利用管道结构的通信系统和方法与流程

本发明通常涉及利用管道结构的通信系统和方法。

背景技术：

在现代工业的多个领域，管道被广泛应用。例如，在城市建设领域，管道被大量铺设以传输诸如水等液态资源和诸如天然气等气态资源。在工业资源开采领域，资源开采系统通常包含延伸至地下地层的管道，以对地下地层进行钻探或从地下地层获取碳氢化合物；如钻井系统通常包括套管(casing)和穿过该套管以进行钻井操作的钻杆(drillpipe)，若地下地层位于海底，则该钻井系统还可能包括隔水管(riser)；又如资源生产系统通常包括延伸至地下地层的套管(或套管和隔水管的组合)，以通过该套管(或套管和隔水管的组合)将地下地层中的流体导向地面或海面。在一些情况下，资源开采系统还包括地面管道，用以在地面传输流体。在一些情况下，资源传输系统包括地面管道，以长距离在地表传输流体。

及时获得与管道输送的资源有关的信息(如与流过管道的气体、液体或流体有关的信息)和/或与该管道的外部环境有关的信息(如管道外部的温度和压力变化等)，是十分重要的。例如，及时了解与城市管道输送的资源有关的信息以及与城市管道的外部环境有关的信息，有助于及时发现泄漏。又例如，及时了解资源开采系统或资源生产系统的井底的流体流率、井底压力和温度等，有助于防止井涌。然而，受限于目前的通信系统的缓慢的传输速率，与管道输送的资源和/或管道的外部环境有关的信息不能及时被传送到海面或地表，或不能长距离在地表传送。

因此，期望提供新的和改进的利用管道结构的通信系统和方法。

技术实现要素：

在一方面中，本发明的具体实施方式涉及一种利用管道结构的通信系统，该通信系统包括设置在所述管道结构上且沿该管道结构的长度方向互相间隔的第一调制解调模块、第二调制解调模块和第三调制解调模块；其中，所述第一调制解调模块与所述第二调制解调模块相邻，所述第二调制解调模块和所述第三调制解调模块相邻；所述第一调制解调模块与所述第二调制解调模块通过沿所述管道结构，在第一预设信道集合中的至少一个信道上发送声信号，来互相通信；所述第二调制解调模块与所述第三调制解调模块通过沿所述管道结构，在第二预设信道集合中的至少一个信道上发送声信号，来互相通信。

在另一方面中，本发明的具体实施方式涉及一种利用管道结构的通信方法，所述通信方法包括：在第一调制解调模块和第二调制解调模块之间，沿所述管道结构在第一预设信道集合中的至少一个信道上传输声信号；及在第二调制解调模块和第三调制解调模块之间，沿所述管道结构在第二预设信道集合中的至少一个信道上传输声信号，其中，所述第一调制解调模块、所述第二调制解调模块和所述第三调制解调模块设置在所述管道结构上且沿该管道结构的长度方向互相间隔，且所述第一调制解调模块与所述第二调制解调模块相邻，所述第二调制解调模块和所述第三调制解调模块相邻。

附图说明

参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本发明的特征、方面及优点，其中：：

图1是根据本发明一个实施例的应用于资源开采系统的通信系统的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的声信号的波形沿管道结构的轴线对称的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的基于频分复用的信道的频带划分示意图；

图4是根据本发明一个实施例的调制解调模块的示意图；

图5是根据本发明另一个实施例的应用于资源开采系统的通信系统的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的通信方法的示意性流程图；及

图7是根据本发明一个实施例的调制解调模块接收来自一个相邻的调制解调模块的声信号并向另一个相邻的调制解调模块发送声信号的示意性流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。

本发明涉及一种用于资源开采系统的通信系统，所述资源开采系统包括延伸至地下地层的管道结构，其特征在于，该通信系统包括设置在所述管道结构上且沿该管道结构的长度方向互相间隔的第一调制解调模块、第二调制解调模块和第三调制解调模块；其中，所述第一调制解调模块与所述第二调制解调模块相邻，所述第二调制解调模块和所述第三调制解调模块相邻；所述第一调制解调模块与所述第二调制解调模块通过沿所述管道结构，在第一预设信道集合中的至少一个信道上发送声信号，来互相通信；所述第二调制解调模块与所述第三调制解调模块通过沿所述管道结构，在第二预设信道集合中的至少一个信道上发送声信号，来互相通信。

