本发明公开了一种缆式海底地震监测系统，包括：主干子系统和若干个次级扩展子系统；主干子系统由岸上两个地震监测岸基站与多个一级海底地震监测站串联连接构成，组成海底地震监测系统的能源和数据汇聚连接网络；一个次级扩展子系统由一个一级海底地震监测站及其逐层级联的多个次级海底地震监测站组成；一级海底地震监测站用于实现地震数据的采集并对采集的数据进行数字化处理，接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到地震监测岸基站；次级海底地震监测站用于实现地震数据的采集、对采集的数据进行数字化处理，接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后通过扩展海缆发送到上一级海底地震监测站。
1.一种缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述系统包括：主干子系统和若干个次级扩展子系统；所述主干子系统由岸上两个地震监测岸基站与多个一级海底地震监测站串联连接构成，组成了海底地震监测系统的能源和数据汇聚连接网络；一个一级海底地震监测站连接一个次级扩展子系统，一个次级扩展子系统由逐层级联的多个次级海底地震监测站组成；
所述地震监测岸基站，用于向每个一级海底地震监测站发送自身及其级联的次级海底地震监测站的控制指令和时间信息，接收每个一级海底地震监测站上传的数据，对数据进行展示和存储；
所述一级海底地震监测站，用于实现所在位置的不同频带地震数据的采集、对采集的数据进行数字化处理，接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到地震监测岸基站；
所述次级海底地震监测站，用于实现所在位置的不同频带地震数据的采集、对采集的数据进行数字化处理，接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后通过扩展海缆发送到上一级海底地震监测站；
所述主干子系统中的一级海底地震监测站包括：2个海缆终端器、电源转换单元、地震监测单元、4个接驳端口、宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
所述2个海缆终端器通过铠装光电复合海缆将一级海底地震监测站串联接入主干子系统，用于将连接的铠装光电复合海缆中的光纤与铜导体分离，铜导体通过电缆经连接器接入到电源转换单元，光纤通过光缆经连接器接入到地震监测单元；
所述电源转换单元，用于接收海缆传输的电能并进行电能转换，其输出连接地震监测单元，为地震监测单元供电；
在4个接驳端口中，2个为扩展接驳端口，用于扩展连接其它次级海底地震监测站；2个为本地接驳端口，用于分别连接宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
所述地震监测单元，用于获取宽频型地震传感器和强震型地震传感器采集的数据、对采集的数据进行数字化处理，并接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到地震监测岸基站。
2.根据权利要求1所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述主干子系统的一级海底地震监测站通过铠装光电复合海缆与地震监测岸基站连接；所述铠装光电复合海缆为连接的一级海底地震监测站提供电能，为一级海底地震监测站和地震监测岸基站提供光纤通信链路。
3.根据权利要求2所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述铠装光电复合海缆中设有铠装钢丝，铜导体和光纤，铜导体用于传输电能，光纤用于传输数据，铠装钢丝用于保护海缆。
4.根据权利要求1所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述地震监测岸基站采用精确时间协议发送时间信息。
5.根据权利要求1所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述电源转换单元包含
3个隔离型电源转换模块：恒流转恒压模块和2个恒流转恒流模块，恒流转恒压模块将转换的恒压电源输出至地震监测单元，2个恒流转恒流模块分别将转换后的恒流电源输出至连接的次级海底地震监测站。
6.根据权利要求1所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述一级海底地震监测站的地震监测单元设有数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元；
