水下无线传输方案

浅析水下无线电能传输技术的发展及应用趋势

发表时间：2019-06-28T09:41:40.967Z 来源：《中国电气工程学报》2019年第4期 作者： 赵文圣 

[导读] 摘 要：无线电能传输技术是当下研究的热点，是人工智能、电子信息、电气设备等方面重要研发方向，因其使用较比方便，在某些特殊的环境能够发挥更大的作用。而水下无线电能传输根据研究价值，笔者粗浅分析了水下无线电能传输技术的发展及应用趋势。

中国矿业大学 221116

摘 要：无线电能传输技术是当下研究的热点，是人工智能、电子信息、电气设备等方面重要研发方向，因其使用较比方便，在某些特殊的环境能够发挥更大的作用。而水下无线电能传输根据研究价值，笔者粗浅分析了水下无线电能传输技术的发展及应用趋势。

关键词：无线电能传输技术；水下传输；应用趋势

海洋搜救、水下探测、潜水运动等使用的水下设备，大多使用传统电池供电方式，而水下设备其他供电方式的研究不断进行，无线电传输技术也随着引入水下设备供电系统之中。在未来，谁能首先解决水下无线电能传输问题，谁就能在未来海洋工程中占得先机。

1、无线电能传输技术的发展

19世纪30年代，作为第一发现电磁感应现象的英国科学家法拉第，开创了无线电能传输的新纪元。1890年，克罗地亚科学家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）提出一个大胆的构想：把地球作为导体，在地球与电离层之间建立起低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来远距离

传输电力[1]，后来特斯拉建成了187英尺的无线电能传输铁塔。20世纪90年代，飞利浦公司研发出了无线充电牙刷，通过内部线圈感应充电

器发出的磁场后充电。2007年6月，知名的美国麻省理工学院，校内研究小组利用无线电能传输技术给远处的灯泡供电，成功点亮了灯泡，

同时点亮了世界对于无线电能传输技术的新里程碑。随着历史的不断发展，科学的不断进步目前无线电能传输主要有三种方式，即电磁感

基于电磁耦合的水下无线能量传输系统　

刘敬彪，陈贻想，于海滨　

（杭州电子科技大学电子信息学院，杭州下沙３１００１８）　

摘　要：设计并实现了一种基于电磁耦合的水下无线能量传输系统。该系统采用全桥整流电路　

实现高频逆变，优化驱动电路，采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＢＴ６处理器实现全桥ＰＷＭ控制与电流监测，结合理　

论计算与有限元分析方法获取最优参数耦合器，进而实现电能的无线耦合传输。水下试验证明，该系　

统可实现有效的水下无线能量传输。　

关键词：水下；能量传输；电磁耦合　

中图分类号：ＴＰ２０２　文献标识码：Ａ　文章编号：０２５８—７９９８（２０１０）０９—００９０—０３　

Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　

ＬＩＵ　Ｊｉｎｇ　Ｂｉａｏ，ＣＨＥＮ　Ｙｉ　Ｘｉａｎｇ，ＹＵ　Ｈａｉ　Ｂｉｎ　

（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　Ｄｉａｎｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｓｈａ　３１００１８，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ．　

Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｄ　ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｈｉｇｈ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ，ｕｓｅｄ　ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＢＴ６　

ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ　ｆｏｒ　ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ　ＰＷＭ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　