图1示出了根据本发明一个实施例的应用于资源开采系统90的通信系统100的示意图。资源开采系统90包括管道结构200。在一些实施例中，该管道结构200包括多个管道。在一些实施例中，资源开采系统90还包括连接管道结构200的平台300。

在图1所示实施例中，资源开采系统90为陆上生产系统，管道结构200包括套管。管道结构200延伸至地下地层401，来自地下地层401的流体403通过管道结构200被导向位于地表402的平台300。在一些实施例中，资源开采系统90可变形为陆上钻井系统，管道结构200可以包括套管或钻杆。在一些实施例中，资源开采系统90可变形为海上生产系统，管道结构200可以包括隔水管、套管或隔水管和套管的组合。在一些实施例中，资源开采系统90可变形为海上钻井系统，管道结构200可以包括钻杆、隔水管、套管或隔水管和套管的组合。在一些实施例中，管道结构200可以包括用以在地面传输流体的地面管道。

通信系统100包括设置在管道结构200上且沿管道结构200的长度方向互相间隔的调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103。调制解调模块101与调制解调模块102相邻，调制解调模块102与调制解调模块103相邻。调制解调模块101和调制解调模块102通过沿管道结构200，在第一预设信道集合中的至少一个信道上发送声信号，来互相通信。调制解调模块102和调制解调模块103通过沿管道结构200，在第二预设信道集合中的至少一个信道上发送声信号，来互相通信。

在一些实施例中，通信系统100还包括用于采集和发送数据的传感器201、用于接收来自调制解调模块103的数据的数据获取模块301、用于通过调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103中的至少一者来发送控制指令的控制模块302。在一些实施例中，传感器201设置在管道结构200上；在一些实施例中，传感器201采集的数据包括但不限于：与管道200内的流体有关的信息(如流体的流量、温度、压力等)、管道200的外部环境信息(如管道200外部的温度和压力等)；在一些实施例中，该传感器201包括多个传感器单元，用以采集不同类型的数据。在一些实施例中，数据获取模块301和控制模块302设置在平台300上。

在一些实施例中，第一预设信道集合和第二预设信道集合是人为设定的。在一些实施例中，操作人员通过相应的设备，将人为设定的第一与第二预设信道集合的划分方案植入调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103的处理器或存储单元中；在一些实施例中，安装在调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103的芯片中已预先加载了第一与第二信道集合的划分方案。第一与第二预设信道集合被确定后，两个相邻的调制解调模块在首次向对方发送声信号时，即可直接基于相应的预设信道集合进行通信，并且，在该两个相邻的调制解调模块的通信过程中，无需更改预设信道集合。

在一些实施例中，信道基于时分复用来划分，在一个信道上发送声信号表示在该信道对应的时域内发送该声信号；在一些实施例中，信道基于频分复用来划分，在一个信道上发送声信号表示该声信号的载波的中心频率在该信道的频域内；在一些实施例中，信道基于码分复用来划分，在一个信道上发送声信号表示利用该信道对应的码型获得该声信号。

在一些实施例中，第一预设信道集合与第二预设信道集合没有交集，即，第一预设信道集合中的任一信道与第二预设信道集合中的任一信道不同。在信道基于时分复用来划分的实施例中，第一预设信道集合中的任一信道与第二预设信道集合中的任一信道的时域不同；在信道基于频分复用来划分的实施例中，第一预设信道集合中的任一信道与第二预设信道集合中的任一信道的频域不同；在信道基于码分复用来划分的实施例中，第一预设信道集合中的任一信道与第二预设信道集合中的任一信道的码型不同。

在一些实施例中，调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103被密封在管道结构200的管壁内。在一些实施例中，调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103由电池供电；在一些实施例中，调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103由海下发电装置或井下发电装置供电；在一些实施例中，调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103利用声能产生电能，如利用来自声信号和噪声的声能产生电能。

请参阅图1和图2，由调制解调模块101、102和103中的任一者发送的声信号可沿管道结构200传播。在一些实施例中，由调制解调模块101、102和103中的任一者发送的声信号的波形203相对管道结构200的轴线202基本对称。调制解调模块101、102和103可通过控制声信号的频率、幅度和相位，使声信号的波形203相对管道结构200的轴线202基本对称。

在一些实施例中，管道结构包括套管，由于相比套管外部的地层，套管与流体403之间的属性差别更大，故该声信号的波形主要沿管道结构200的内表面传播。波形203相对管道结构200的轴线202基本对称，可大大减少声信号在传播时的衰减。