所述数据传输子单元与海缆终端器分离出的光纤连接，用于接收地震监测岸基站下发的各个海底地震监测站的控制指令和时钟信息，通过以太网协议将本地的控制指令发送到核心控制单元，控制指令包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制；将本地的时钟信息发送至时钟解析子单元；还用于将数据采集子单元发送的数据、扩展控制子单元发送的数据、核心控制子单元采集的单元内部状态信息进行汇聚后发送到地震监测岸基站；还用于将其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息转发至扩展控制子单元；
所述时钟解析子单元，用于解析接收到的时钟同步信息，为数据采集子单元提供时钟数据；
所述数据采集子单元，用于实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的数字化采集，并通过以太网协议发送给数据传输子单元；用于接收核心控制子单元发送的本地接驳端口对地震传感器的采样频率，用于接收时钟解析子单元发送的时钟数据；
所述核心控制子单元，用于将接收到的地震传感器的采样频率发送至数据采集子单元，将接收到的扩展接驳端口的电能供应控制命令发送给扩展控制子单元；还用于获取地震监测单元内部状态信息并发送至数据传输子单元，所述内部状态信息包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息；
所述扩展控制子单元，用于控制连接的次级海底地震监测站的电能供应开关；用于将接收到的其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息发送至相应的连接的次级地震监测站；还用于接收两个连接的次级地震监测站发送的数据。
7.根据权利要求1或所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述本地接驳端口为干插拔接口，所述扩展接驳端口为湿插拔连接器接口。
8.根据权利要求1-4之一所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述次级扩展子系统中的次级海底地震监测站包括：2个海缆终端器、电源转换单元、地震监测单元、4个接驳端口、宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
一个海缆终端器通过扩展海缆连接上一级的海底地震监测站，另一个海缆终端器连接接地极，利用海水形成供电回路；
所述电源转换单元，用于接收扩展海缆传输的电能并进行电能转换，其输出连接地震监测单元，为地震监测单元供电；
在4个接驳端口中，2个为扩展接驳端口，用于扩展连接其它次级海底地震监测站；2个为本地接驳端口，用于分别连接宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
所述地震监测单元，用于获取宽频型地震传感器和强震型地震传感器采集的数据、对采集的数据进行数字化处理，并接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到上一级海底地震监测站。
9.根据权利要求8所述的缆式海底地震监测系统，其特征在于，所述次级海底地震监测站的地震监测单元设有数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元；
所述数据传输子单元，用于接收上一级海底地震监测站下发的控制指令和时钟信息，通过以太网协议将本地的控制指令发送到核心控制单元，控制指令包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制；将本地时钟信息发送至时钟解析子单元；还用于将数据采集子单元发送的数据、扩展控制子单元发送的数据、核心控制子单元采集的单元内部状态信息进行汇聚后发送到地震监测岸基站；还用于将其它海底地震监测站的控制指令和时钟信息转发至扩展控制子单元；
所述时钟解析子单元，用于解析接收到的时钟同步信息，为数据采集子单元提供时钟数据；
所述数据采集子单元，用于实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的数字化采集，并通过以太网协议发送给数据传输子单元；用于接收核心控制子单元发送的接驳端口的地震传感器的采样频率，用于接收时钟解析子单元发送的时钟数据；
所述核心控制子单元，用于将接收到的地震传感器的采样频率发送至数据采集子单元，将接收到的扩展接驳端口的电能供应控制命令发送给扩展控制子单元；还用于获取地震监测单元内部状态信息并发送至数据传输子单元，所述内部状态信息包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息；
所述扩展控制子单元，用于将接收到的其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息发送至相应的连接的次级地震监测站；还用于接收两个连接的次级地震监测站发送的数据。
