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

【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。 【关键词】：天然气水合物 水声通信 海洋 环境 监测
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P744.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 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

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