[实用新型]水文双通道水下通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水下通信领域，特别是涉及一种适用于中短距离的水文双 通道水下通信系统。

背景技术

目前，水文行业大多应用的通信技术是基于电磁波的，但电磁波在水下具 有衰减大、传输距离近、效率低的特点，使得这些系统在应用起来并不稳定可 靠，军工的声纳通信技术虽然在水下通信距离远，但成本极高，不适合水下中 短距离的通信。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述传统水下通信方式的不足之处，提供一种 高可靠性的水文双通道水下通信系统，在保持民用及商用级设备成本的基础上 实现中短距离的水下通信，解决中短距离通信不稳定、不可靠的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术措施来达到的：

水文双通道水下通信系统，包括水上单元和水下单元，其特征在于：所述 水上单元包括无线电接收模块、超声波接收探头、接收驱动及信号解调模块、 水面MCU模块、无线电转发模块，所述超声波接收探头、接收驱动及信号解调 模块、水面MCU模块、无线电转发模块依次电连接，所述无线电接收模块与水 面MCU模块电连接，所述水下单元包括无线电发射模块、超声波发射探头、发 射探头驱动模块、水下MCU模块、信号采集模块，所述超声波发射探头、发射 探头驱动模块、水下MCU模块与信号采集模块依次电连接，所述无线电发射模 块与水下MCU模块电连接。水下单元通过信号采集模块采集各类流速仪信号以 及水面信号，流速仪信号使用AD采集，通过水下MCU解析出相应的电平变化。 本实用新型实现了流速仪接线端子不用做防水处理，相比传统上直接用电阻分 压后接到MCU的IO口上大大降低了电流，防止MCU损坏。

本实用新型实现水下双通道通信的过程如下：

水下单元通过信号采集模块采集各类流速仪信号以及水面信号，通过水下 MCU解析，将数字信号调制成超声波脉冲信号和无线电信号，超声波脉冲信号 经由发射探头驱动模块放大后通过超声波发射探头定向发射，无线电信号通过 无线电发射模块发射；在水上单元，无线电接收模块接收无线电信号，接收驱 动及信号解调模块将超声波接收探头接收的超声波信号放大、解调，然后传送 给水面MCU模块，通过水面MCU模块的解码，将数据无线电转发模块发送至 终端主机，实现水下的通信。

因为超声波为机械波，因此在水中衰减少，具有较好的传播距离，但是近 距离传输时存在盲区，而无线电信号传输为电磁波，水中传输距离短，但是没 有盲区，两种传输方式结合构成双通道水下通信系统，保证水文信号传输的稳 定性和可靠性。利用本实用新型的双通道传输优势，可以在实际应用中，方便 的使用多套本实用新型建立水文监测网，水下数据经由双通道稳定可靠的传输 到水上单元，水上单元处理数据并将所有数据通过本实用新型的无线电转发模 块最终汇集到终端主机，实现大区域水下数据的实时监测。

作为一种优选方案，所述水面MCU模块和水下MCU模块均采用 STC12C5A60S2单片机。水面MCU模块和水下MCU模块承担着采集信号的处 理、超声波信号的发生以及整机的控制，相比独立的信号发生器大大降低了电 路空间，而且灵活性更高。

作为一种优选方案，所述发射探头驱动模块采用SP232芯片。

作为一种优选方案，所述发射探头驱动模块中的SP232芯片为两片及两片 以上，所述每片SP232芯片驱动一个超声波发射探头。发射探头驱动模块用以 将超声波信号转化成可驱动发射探头的±30V电压。SP232芯片中包含两个驱动 通道，每一路SP232输出可达到±15V的电压，采用两路SP232驱动一个探头 即可达到±30V的电压，即60V的压差，保证发射探头超声波的发射功率，保 障水下中短距离传输时有足够的信号强度。本实用新型采用多个SP232芯片驱 动多个超声波发射探头，多个超声波发射探头指向方位可以略有差别，最大限 度增加超声波的各向弥散性，保证在水下水流冲击中仍能够稳定可靠的传输信 号。

作为一种优选方案，所述接收驱动及信号解调模块采用TA8141芯片。接收 驱动及信号解调模块采用的芯片是TA8141，该芯片源用于电视红外遥控，其工 作频率为39khz，对其外围电路参数进行设置修改后可实现40khz信号的接收及 解调，可以很方便地应用于40khz超声波。