随着我国海洋强国战略目标的提出,深水油气勘探开发成为未来海洋勘探的焦点。地震勘探是海洋勘探中最常用的的技术手段,海洋地震勘探拖缆的长度影响着勘探目的层的深度。国外领先的海洋勘探设备的长度均在12km以上,而国内自主研发的拖缆长度只能达到7km(道间距为3.125m)。随着海洋勘探向着深水、深地层方向发展,研制适用于深海勘探的长缆系统迫在眉睫。海洋地震勘探拖缆的长度与水下数据采集传输系统供电网络的参数密切相关。水下数据采集传输系统供电网络通常采用高压直流供电,供电电压为360V-400V。高压直流电源通过电源线将直流电由近及远地输送到每一个采集传输节点(数字包)。节点上的高压转低压模块(DC-DC模块)将高压直流电转换为电路板工作所需的低压电,一般为5V或者12V。随着检波器阵列规模的扩大,拖缆长度的增加,高压直流电源的输出电流随之增加。当拖缆长度增加到某一值时,物探船上的高压直流电源会开启过流保护功能,自动断开输出连接,使得拖缆系统无法工作。高压直流电源的输出电压、电源线的电阻以及采集传输节点的功耗成为制约拖缆有效供电的主要因素。论文在研究深海长缆水下数据采集传输系统供电网络的基础上,建立节点电压分布模型,对由模型建立的非线性方程组进行精确求解,在实验室搭建1500米的测试平台,比较了由模型求解的电压理论值和实验室测试的电压实际值。实验结果证明所建立的模型是精确的。基于精确的模型,论文对影响拖缆有效供电长度的三个关键因素进行了仿真和分析。经过理论计算,得到支持15km长缆有效供电的系统参数,包括高压直流电源的输出电压值、输电电源线的电阻和数字包的功耗,用于指导长缆设计。论文还研究了升压模块对水下供电网络的影响,对加入升压模块的电压分布模型进行求解,实验结果验证了带升压模块模型的精确性。当长缆系统中存在多个升压模块时,利用遗传算法对升压模块的位置进行优化求解。仿真结果表明,加入适量的升压模块能有效增加拖缆的长度。最后,论文详细介绍了长缆系统中的低功耗水下数据采集传输硬件电路设计,在选用低功耗芯片和优化部分算法的基础上,数字包的采集传输电路正常工作时的功耗为1.5W,达到支持15km有效供电的设计指标(指标要求低于2W)。基于低功耗数字包进行相关实验,包括数字包功能测试、功耗测试、1500m测试平台实验等。此外,论文还提出未来可继续研究的改进点,对后续工作具有指导意义。