一种缆式海底地震监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及海洋地震观测技术领域，具体涉及一种缆式海底地震监测系统。
背景技术
[0002] 目前我国在陆地建立了覆盖较全、相对完善的地震长期实时监测系统，在监测范围内发生地震事件后，可实时获得连续完整地震数据，并依据此数据建立仿真模型、计算地震发生位置，并提供一定时间的地震预警功能。但另一方面，我国南海北部及台湾地区处于环太平洋地震带上，因缺乏必要的海洋地震和海啸预警手段，每年都会因地震造成大量人员伤亡和财产损失。由于海洋设备投入成本较高且需长期稳定投入研发资金，导致前期海洋地震观测研究较少，因此截至目前，主要的海洋地震观测设备仍以自容式流动地震台站为主，这种流动地震台站采集的地震数据无法实时回传至地震监测中心，无法实现地震的监测预警功能。因此，我国海底地震监测预警系统基本处于空白。
[0003] 传统上，海洋地震监测手段长期依赖于海底流动地震台站，该种海底流动地震台站主要用于开展海底地质结构分析研究使用。海底流动地震台站受体积重量限制携带电池有限，需在电池耗尽之前回收，其最长留海时间基本不超过1年，无法实现观测区域长期连续观测；另外，海底流动地震台站采用数据自容式设计，采集的数据存储于本地，待设备回收后才能取出，因此无法对地震事件实现在线实时监测，上述缺点决定了海底流动地震台站的主要用途只能是为研究海底地质结构提供技术手段，无法实现海底地震实时监测预警能力。
[0004] 专利号为ZL201710038415.1的中国专利描述了一种具有实时数据传输的海底地震仪，该发明基于传统的海底地震仪设计，增加了用于实时传输的硬件通信接口，即在仪器舱内采用专门的电平转换芯片将3.3V电平转换为RS232电平，然后通过特定的电路将RS232电平转换为RS422电平标准。仪器对外提供RS484电平标准(同上)，由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接256个节点。即一个主设备(Master)，其余为从设备(Slave)，从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。该发明通过增加硬件通信接口实现了海底地震仪数据实时传输的能力，但是该地震仪仅是传统海底地震仪的简单升级，只能通过连接到海底观测网上才能使用，无法独立的进行地震采集并将地震数据实时发送到岸基站，另外该发明布放位置受到海底观测网现有网络限制，无法在感兴趣的区域进行独立地震监测，并不是一套完整的海底地震监测方案。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于解决上述技术缺陷，提出一种缆式海底地震监测系统，可实现海底区域的大范围覆盖，将采集到的地震数据实时上传到岸上地震监测中心，并将地震数据融入到现有陆地地震台网，为海洋地震预警技术、防灾减灾提供技术支撑。缆式海底地震监测系统是地球物理科学研究的新型观测平台，基于海底光电复合缆的光电传输技术，将传统的陆地地震观测系统延伸到海洋，可以弥补长期以来海区地震观测台站的不足的问题，进而具备在海底实时、长期连续观测地球内部过程、监测地震事件的能力。
[0006] 为实现上述目的，本发明提出了一种缆式海底地震监测系统，所述系统包括：主干子系统和若干个次级扩展子系统；所述主干子系统由岸上两个地震监测岸基站与多个一级海底地震监测站串联连接构成，组成了海底地震监测系统的能源和数据汇聚连接网络；一个次级扩展子系统由一个一级海底地震监测站及其逐层级联的多个次级海底地震监测站组成；
[0007] 所述地震监测岸基站，用于向每个一级海底地震监测站发送自身及其级联的次级海底地震监测站的控制指令和时间信息，接收每个一级海底地震监测站上传的数据，对数据进行展示和存储；
[0008] 所述一级海底地震监测站，用于实现所在位置的不同频带地震数据的采集、对采集的数据进行数字化处理，接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到地震监测岸基站；
[0009] 所述次级海底地震监测站，用于实现所在位置的不同频带地震数据的采集、对采集的数据进行数字化处理，接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后通过扩展海缆发送到上一级海底地震监测站。
[0010] 作为上述系统的一种改进，所述主干子系统的一级海底地震监测站通过铠装光电复合海缆与地震监测岸基站连接；所述铠装光电复合海缆为连接的一级海底地震监测站提供电能，为一级海底地震监测站和地震监测岸基站提供光纤通信链路。
[0011] 作为上述系统的一种改进，所述铠装光电复合海缆中设有铠装钢丝，铜导体和光纤，铜导体用于传输电能，光纤用于传输数据，铠装钢丝用于保护海缆。
[0012] 作为上述系统的一种改进，所述地震监测岸基站采用精确时间协议发送时间信息。
