[发明专利]具有水下无线传输系统的海上构筑物自动监测技术方法

说明书

技术领域

本发明属于远程自动监测系统，特别涉及一种具有水下无线传输系统的海上构筑物自动监测技术方法。

背景技术

我单位于2006年3月申请了“水下地基原位自动监测成套技术方法”专利，专利号ZL200610013275.4，国家专利局于2009年12月2日批准了该专利。该专利中地基的八种应力、应变量测仪器全部采用弦式传感器；采集与储存仪器采用美国SMARTDATA-2000测控系统，经改进并解决了水下防渗、防潮、防砸、防电缆挂断等一系列措施。该技术首次应用于9m深的水下，并经两年以上的监测证明是成功的。

在该项技术方法中，传输数据采用两种方法，一是将测控系统中通讯接口和蓄电池单独放在一小密封罐中，需传输数据时捞出并打开密封罐，使笔记本电脑与通讯接口连接后取出数据至电脑中；另一种是无线传输方法，采用美国圣迭哥LinkQuest公司制造的Modem(调制解调器)。圣迭哥制造的Modem有多种型号，从M1000至M10000八种型号，最小型号工作水深不大于200m，数据传输距离350m以内；最大型号工作水深不大于10000m，工作水深范围内数据传输误码率小于10^-7。这种仪器适合于水较深的外海，当水深较浅时误码率增加。

在沿海海工建筑物监测中，水深范围大致为数米到数十米，监测距离数公里至数十公里。上述有线方法不易实现实时数据传输，上述无线方法在浅海中误码率较高。为了在沿海海工建筑物监测中实现实时数据传输，以及监测数据的准确性，因此原有的技术有待进一步改进。

对于无线传输一般有两种模式，一种是陆上无线传输，另一种是水下无线传输。陆上，通过空气介质传输信号，已是很成熟的无线传输技术；距岸较近的工程，监测信息的自动化传输也是比较容易实现的，如大坝水下传感器的监测数据可通过电缆引到岸上室内或大坝廊道内，很容易实现自动化传输；但是，距岸较远的海上工程水下监测，国内外研究的较少，难度也较大，其中量测仪器、采集及存储仪器、传输仪器三部分均需与陆上自动化监测做彻底的变革，才能适应水下自动化监测的要求。其中量测仪器、采集及存储仪器在我单位上述专利中已经得到较好地解决，而传输仪器需通过水中传输信息，技术难度大大增加，也正是本专利申请的主要内容。

水下自动监测信息的传输，一般分为水下电通信和水声通信。水下电通信一般距离较短，调试比较困难；水声通信距离远，是近年来各国研究的热点。早期水声通信采用模拟信号，因海洋中波浪、船只、各类水下生物等发出大量噪声，使水下的声场极为杂乱，导致接收到的信号模糊不清。随着计算机技术的发展，使得水声数字通信成为可能，特别是数字信号处理器(DSP)的问世，成功地解决了大量水下信息的传输问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有水下无线传输系统的海上构筑物自动监测技术方法。达到适应海工建筑物水下地基自动监测中监测数据实时传输的需求，本系统具有水下无线传输系统的自动监测技术，水下无线传输系统的工作水深＞3m，传输距离≤35km，传输速率≥16bits/s，误码率≤10^-3～10^-4，以达到实时或定期传输水下地基监测数据，完善水下地基自动监测的目的，减少恶劣天气和施工对监测的干扰。

本发明的技术方案是：

一种具有水下无线传输系统的海上构筑物自动监测技术方法，其特征在于：本方法采用水下机和水上机之间的无线传输将海上构筑物的水下自动采集仪器的监测信息传输到水上；其水下机和水上机中的水声收发合置换能器分别单独构成一单元体并放在水中，水下机水声收发合置换能器设置在距海底2～3m的固定装置上，水上机中的水声收发合置换能器放置水面以下的水中；

其水下机的具体结构是：在水下自动采集仪器上设置连接端子，水下自动采集仪器上的连接端子连接水下机，水下自动采集仪器的输出端通过水下自动采集仪器上的连接端子连接水下机的RS232串行通信接口，RS232串行通信接口连接纠错编码器，纠错编码器连接扩频编码器，扩频编码器连接交织电路，交织电路连接调制电路，调制电路连接D/A转换器，D/A转换器连接功率放大器，功率放大器连接水声收发合置换能器；水声收发合置换能器连接放大器，放大器连接滤波器，滤波器连接A/D转换器，A/D转换器连接解调器，解调器连接解码器，解码器连接上电开关；定时器连接上电开关；电源通过上电开关给电路供电；