网络上传到基站上位机,实现了基站上位机对系统的远程控制和管理.系统灵活、可靠、响应快,为海底观测网的长期稳定运行提供了重要保障. 展开更多
关键词 海底接驳 电能管理系统 实时监控与处理
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