[0013] 作为上述系统的一种改进，所述在主干子系统中的一级海底地震监测站包括：2个海缆终端器、电源转换单元、地震监测单元、4个接驳端口、宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
[0014] 所述2个海缆终端器通过铠装光电复合海缆将一级海底地震监测站串联接入主干子系统，用于将连接的铠装光电复合海缆中的光纤与铜导体分离，铜导体通过电缆经连接器接入到电源转换单元，光纤通过光缆经连接器接入到地震监测单元；
[0015] 所述电源转换单元，用于接收海缆传输的电能并进行电能转换，其输出连接地震监测单元，为地震监测单元供电；
[0016] 在4个接驳端口中，2个为扩展接驳端口，用于扩展连接其它次级海底地震监测站；2个为本地接驳端口，用于分别连接宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
[0017] 所述地震监测单元，用于获取宽频型地震传感器和强震型地震传感器采集的数据、对采集的数据进行数字化处理，并接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到地震监测岸基站。
[0018] 作为上述系统的一种改进，所述电源转换单元包含3个隔离型电源转换模块：恒流转恒压模块和2个恒流转恒流模块，恒流转恒压模块将转换的恒压电源输出至地震监测单元，2个恒流转恒流模块分别将转换后的恒流电源输出至连接的次级海底地震监测站。
[0019] 作为上述系统的一种改进，所述一级海底地震监测站的地震监测单元设有数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元；
[0020] 所述数据传输子单元与海缆终端器分离出的光纤连接，用于接收地震监测岸基站下发的各个海底地震监测站的控制指令和时钟信息，通过以太网协议将本地的控制指令发送到核心控制单元，控制指令包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制；将本地的时钟信息发送至时钟解析子单元；还用于将数据采集子单元发送的数据、扩展控制子单元发送的数据、核心控制子单元采集的单元内部状态信息进行汇聚后发送到地震监测岸基站；还用于将其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息转发至扩展控制子单元；
[0021] 所述时钟解析子单元，用于解析接收到的时钟同步信息，为数据采集子单元提供时钟数据；
[0022] 所述数据采集子单元，用于实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的数字化采集，并通过以太网协议发送给数据传输子单元；用于接收核心控制子单元发送的本地接驳端口对地震传感器的采样频率，用于接收时钟解析子单元发送的时钟数据；
[0023] 所述核心控制子单元，用于将接收到的地震传感器的采样频率发送至数据采集子单元，将接收到的扩展接驳端口的电能供应控制命令发送给扩展控制子单元；还用于获取地震监测单元内部状态信息并发送至数据传输子单元，所述内部状态信息包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息；
[0024] 所述扩展控制子单元，用于控制连接的次级海底地震监测站的电能供应开关；用于将接收到的其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息发送至相应的连接的次级地震监测站；还用于接收两个连接的次级地震监测站发送的数据。
[0025] 作为上述系统的一种改进，所述本地接驳端口为干插拔接口，所述扩展接驳端口为湿插拔连接器接口。
[0026] 作为上述系统的一种改进，所述次级扩展子系统中的次级海底地震监测站包括：2个海缆终端器、电源转换单元、地震监测单元、4个接驳端口、宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
[0027] 一个海缆终端器通过扩展海缆连接上一级的海底地震监测站，另一个海缆终端器连接接地极，利用海水形成供电回路；
[0028] 所述电源转换单元，用于接收扩展海缆传输的电能并进行电能转换，其输出连接地震监测单元，为地震监测单元供电；
[0029] 在4个接驳端口中，2个为扩展接驳端口，用于扩展连接其它次级海底地震监测站；2个为本地接驳端口，用于分别连接宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
[0030] 所述地震监测单元，用于获取宽频型地震传感器和强震型地震传感器采集的数据、对采集的数据进行数字化处理，并接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到上一级海底地震监测站。
