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水深通信技术在海底天然气水合物成藏环境监测中的应用

作　者: 盛堰
导　师: 冯久超；张汉泉
学　校: 华南理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 天然气水合物水声通信海洋环境监测
分类号: P744.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 69次
引　用: 1次
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内容摘要

天然气水合物作为一种新型、洁净、潜在的新能源,越来越引起世界各国科学家的重视,对天然气水合物研究也进一步深入,2007年我国成功在南海北部钻获天然气水合物样品,远景储量达到上百亿吨油当量。如果能够开发利用,将对我国后续能源供给、社会和经济的可持续发展具有重要意义。天然气水合物成藏环境是一个非常复杂的系统,因野外第一手资料的不足,过去对海底水合物成藏环境研究不多。利用水声通讯技术、接口技术,软件技术,将各种天然气水合物成藏环境监测的传感器进行集成和研发形成天然气水合物成藏环境监测系统,将各种数据通过无线声学传输的方式传输到甲板系统,实现深海海底海洋环境的立体监测。为提高我国在天然气水合物成藏环境研究以及深入研究、勘探、开发等的技术水平提供新的技术支撑。为提高我国在天然气水合物总体勘探装备的技术水平,为进一步提高天然气水合物领域的国际竞争力奠定坚实基础。课题成果有着广阔的应用前景和市场前景。深海海底天然气水合物成藏环境监测系统由甲板控制单元、监测数据处理单元、水声通信单元和锚泊系统单元等四个主要部分组成。深海海底监测数据处理单元由低功耗CPU主板、模拟数据采集子模块、数字扩展接口和相关的软件控制程序等组成;水声通信单元是基于水声调制解调器的无线遥控技术,研制全自动无线数据采集控制子系统,实现水面遥控水下中央数据处理单元,并实现海底天然气水合物成藏环境监测数据的采集和自动上传;锚泊系统单元的可靠性和稳定性依赖声学释放器的性能,选用性能良好的声学释放器用以研制高可靠性的锚泊子系统,从而保证监测仪器和传感器的可靠回收。论文首先对水深通信技术进行论述,接着对海底天然气水合物成藏环境监测系统进行概述,由于使用到成熟的水声调制解调器和声学释放器,论文中对相关的参数指标进行了简要介绍。接着论述天然气水合物成藏环境监测通信系统的硬件结构、软件流程等,并对系统工作流程进行介绍。最后简单讨论海底天然气水合物成藏环境监测系统的海试及应用。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 引言  10-12
  1.2 水声通信及其特点  12-14
    1.2.1 有限通信带宽  12-13
    1.2.2 多途效应  13
    1.2.3 随机空变、时变性  13-14
    1.2.4 多普勒效应  14
    1.2.5 非平稳噪声  14
  1.3 水声通信的理论模型  14-16
  1.4 水声通信的信息容量  16
  1.5 水声通信的进展  16-17
  1.6 论文的主要工作和章节安排  17-19
第二章海底天然气水合物成藏环境监测系统概况  19-33
  2.1 总体目标和技术指标  19
    2.1.1 总体目标  19
    2.1.2 技术指标  19
  2.2 主要研究内容  19-21
  2.3 系统实施方案  21-24
    2.3.1 总体结构设计  21-23
    2.3.2 设计原则  23-24
    2.3.3 技术路线  24
  2.4 主要部件设计及选型  24-32
    2.4.1 甲板监测控制单元  24-26
    2.4.2 通信单元  26
    2.4.3 海底采集锚泊单元  26-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章海底天然气水合物成藏环境监测通信的实现  33-40
  3.1 水声调制解调器的现状  33-34
  3.2 UWM4000 的工作原理  34-36
  3.3 UWM4000 水声调制解调器的技术指标  36
  3.4 UMW4000 的功能命令  36-39
    3.4.1 设置命令  37-38
    3.4.2 系统命令  38-39
    3.4.3 专用命令  39
  3.5 本章小结  39-40
第四章海底天然气水合物成藏环境监测通信系统的设计  40-56
  4.1 系统设计概述  40-44
    4.1.1 甲板测控单元  41
    4.1.2 通信单元  41-43
    4.1.3 海底锚泊采集单元  43-44
    4.1.4 计算机系统  44
  4.2 软件系统组成  44-53
    4.2.1 甲板监视软件  44-48
    4.2.2 海底锚泊采集单元软件流程  48-53
  4.3 系统工作流程  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章海底天然气水合物环境监测系统的海试及应用  56-59
  5.1 海试流程  56-57
  5.2 海试海域选择  57
  5.3 系统应用前景分析  57-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-63
攻读学位期间取得的研究成果  63-64
致谢  64-65
附录  65

水深通信技术在海底天然气水合物成藏环境监测中的应用

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