７６　动环监控系统　

无线传输组啊方案　

杨楚　深圳中兴力维技术有限公司　

日前言　

在动环监控无线组网中，需要利用一种无　

线传输终端——ＤＴｕ（Ｄａｔａ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｕｎｉｔ，数　

据传输单元）。它是一种专用于将串口数据转　

换为ＩＰ数据或将ＩＰ数据转换为串口数据，并通　

过无线网络进行传送的无线终端设备。ＤＴｕ　

可以为中心网管和底端局站提供数据通信，利　

用ＤＴｕ可以迅速组建网络。同时，ＤＴｕ具备　

数据透明转发功能，可以自动将串口数据转发　

到无线网络，也可以将无线通信数据转为串口　

数据，转换过程不需要任何数据协议或命令控　

制，使用简单方便。ＤＴｕ能配置长连接和短连　

接两种连接方式，长连接方式支持ＤＴＵ长期在　

线，保证链路稳定；短连接方式ＤＴＵ可在完成　

通信后自动下线，节约传输资源。　

圈短信方式组网　

短信方式组网需要ＦＳＵ或智能设备通过ＡＴ　

指令来操作ＤＴＵ完成数据收发。由于智能设备　

一般不具备操作ＡＴ指令的功能，所以中心解析　

监控方式不能采用短信方式的无线组网方案。　

短信组网主要用于底端解析监控，由ＦＳＵ负责　

使用ＡＴ指令，将数据封装在短信消息中，通过　

无线网络，将监控数据发往监控中心前置台。　

在监控中心端，前置台有两种方案进行数　

・９　据收发，具体如下。　

（１）ＤＴＵ短信组网　

在该方案中，前置台和ＦＳｕ一样，通过　

ＡＴ指令操作短信ＤＴｕ进行数据收发。该方案　

组网结构简单、灵活，成本低，所需的传输资　

源少，适用于小容量、局站分布很广的监控系　

统。同时，由于前置台和ＤＴＵ采用串口连接，　

一般只能操作很少的ＤＴＵ，而ＤＴＵ收发短信的　

速率有限，在局站稍多、数据量较大时很容易　

造成数据堵塞，影响前置台的接入量。　

（２）短信网关组网　

为了解决Ｄ１ｕ短信组网方案中前置台接入瓶　

颈的问题，前置台可以直接和运营商的短信网关　

相连，通过短信网关直接从短信中心收发数据，　

不用担心收发短信消息过多造成堵塞的问题。　

短信组网灵活简单，占用传输资源少，　

饱和潜水系统在水下通讯与数据传输中的应用

引言：

随着科技的不断发展，饱和潜水系统在水下通讯与数据传输中起到了至关重要的作用。饱和潜水系统是一种特殊的设备和技术，它允许潜水员在水下进行长时间的工作和研究。在这个过程中，有效的水下通讯和数据传输是至关重要的，不仅可以保障潜水员的安全，同时也促进了科学研究和工程应用的发展。本文将探讨饱和潜水系统在水下通讯与数据传输中的应用。

一、饱和潜水系统的概述

饱和潜水系统是一种采用高压和高纯度的混合气体供应的潜水技术。它通过将潜水员置于一个高压的排气室中，以稳定氧气分压，从而允许潜水员在一定限制下长时间在水下工作。饱和潜水系统具有一系列重要的设备，包括排气室、潜水舱和与水面通信的设备。其中，水下通讯与数据传输设备在保障潜水任务顺利进行中起着至关重要的作用。

二、水下通讯系统的应用

饱和潜水系统中的水下通讯系统允许潜水员在水下与水面进行实时交流，以及与其他潜水员进行联系。这对于保障潜水员的安全、协调工作以及进行科研和工程应用具有重要意义。

1. 实时交流

在水下作业过程中，潜水员需要与水面上的指挥中心进行实时交流，以接收任务指令和报告工作进展情况。水下通讯系统能够提供可靠的语音通讯连接，使得潜水员可以随时随地与指挥中心保持联系。这样可以及时处理突发情况，确保潜水员的安全。

2. 水下定位

在潜水任务中，潜水员和潜水设备的准确位置至关重要。水下通讯系统通过使用声纳技术或者其他定位技术，可以准确地定位潜水员和设备的位置。这对于任务的成功执行和水下设施的维护具有重要意义。同时，水下定位技术也为科学研究提供了重要的数据。

3. 数据传输

现代科学研究和工程应用需要大量的数据收集和传输。水下通讯系统通过数据传输模块，可以实现水下网络的建立和数据的传输。潜水员可以通过水下通讯系统将收集到的数据传送到水面上的处理中心，进行分析和研究。同时，水下通讯系统还可以接收来自水面的数据和指令，以协调水下任务的进行。