[0031] 作为上述系统的一种改进，所述次级海底地震监测站的地震监测单元设有数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元；
[0032] 所述数据传输子单元，用于接收上一级海底地震监测站下发的控制指令和时钟信息，通过以太网协议将本地的控制指令发送到核心控制单元，控制指令包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制；将本地时钟信息发送至时钟解析子单元；还用于将数据采集子单元发送的数据、扩展控制子单元发送的数据、核心控制子单元采集的单元内部状态信息进行汇聚后发送到地震监测岸基站；还用于将其它海底地震监测站的控制指令和时钟信息转发至扩展控制子单元；
[0033] 所述时钟解析子单元，用于解析接收到的时钟同步信息，为数据采集子单元提供时钟数据；
[0034] 所述数据采集子单元，用于实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的数字化采集，并通过以太网协议发送给数据传输子单元；用于接收核心控制子单元发送的接驳端口的地震传感器的采样频率，用于接收时钟解析子单元发送的时钟数据；
[0035] 所述核心控制子单元，用于将接收到的地震传感器的采样频率发送至数据采集子单元，将接收到的扩展接驳端口的电能供应控制命令发送给扩展控制子单元；还用于获取地震监测单元内部状态信息并发送至数据传输子单元，所述内部状态信息包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息；
[0036] 所述扩展控制子单元，用于将接收到的其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息发送至相应的连接的次级地震监测站；还用于接收两个连接的次级地震监测站发送的数据。
[0037] 本发明的优势在于：
[0038] 1、本发明提出的缆式海底地震监测系统是完整的海洋地震监测方案，实现了从岸基站数据存储处理、海缆传输、地震数据采集等完整的技术方案；
[0039] 2、本发明的系统可扩展，单个海底地震监测站不足以构建完整的地震监测系统，本发明采用可扩展设计，可以十分方便的进行地震监测系统的建设；采用可扩展设计后，级联的数据可通过上级海底地震监测站进行数据的汇聚，不需要每个海底地震监测站分别通过海缆连接到地震监测岸基站，减低路由设计难度，可有效降低成本，施工量大大降低，降低了系统复杂度；
[0040] 3、本发明的宽频型地震计和强震型地震计都固定在海底地震监测站的监测站基座上，相比传统海底地震仪，与海底紧密耦合，数据质量更好，同时采用了防脱网设计，可有效降低自然灾害和渔业活动对设备的损害，同时降低了水流对地震传感器的噪声干扰，可以提高采集的地震信号质量；
[0041] 4、本发明采用高精度时钟同步技术，可实现海底地震采集站的高精度授时，可有效保证数据的时间准确性，进而满足地震预警的时间准确性要求；
[0042] 5、本发明采用恒流供电方案，当海缆受自然灾害或认为破坏后，仍然可以通过海水形成电源回路，保证整个海底地震监测系统继续工作，极大地提高整个系统的生存性。
附图说明
[0043] 图1为本发明的缆式海底地震监测系统连接示意图；
[0044] 图2为本发明的海底地震监测系统连接接口图；
[0045] 图3为本发明的海底地震监测系统通信链路示意图；
[0046] 图4为次级海底地震监测站电源连接示意图。
[0047] 附图标识：
[0048] 1、一级海底地震监测站 2、次级海底地震监测站
[0049] 3、铠装光电复合海缆 4、扩展海缆
[0050] 5、地震监测岸基站
具体实施方式
[0051] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0052] 如图1所示，本发明提出一种缆式海底地震监测系统，该系统可分为两级子系统。第一级为主干子系统，主干子系统主要由岸上两个地震监测岸基站5通过铠装光电复合海缆3与多个一级海底地震监测站1串联连接构成，组成了海底地震监测系统的能源和数据汇聚连接网络；第二级为次级扩展子系统，该系统主要由多个次级海底地震监测站2和扩展海缆4组成，各次级海底地震监测站通过扩展接驳端口连接，可实现多层级联，最终接入到主干子系统的一级海底地震监测站1上。主干子系统海底地震监测站通过铠装光电复合海缆与地震监测岸基站连接，海底地震监测站的每个扩展接驳端口可扩展连接1个次级海底地震监测站，扩展接驳端口设有湿插拔连接器接口，可通过ROV将扩展的次级海底地震监测站接入到现有的海底地震监测系统之中，实现海底地震监测站的扩展连接，可快速的建设专用的海底地震监测网络。
