感传一体深水系泊聚酯缆
阅读说明：本技术 感传一体深水系泊聚酯缆 (Sensing-sensing integrated deep water mooring polyester cable ) 是由 梁新 王冬海 王永皎 马永健 邹迪 李静芳 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种感传一体深水系泊聚酯缆,将高强度深水系泊聚酯缆绳与电缆和探测感知设备集成在一起,在保证聚酯缆原有强度的基础上,不仅具备承重作用,还增加聚酯缆的感传功能,能够检测深远海温深等海洋环境,同时将水面的能源、通信传递到深海,为深远海水下环境监测提供实时长期原位感知探测手段。(The application discloses integrative deep water mooring polyester cable of sensing, it is in the same place high strength deep water mooring polyester hawser and cable and detection sensing equipment integration, on the basis of guaranteeing the original intensity of polyester cable, not only possess the bearing effect, still increase the sensing function of polyester cable, can detect marine environment such as deep and far sea temperature and depth, transmit the energy of surface of water, communication to the deep sea simultaneously, provide real-time long-term normal position perception detection means for environmental monitoring under the deep and far sea water.)
技术领域
本发明一般涉及海洋数据采集
技术领域
，尤其涉及一种感传一体深水系泊聚酯缆。背景技术
精准的感知海洋动态和开发利用海洋资源已成为人类文明持续发展的关键，海底观测网作为人类认识世界的第三个平台，作为一种可以长久在线实时多数据观测的海底观测系统，具备高集成的军民融合系统产品特点，对于科学研究、深海观测、国防安全等都具有重要意义。
一个完整的海底观测网可以分为岸基站、接驳盒层、海底科学设备层三个主要部分。岸基站的主要功能是将电能通过深海光电复合缆以直流高压的形式输送到接驳盒和海底科学设备中，使得各种海底仪器设备能够得到不间断的电能供给，同时通过光纤通信为下端接驳盒发送操作指令，接受和存储海底科学设备传输上来的各种观测数据。但是传输各种观测数据的深水感传设备仅能短期布放，不能长时间布放在全深水区，因此海上能源、通信等无法深入传输到深水区，并且布放、维护回收时成本高，安全可靠性相对差。
目前通过承重型电或光电复合缆将感知探测设备固定在海缆上，可实现感知探测和通信传输，虽布放在全深水区时间延长，但海缆承重小于100吨，抗海况能力差，无法实现永久实时和原位探测。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于感传一体深水系泊聚酯缆，在保证聚酯缆原有强度的基础上，增加聚酯缆的感传功能，增加深远海温深等海洋环境检测手段，同时将水面的能源、通信传递到深海，为建设海洋观测网水下和水面设备提供能源和通信。
本发明提供一种感传一体深水系泊聚酯缆，其特殊之处在于，包括由外向内依次设置的第一保护层、中间层、第一过滤层和芯层；所述中间层设有传感通信线缆，所述传感通信线缆包括电缆和多个探测感知设备，各所述探测感知设备内部的电路板通过所述电缆中的电源芯线依次连接。
在一实施例中，所述电缆与所述探测感知设备链式排布，所述探测感知设备和所述电缆同轴硫化。
在一实施例中，所述探测感知设备和所述电缆外径尺寸相同。
在一实施例中，所述传感通信线缆螺旋缠绕于所述第一过滤层上。
在一实施例中，所述传感通信线缆在所述第一过滤层上缠绕的螺旋角度和螺距，设有所述探测感知设备处大于未设所述探测感知设备处。
在一实施例中，所述传感通信线缆的螺旋角度为45°-75°，螺距为50-100cm。
在一实施例中，所述第一保护层与中间层之间设有第二过滤层，所述中间层与第一过滤层之间设有第二保护层。
在一实施例中，所述第一保护层和所述第二保护层采用编制保护套；所述第一过滤层和所述第二过滤层采用纺沙涤纶布，所述芯层采用聚酯工程纤维。
在一实施例中，所述芯层与所述第一过滤层之间设有子缆。
在一实施例中，所述探测感知设备包括温度探头和深度探头。
根据本申请实施例提供的技术方案，使用感传一体新型聚酯缆将高强度深水系泊聚酯缆绳与电缆和探测感知设备集成在一起，在保证聚酯缆原有强度的基础上，不仅具备承重作用，还增加感传功能，能够检测深远海温深等海洋环境，同时将水面的能源、通信传递到深海，为深远海水下环境监测提供实时长期原位感知探测手段。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是实施例一种感传一体深水系泊聚酯缆的剖面示意图；