请参阅图3。图3示出了根据本发明一个实施例的基于频分复用的第一预设信道集合和第二预设信道集合的频带分配示意图。可用于传输声信号的频带带宽500被划分成6个信道，第一预设信道集合包括信道501、信道503和信道505，第二预设信道集合包括信道502、信道504和信道506。可以理解的是，所述6个信道还可以其他方式被分配给第一预设信道集合和第二预设信道集合，如第一预设信道集合包括信道501、信道503和信道504，第二预设信道集合包括信道502、信道505和信道506等。

以下参照图1和图3，对调制解调模块101、102和103进行进一步说明。

调制解调模块101、102和103中的任一者可对其获得的数据的至少部分进行调制，以获得声信号，并在相应的预设信道集合中的至少一个信道上向相邻的调制解调模块发送该声信号。在一些实施例中，当调制解调模块101、102和103中的任一者接收到来自相邻的调制解调模块的声信号时，在成功接收到该声信号的信道上向该相邻的调制解调模块发送响应。

调制解调模块101可接收来自传感器201的数据，并将该数据调制为声信号，并在第一预设信道集合的至少一个信道上向调制解调模块102发送该声信号。

在一些实施例中，调制解调模块101每次均在第一预设信道集合的所有信道上向调制解调模块102发送声信号。

在一些实施例中，调制解调模块101根据与调制解调模块102之间的通信记录，从第一预设信道集合的所有信道中选择至少一个信道，用以发送声信号。若该通信记录中没有有效记录(如调制解调模块101首次与调制解调模块102进行通信)，则调制解调模块101可在第一预设信道集合的所有信道上向调制解调模块102发送声信号。

通常，调制解调模块101根据通信记录，选择可能成功发送声信号的信道，如最近一次或多次成功发送声信号的信道。在一些实施例中，调制解调模块101可每间隔一段时间尝试在最近一次或多次未能成功发送声信号的信道上发送声信号，以更新该未能成功发送声信号的信道的通信记录。

在一些实施例中，调制解调模块101调制数据以获得分别在至少一个信道上发送的至少一个声信号，该至少一个声信号包括不同的数据。例如，第一预设信道集合包括信道501、信道503和信道505；调制解调模块101根据通信记录选择在信道501、信道503上发送声信号；接着，调制解调模块101对待发送的数据队列中的第一部分数据进行调制，获得包含该第一部分数据的第一声信号，通过信道501发送第一声信号，并对待发送的数据队列中的第二部分数据进行调制，获得包含该第二部分数据的第二声信号，通过信道503发送第二声信号。

发送声信号后，调制解调模块101在第一预设信道集合的该至少一个信道上尝试接收来自调制解调模块102的响应。若在发送声信号的一个信道上接收到响应，则调制解调模块101判断在该信道上的声信号成功发送，并从待发送的数据队列中移除在该信道上发送的声信号包含的数据；若未在发送声信号的一个信道上接收到响应，则调制解调模块101判断在该信道上的声信号未能成功发送，并在该信道或其它信道上重新发送该未能成功发送的声信号包含的数据。例如，调制解调模块101在信道501上发送第一声信号后，从信道501上接收到来自调制解调模块102的响应，则调制解调模块101判断第一声信号成功通过信道501发送，并从待发送的数据队列中删除前述第一部分数据；调制解调模块101在信道503上发送第二声信号后，未能从信道503上接收到来自调制解调模块102的响应，则调制解调模块101判断第二声信号通过信道503发送失败，并在信道501或信道503上重新发送包含第二部分数据的声信号。

在一些实施例中，调制解调模块101可尝试在第一预设信道集合中的信道上接收来自调制解调模块102的声信号，并在成功接收到来自调制解调模块102的声信号的信道上向调制解调模块102发送响应。在一些实施例中，该响应为包含响应数据的声信号。

调制解调模块102可获取来自下行的数据，并将该来自下行的数据调制为用以向调制解调模块103发送的声信号；所述来自下行的数据包括但不限于来自传感器或来自调制解调模块101的数据，调制解调模块102可通过对来自调制解调模块101的声信号进行解调，获得来自调制解调模块101的数据。在一些实施例中，调制解调模块102可获取来自上行的数据，并将该来自上行的数据调制为用以向调制解调模块101发送的声信号；所述来自上行的数据包括但不限于来自传调制解调模块103的数据，调制解调模块102通过对来自调制解调模块103的声信号进行解调，获得来自调制解调模块103的数据。

