深海浮标系统非接触电能补给与数据传输方法的研究

针对目前深海浮标系统中水下传感系统与水上仪器之间数据传输信噪比低以及水下传感系统无电能补给等问题，本项目提出了一种基于电磁耦合原理且适用于深海浮标系统的非接触式能量补给与数据传输方法，利用该方法可以在同一条传输线路上进行数据和能量的传输，且各仪器不需直接接触，系统安全、可靠性高；为实现这种方法，项目进行了深海浮标系统中基于电磁感应原理进行信号耦合的基础理论研究，以及系统实现中的关键技术研究，主要包括：深海电磁感应供电与数据传输系统的建模，传输系统的设计及其制作方法，系统在模拟海洋环境水槽中的实验与测试等。系统由于采用了钢缆环和同轴绕组等技术，避免了漏电和漏磁，提高了能量传输效率和数据传输的信噪比。本项目的研究成果将为深海浮标水下电能补给与数据传输系统的研制提供理论和技术基础。

目前海洋浮标水下传感器多采用接触式导线和自身携带的电池供电，存在导线容易断裂和需定期更换电池的问题；数据传输方面通常采用声通讯，传输距离和准确性方面也有自身的局限性。本项目利用电磁感应原理，研究在浮标系留钢缆上同时传输电能和数据，解决水下传感器的电能供给和数据传输问题。设计了一种新型非接触电能和数据传输海洋浮标，并申请了国家专利。研究了非接触电能和数据传输模型，分析了影响电能传输效率的各种因素。设计制造完成了浮标水上系统和水下系统控制电路，并为水下系统控制电路设计了密封装置，进行了相关仿真，能够满足水下环境压力要求。进行了水下电能和数据传输实验，电能传输稳定可靠，数据传输准确无误。在本项目研究成果的基础上，得到了天津市科技兴海项目的资助，拟在未来几年实现该浮标系统的产业化，为天津附近海域海洋监测提供技术保障和设备支持。