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基本信息

作品名称:
应答式水声数字遥控潜水浮标
大类:
科技发明制作A类
小类:
信息技术
简介:

本水声遥控潜水浮标是利用水声信号作为信息传播的方式,实现远距离控制的一种水下监测定位系统。作品根据水下环境特点、水声信道的特殊性、低功耗、低成本要求,采用了STM32控制器、4FSK调制、DTMF硬件解码、自制水下解锁装置和密封组件,实现了可应用于水下石油管道检测、海底电缆维故障、水下搜救、海洋捕捞作业等工作中定位标记操作。作品已通过中试,潜水浮标有效遥控距离达3千米,推算水下待机时间达9千小时。

详细介绍:

海洋是地球上的蓝色宝库,蕴藏着丰富的尚未开发资源。我国是一个海洋大国,但在海洋开发领域相对于发达国家还处于起步阶段。面对陆地资源日益枯竭的21世纪,响应“一带一路”号召,开发“海上丝绸之路”成为我国可持续发展战略的重要环节。 水声遥控潜水浮标是一种用于水下数据采集、监测和定位的设备,具有重要的军事和民用价值,其中潜标的遥控技术是水下设备启动和回收的关键技术之一。但目前的水声技术产品主要用于国防军事领域,高昂的成本,成为海洋民用产品开发推广的主要障碍。 本作品的研发目的是针对海洋石油管线或海底电缆故障监测信息采集而设计开发的一种水声遥控装置,通过水面主机发送遥控信息,使水下潜标装置执行某些动作或摆脱锁具束缚及时上浮的问题。用于完成水下示位、释放解锁等基本动作。潜标的遥控模块采用最新的低功耗32位嵌入式处理器为核心,将先进的硬件模拟电路和数字信号处理软件相结合,就像无线射频模块在空中传输一样,实现了水下信息的收发控制。 该装置满足了一般低比特率的民用水声遥控设备的低成本化要求,以国外成型设备的十几分之一的预期造价,为人们开发和探索海洋提供了一种简单而实用的技术手段,受到国内有关海洋工程企业的关注。 本作品设计的核心点是采用主从应答式水声数字遥控模块,根据水声信道的特殊性,使用载波为8-12KHz的4FSK数字调制信号,通过水声换能器实现水下设备的遥控。根据工程需要平时投入水下的潜水浮标处于待机状态,当水面甲板单元发射遥控信号时,浮标内的接收机经过放大、滤波和解调后由处理器进行解码,进而根据指令要求回发水下设备的状态信息或执行相应的操作。 本作品实现了低成本,低功耗和实用性的特点,在海底石油管道检测、海洋捕鱼作业、水下搜救、海底电缆维故障修点的标记示位等某些条件下替代或减轻了潜水员的水下工作强度,可工作于蛙人无法到达的危险区域。 关键技术: 低成本的水声通信实现方案、低功耗的休眠唤醒电池供电技术、4FSK数字调制信号利用了DTMF芯片解码、开关电容滤波技术,软件解调算法。 主要技术指标: 1、半双工通信方式,收发码率:8-16bit/s;水下的传输距离约为1Km,最大3Km。 2、设计工作水深300米,水下待机时间1000小时。 3、机械机构参数:D120*400mm,重量9Kg。

获奖情况:

1、水声遥控潜水浮标释放器荣获第二届首都大学生科技创新作品与专利成果展示推介会创新金奖。
2、获第八届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。

作品图片