[0053] 一级海底地震监测站实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的采集、数字化，随后与扩展端口的数据汇聚后通过铠装光电复合海缆3发送到两个地震监测岸基站5(两个岸基站互为备份)；铠装光电复合海缆3为一级海底地震监测站1提供电能，为一级海底地震监测站1和地震监测岸基站5提供光纤通信链路，地震监测岸基站5向一级海底地震监测站1发送的控制指令，一级海底地震监测站1采集的地震数据都通过铠装光电复合海缆3中的光纤传输。地震监测岸基站5用于对海底地震监测站供电和控制、展示和存储上传的地震数据，并负责将海底地震数据加入到陆地地震台网中。
[0054] 次级扩展子系统中的次级海底地震监测站2实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的采、数字化，随后与扩展端口的地震数据汇聚后通过扩展海缆4发送到上一级的海底地震监测站(有可能是一级海底地震监测站1，也有可能是上一级的次级海底地震监测站2)。上一级的海底地震监测站通过扩展海缆4为下一级海底地震监测站提供电能和光纤通信链路。
[0055] 铠装光电复合海缆3中设有铠装钢丝，铜导体和光纤，铜导体用于传输电能，光纤用于传输数据，铠装钢丝用于保护海缆。
[0056] 本发明的海底地震监测站不是传统海底地震仪的简单改造，其由海缆终端器、地震监测单元、电源转换单元、宽频型地震传感器和强震型地震传感器等组成，可以实现不同频带地震数据的采集、数字化处理和数据汇聚传输功能，不依赖于现有海底观测网，可布放在地震多发区域，实时监测该区域地震事件。每个海底地震监测站除对本站的宽频型地震传感器和强震型地震传感器进行数据采集外，设有2个扩展接驳端口，各海底地震监测站可通过接驳端口实现级联扩展，可有效地增加地震监测范围，快速形成海底地震监测网络。
[0057] 如图2所示，在主干子系统中的一级海底地震监测站包括：2个海缆终端器、电源转换单元、地震监测单元、4个接驳端口、宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
[0058] 所述2个海缆终端器通过铠装光电复合海缆将一级海底地震监测站串联接入主干子系统，用于将连接的铠装光电复合海缆中的光纤与铜导体分离，铜导体通过电缆经连接器接入到电源转换单元，光纤通过光缆经连接器接入到地震监测单元；
[0059] 所述电源转换单元，用于接收海缆传输的恒流电能并进行电能转换，其输出连接地震监测单元，为地震监测单元供电；
[0060] 每个地震监测站设有4个接驳端口，其中2个扩展接驳端口，2个本地接驳端口，本地接驳端口用于连接地震传感器，为干插拔接口，宽频型地震传感器和强震型地震传感器通过干插拔连接器连接到地震监测单元。扩展接驳端口为湿插拔连接器接口，次级扩展的海底地震监测站通过湿插拔连接器连接到地震监测单元。
[0061] 所述地震监测单元，用于获取宽频型地震传感器和强震型地震传感器采集的数据、对采集的数据进行数字化处理，并接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到地震监测岸基站。
[0062] 所述一级海底地震监测站的地震监测单元设有数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元；
[0063] 所述数据传输子单元与海缆终端器分离出的光纤连接，用于接收地震监测岸基站下发的各个海底地震监测站的控制指令和时钟信息，通过以太网协议将本地的控制指令发送到核心控制单元，控制指令包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制；将本地的时钟信息发送至时钟解析子单元；还用于将数据采集子单元发送的数据、扩展控制子单元发送的数据、核心控制子单元采集的单元内部状态信息进行汇聚后发送到地震监测岸基站；还用于将其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息转发至扩展控制子单元；
[0064] 所述时钟解析子单元，用于解析接收到的时钟同步信息，为数据采集子单元提供时钟数据；
[0065] 所述数据采集子单元，用于实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的数字化采集，并通过以太网协议发送给数据传输子单元；用于接收核心控制子单元发送的本地接驳端口对地震传感器的采样频率，用于接收时钟解析子单元发送的时钟数据；
[0066] 所述核心控制子单元，用于将接收到的地震传感器的采样频率发送至数据采集子单元，将接收到的扩展接驳端口的电能供应控制命令发送给扩展控制子单元；还用于获取地震监测单元内部状态信息并发送至数据传输子单元，所述内部状态信息包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息；
[0067] 所述扩展控制子单元，用于控制连接的次级海底地震监测站的电能供应开关；用于将接收到的其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息发送至相应的连接的次级地震监测站；还用于接收两个连接的次级地震监测站发送的数据。