图2是实施例传感通信线缆的结构示意图；
图3是实施例另一种感传一体深水系泊聚酯缆的剖面示意图；
图4是实施例又一种感传一体深水系泊聚酯缆的剖面示意图；
图5是实施例再一种感传一体深水系泊聚酯缆的剖面示意图；
图6是实施例另一种感传一体深水系泊聚酯缆的立体结构图；
图7是实施例感传一体深水系泊聚酯缆的抽象模型图；
图8是实施例传感通信线缆缠绕一圈的简化模型图。
图中：1-第一保护层，2-中间层，21-电缆，22-探测感知设备， 221-电路板，222-温度探头，223-深度探头，3-第一过滤层，4-芯层， 5-第二过滤层，6-第二保护层，7-子缆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如背景技术中提到的，传输各种观测数据的深水感传设备仅能短期布放，不能长时间布放在全深水区，因此海上能源、通信等无法深入传输到深水区，并且布放、维护回收时成本高，安全可靠性相对差。目前通过承重型电或光电复合缆将感知探测设备固定在海缆上，可实现感知探测和通信传输，虽布放在全深水区时间延长，但海缆承重小于100吨，抗海况能力差，无法实现永久实时和原位探测。
因此，如何将水面的能源、通信传递到深海，为深远海水下环境监测提供实时长期原位感知探测手段将成为本申请的改进方向。针对上述目的，本申请实施例提供一种用于感传一体深水系泊聚酯缆。
请参考图1至图8，其示出了本申请感传一体深水系泊聚酯缆的具体结构。
如图1和图2所示，感传一体深水系泊聚酯缆，包括由外向内依次设置的第一保护层1、中间层2、第一过滤层3和芯层4；所述中间层2设有传感通信线缆，所述传感通信线缆包括电缆21和多个探测感知设备22，各所述探测感知设备22内部的电路板通过所述电缆21中的电源芯线依次连接。
感传一体深水系泊聚酯缆不仅具备承重作用，而且集成深感知探测、通信传输、能源供应等功能。芯层4、第一过滤层3和第一保护层1形成聚酯缆基本结构，实现承重和保证强度。感传设备实时将数据传输到浮台并通过卫通、北斗等方式回传到岸基。电缆21将海面能源供应至海底设备，同时将海底设备的各种数据传输至海面。
其中，所述电缆21与所述探测感知设备22链式排布，所述探测感知设备22和所述电缆21同轴硫化。为了防止探测感知设备22和电缆21在与聚酯缆集成过程中产生鼓包情况，将探测感知设备22和电缆21的外径设计为统一尺寸。
所述探测感知设备22包括温度探头222和深度探头223。探测感知设备22的温度探头222和深度探头223需要跟海洋环境接触，所以在感传设备的下端开孔，保证能够探测感知到海洋环境的信息。
需要说明的是，所述第一保护层1采用编制保护套；所述第一过滤层3采用纺沙涤纶布，所述芯层4采用聚酯工程纤维。芯层4承受拉力，第一过滤层3能防止3-5um及更大的颗粒进入芯层4产生磨损，第一保护层1耐磨，保护传感通信线缆。
在一优选的实施例中，如图3所示，所述第一保护层1与中间层 2之间设有第二过滤层5，所述中间层2与第一过滤层3之间设有第二保护层6。第二过滤层5能防止3-5um及更大的颗粒进入传感通信线缆产生磨损；第二保护层6耐磨，保护芯层4。
在又一优选的实施例中，如图4和图5所示，所述芯层4与所述第一过滤层3之间设有子缆7。子缆7可以进一步增强深水系泊聚酯缆的承重性能。
在上述实施例中，所述传感通信线缆螺旋缠绕于所述第一过滤层 3上。
电缆21和探测感知设备22螺旋缠绕方法如图6所示，传感通信线缆的缠绕间距需要考虑聚酯缆的伸长率。通过精密计算，防止聚酯缆受到拉力的情况下，电缆21和探测感知设备22受到纵向拉力，造成损坏。
下面对传感通信线缆的缠绕螺距和螺旋角度的进行分析确定。
聚酯缆伸缩变化：
聚酯缆抽象为模型，如图7所示，将聚酯缆看作一条线，传感通信线缆上任意的一点，随着线缆长度伸缩会上下移动。以最下方为坐标原点，那么位移在[y0：y2]之间变化。位移最大长度为 y2-y0＝y0*Rl。
聚酯缆伸缩率的影响：
聚酯缆最大拉伸率Rl，设聚酯缆原长度L，拉伸后长度为L′，原直径为D，拉伸后直径为D′，根据体积不变原则，得到如下公式：
当不拉伸时，直径为D，缠绕角度为α，缠绕一圈可以简化为如图8所示模型，缠绕一周正视图可以认为是圆形的一半长度，那么圆形的直径为则传感通信线缆缠绕一圈长度为：
缠绕的螺距为：
拉伸时，L′＝L0*(1+Rl)，按上述分析，那么需要传感通信线缆长度变为
根据上述分析可以看出，伸缩率越大，直径变化越大，聚酯缆的长度变化越大。那么需要缠绕的传感通信线缆越长。螺旋角度和螺距越大所需要的传感通信线缆长度越短，反之越长。
因此，在所述第一过滤层3上，所述传感通信线缆设有所述探测感知设备22处缠绕的螺旋角度和螺距，大于未设所述探测感知设备 22处缠绕的螺旋角度和螺距。第一确保在拉伸时能够使得电缆21不受力，第二确保探测感知设备22与聚酯缆的芯层4同向放置，第一保护层1不会对探测感知设备22的造成较大的挤压力。
根据聚酯缆伸缩率最终确定，所述传感通信线缆的螺旋角度为45°-75°，螺距为50-100cm。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。