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基于电力载波的水下数据传输技术的研究

更新时间：2020-03-26 15:30:38 大小：7M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：电力载波数据传输 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

水下生产系统作为海洋油气勘探的关键设备，其可靠稳定的工作是水下安全生产的前提和保障。水下控制系统能够实时采集海底采油生产过程参数并上传给水上控制站，实现对水下生产工作状况的实时监测。电力线载波通信是将数据信息调制到一定频率的高频载波并耦合至电力线上传输发送，因此，采用基于脐带缆的电力线通信传输技术能很好地适应深水生产系统的工作特点。不仅解决了长距离传输的问题，也降低了海底布线的复杂度，节约了生产成本。然而我国在水下电力载波通信技术的研究尚处在起步阶段，本文针对水下电力载波技术展开研究，取得以下收获：

(1)介绍水下生产系统的拓扑结构，阐述了水下电力载波在水下传输各节点模块的功能，分析了供电电源EPU、脐带缆电力线和水下控制系统调制解调对水下电力载波数据传输的影响，总结出水下电力通信的特点。

(2)在论述了扩频和正交频分复用（OFDM）通信技术的基础上，选择了扩频调相载波芯片Mi200e和主控单片机，设计出水下电力载波数据传输系统的硬件电路。采油树管汇上传感信号通过信号放大电路被主控制器采集后进行A/D转换处理，利用SPI串口通信实现主控制器与载波芯片之间数据传输。载波芯片将接收到的数据进行QPSK调制后，经过Mi200e内置功率信号放大电路和设计的窄带滤波耦合电路，实现了数据在脐带缆电力线中的发送与接收。

(3)在分析了载波芯片Mi200e的通信协议的基础之上，详细阐述了水下电力载波通信发送与接收的流程。根据供电网络的传输特性，采用过零检测技术，实现在交流电半周期10ms内，连续发送三个数据包，保证数据传输的可靠性。

(4)实验测试部分采用串口调试助手软件对系统进行调试，通过采集波形分析，对电路参数进行微调。负载特性变化对波形的幅值影响较大，但波形完整，达到了QPSK调相的目的。

最后通过对水下数据传输系统的运行调试，证明该设计方案的可行性。整个系统实现了对采油树模型管汇上7路传感信号的采集，精度0.2级以上，并通过系统在整个水下测试平台长时间不间断运行，验证了系统的稳定性与可靠性。