[0068] 如图2所示，次级扩展子系统中的次级海底地震监测站包括：2个海缆终端器、电源转换单元、地震监测单元、4个接驳端口、宽频型地震传感器和强震型地震传感器；
[0069] 一个海缆终端器通过扩展海缆连接上一级的海底地震监测站，另一个海缆终端器连接接地极，利用海水形成供电回路；
[0070] 所述电源转换单元，用于接收扩展海缆传输的电能并进行电能转换，其输出连接地震监测单元，为地震监测单元供电；
[0071] 每个地震监测站设有4个接驳端口，其中2个扩展接驳端口，2个本地接驳端口，本地接驳端口用于连接地震传感器，为干插拔接口，宽频型地震传感器和强震型地震传感器通过干插拔连接器连接到地震监测单元。扩展接驳端口为湿插拔连接器接口，次级扩展的海底地震监测站通过湿插拔连接器连接到地震监测单元。
[0072] 所述地震监测单元，用于获取宽频型地震传感器和强震型地震传感器采集的数据、对采集的数据进行数字化处理，并接收其连接的次级海底地震监测站发送的数据，将所有数据汇总后发送到上一级海底地震监测站。
[0073] 所述次级海底地震监测站的地震监测单元设有数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元；
[0074] 所述数据传输子单元，用于接收上一级海底地震监测站下发的控制指令和时钟信息，通过以太网协议将本地的控制指令发送到核心控制单元，控制指令包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制；将本地时钟信息发送至时钟解析子单元；还用于将数据采集子单元发送的数据、扩展控制子单元发送的数据、核心控制子单元采集的单元内部状态信息进行汇聚后发送到地震监测岸基站；还用于将其它海底地震监测站的控制指令和时钟信息转发至扩展控制子单元；
[0075] 所述时钟解析子单元，用于解析接收到的时钟同步信息，为数据采集子单元提供时钟数据；
[0076] 所述数据采集子单元，用于实现宽频型地震传感器和强震型地震传感器数据的数字化采集，并通过以太网协议发送给数据传输子单元；用于接收核心控制子单元发送的接驳端口的地震传感器的采样频率，用于接收时钟解析子单元发送的时钟数据；
[0077] 所述核心控制子单元，用于将接收到的地震传感器的采样频率发送至数据采集子单元，将接收到的扩展接驳端口的电能供应控制命令发送给扩展控制子单元；还用于获取地震监测单元内部状态信息并发送至数据传输子单元，所述内部状态信息包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息；
[0078] 所述扩展控制子单元，用于将接收到的其它次级海底地震监测站的控制指令和时钟信息发送至相应的连接的次级地震监测站；还用于接收两个连接的次级地震监测站发送的数据。
[0079] 图3为海底地震监测系统通信链路示意图，整个通信链路由地震监测岸基站、一级海底地震监测站、次级海底地震监测站组成，海底地震监测站中涉及到数据通信链路的地震监测单元主要包括数据传输子单元、时钟解析子单元、数据采集子单元、核心控制子单元和扩展控制子单元。
[0080] 地震传感器将采集的地震数据通过模拟信号发送到地震监测单元中的数据采集子单元，数据采集子单元通过以太网协议将本地地震数据发送到数据传输子单元，海底地震监测站2和海底地震监测站3采集到的地震数据和控制信息通过以太网协议同时连接到数据传输子单元。数据传输子单元与海缆终端器分离出的光纤连接，传输的数据包括控制数据、时钟数据和地震数据。地震监测岸基站下发信息包括对海底地震监测站的控制指令(控制数据)和时钟信息(时钟数据)，时钟信息优选选用PTP(精确时间协议)，控制指令先经过海缆中光纤发送到数据传输子单元，随后通过以太网协议发送到核心控制子单元，控制信息包括地震传感器的采样频率，扩展接驳端口的电能供应控制。核心控制子单元分别将采样率参数和扩展接驳控制命令分别发送给数据采集子单元和扩展控制子单元。核心控制子单元也将获取的地震监测单元内部状态信息，包括各接驳端口电压、电流信息，单元内压力、温度、湿度状态信息等通过数据传输子单元发送到地震监测岸基站。
[0081] 图4为次级海底地震监测站电源连接示意图，主要由海缆终端器、电源转换单元、接地极和扩展控制单元等实现。海缆在海缆终端器中实现光电分离后，电导体连接到电源转换单元，电源转换单元内部包含3个隔离型转换电源，包括恒流转恒压模块(CC/CV)和2个恒流转恒流模块(CC/CC)，转换的恒压电源为地震监测单元供电，转换后的恒流电源为次级扩展的海底地震监测站供电。恒流转换后的电源一端连接地震监测单元的扩展控制子单元为扩展的海底地震监测站供电，一端连接接地极利用海水作为供电回路。
[0082] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
