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我国海上油气勘探和开发已进入高速发展阶段,管道的铺设量越来越大,目前总长度已超过3000公里。但由于各种原因,管道的损伤渗漏事故也在逐年攀升,一旦发生事故,不仅会造成极其严重的经济损失,还会对其周围的生态环境和人员造成巨大的危害,管道的安全性已引起人们的高度重视,对管道的检测和维修也提出了更高的要求。为此,本课题组正在研制一种用于海底管道维修的新型智能封堵设备。与目前国内生产的海底封堵设备不同的是,这种新型的智能封堵设备采用水上无线遥控的方式,对海底的封堵设备进行操作,完成对管道的维修。整个封堵设备的通信系统由水声通信部分和超低频电磁波(ELF)通信部分组成。本文主要进行的是水声通信子系统的研究。
本文介绍了水声通信的基本原理和目前的发展状况,阐述了水声通讯的特点和影响水声通讯的因素,并从影响水声通信的因素出发,对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究,并利用中国科学院水声研究所研制的FSQ-37型水声换能器,进行了换能器性能测试试验,确定了水声通讯的载波频率。在此基础上提出了基于单片机的水声Modem的制作方案,设计了单片机系统电路。并对单片机至Modem的电路进行了初步调试,实现了单片机到Modem的初始化连接。完成了信号接收滤波放大电路线路的设计和制作,并对采用Modem方式的水声通讯进行了研究,用VB6.0编写了相应的通信协议。
水声通信部分是智能封堵器遥控通信系统实现的基础。通过对数字信号处理方式和信号编码算法加以改进,此通信系统还可应用于其他液态环境下进行数据传输。