[发明专利]一种水下非接触式电能数据传输系统

说明书

本发明公开了一种水下非接触式电能数据传输系统，包含输入侧系统与输出侧系统；输入侧系统接收水下其他装置提供的电能与数据，以“电—磁”、“电—光”的能量转换形式，发送电能与数据，并“光—电”的能量转换形式，接收输出侧系统发出的光信号；输出侧系统，以“磁—电”、“光—电”的能量转换形式，接收来自输入侧系统的电能与数据，并以“电—光”的能量转换形式，发送水下其他装置提供的数据，实现输入侧系统与输出侧系统之间能量的非接触式传输与全双工可见光通信。本发明集成度高，体积小，承压能力强，能够实现设备之间非接触式的高效供电与高速全双工高速数据通信，提升了水下机电设备之间的供电与通信的安全性。

技术领域

本发明是关于水下非接触式电能数据传输系统，具体地说，涉及一种能够在实现水下设备之间非接触式能量传输的同时，可以进行设备之间全双工高速数据通信的系统。

背景技术

海洋蕴含十分丰富的资源，随着海洋探测与考察的高科技领域飞速发展，海洋技术越来越先进。但是，我们仍然面临着来自于海洋的诸多挑战。由于海水环境中包含较多的导电粒子，因此，海水环境对水下机电设备的使用十分不利，水下电气系统可能存在系统短路、漏电等安全隐患。

在一些特殊的场景下，当水下航行器执行任务之前，需要首先进行状态自检，这个过程中需要基站为水下航行器提供可靠的供电与通信，当航行器完成自检之后，会启动并出站执行任务。现有的航行器与基站之间的有线线缆连接方案，使航行器在出站过程中不得不扯断与母体基站之间的连接线缆，这对航行器的出站非常不利，严重甚至会给航行器或基站造成不可挽回的损坏。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于水下的非接触式电能数据传输系统。

本发明的技术方案是：

一种水下非接触式电能数据传输系统，系统包括输入侧系统、输出侧系统，所述输入侧系统，包含“电—磁”转换模块、信号发送端模块、信号接收端模块；所述输出侧系统，包含“磁—电”转换模块、信号发送端模块、信号接收端模块；所述输入侧系统，用于接收水下其他装置或系统提供的电能与数据，以“电—磁”与“电—光”的能量转换形式，将电能与数据进行发送，并以“光—电”的能量转换形式，接收所述输出侧系统发出的调制光信号并转换为数据；所述输出侧系统，接收来自所述输入侧系统的磁能与调制光信号，以“磁—电”、“光—电”的能量转换形式，接收电能和数据，并以“电—光”的能量转换形式，将水下其他装置或系统提供数据以调制光信号发送至输入侧系统；所述输入侧系统与输出侧系统之间实现非接触式能量传输、全双工数据通信。

所述信号发送端模块包括信号转换模块、信号调制模块、通信光源。

所述信号接收端模块包括光电探测器、信号调理模块、信号解调模块、信号转换模块。

所述通信光源是发光二极管，所述光电探测器是雪崩二极管。

所述“电—磁”转换模块至少包含：逆变电路模块、控制模块、电流采样模块、初级侧电容补偿模块、耦合器初级侧线圈。

所述“磁—电”转换模块至少包含：耦合器次级侧线圈、次级侧电容补偿模块、整流滤波模块、电压调整模块。

本发明的工作原理是：

本发明中，所述输入侧系统将所述“电—磁”转换模块、所述信号发送端模块、所述信号接收端模块高度集成，同时实现了能量的“电—磁”形式转换与数据的“电—光”、“光—电”形式转换，所述输出侧系统将所述“磁—电”转换模块、信号发送端模块、信号接收端模块高度集成，同时实现能量的“磁—电”形式转换与数据的“电—光”、“光—电”形式转换。