调制解调模块102向调制解调模块101或调制解调信号103发送声信号的方式，与调制解调模块101向调制解调模块102发送声信号的方式相似，在此不再赘述。

在一些实施例中，调制解调模块102可尝试在第一预设信道集合中的信道上接收来自调制解调模块101的声信号，并在成功接收到来自调制解调模块101的声信号的信道上向调制解调模块102发送响应。

调制解调模块103可获取来自下行的数据，并将该来自下行的数据发送给数据采集模块301；来自调制解调模块103的下行的数据包括但不限于来自传感器或来自调制解调模块102的数据。调制解调模块103可通过对来自调制解调模块102的声信号进行解调，获得来自调制解调模块102的数据。在一些实施例中，调制解调模块103可获取来自上行的数据，并将该来自上行的数据调制为用以向调制解调模块102发送的声信号；来自调制解调模块103的上行的数据包括但不限于来自控制模块302的数据。

调制解调模块103向调制解调模块102发送声信号的方式，与调制解调模块101向调制解调模块102发送声信号的方式相似，在此不再赘述。

在一些实施例中，调制解调模块103可尝试在第二预设信道集合中的信道上接收来自调制解调模块102的声信号，并在成功接收到来自调制解调模块102的声信号的信道上向调制解调模块102发送响应。

需要说明的是，调制解调模块101、102、103接收到的数据可包括但不限于由该调制解调模块101、102、103执行的数据以及由该调制解调模块101、102、103转发的数据。若接收到由该调制解调模块101、102、103执行的数据，则调制解调模块101、102、103执行相应的操作；若接收到由该调制解调模块101、102、103转发的数据，则调制解调模块101、102、103将该数据加入待发送的数据队列中，以将其调制为声信号发送。

在一些实施例中，调制解调模块101、102、103中的任一者包括调制解调单元以及至少一个声电转换单元。该至少一个声电转换单元用于将声信号转换为电信号，和/或，将电信号转换为声信号；该调制解调单元用于将电信号解调为数据，并将数据调制为电信号。

请参阅图1和图4，以调制解调模块101为例，该调制解调模块101包括声电转换单元111、121、131、141以及调制解调单元151。在一些实施例中，声电转换单元111、121、131、141被配置为围绕管道结构200。声电转换单元111、121、131、141将来自调制解调模块102的声信号转换为电信号，并将调制解调单元151输出的电信号转换为声信号；调制解调单元151将来自传感器201的数据调制为电信号，并将声电转换单元111、121、131、141输出的电信号解调为数据。类似的，调制解调模块102和103也可包括调制解调单元以及至少一个声电转换单元。在一些实施例中，调制解调模块102包括两个集合的声电转换单元，其中，一个集合的声电转换单元用于将来自调制解调模块101的声信号转换为电信号，并将来自调制解调单元的电信号转换为声信号发送给调制解调模块101，另一个集合的声电转换单元用于将来自调制解调模块103的声信号转换为电信号，并将来自调制解调单元的电信号转换为声信号发送给调制解调模块103。

在一些实施例中，通信系统100可包括三个以上的调制解调模块。图5示出了根据本发明另一个实施例的应用至资源开采系统90的通信系统100的示意图。

参照图5所示实施例与参照图1所示实施例的主要区别包括：图5所示实施例中的通信系统100包括5个调制解调模块105、106、107、108和109。该5个调制解调模块105、106、107、108和109中的任一者可沿管道结构200，在用于该调制解调模块和该调制解调模块的相邻调制解调模块之间的通信的预设信道集合上，向相邻调制解调模块发送声信号。在一些实施例中，用于一个调制解调模块的上行通信的预设信道集合与用于该调制解调模块的下行通信的预设信道集合没有交集，即：用于调制解调模块105和106之间的通信的预设信道集合与用于调制解调模块106和107之间的通信的预设信道集合没有交集，如调制解调模块105和106之间基于第一预设信道集合通信，调制解调模块106和107之间基于第二预设信道集合通信；用于调制解调模块106和107之间的通信的预设信道集合与用于调制解调模块107和108之间的通信的预设信道集合没有交集，如调制解调模块106和107之间基于第二预设信道集合通信，调制解调模块107和108之间基于第一预设信道集合通信；用于调制解调模块107和108之间的通信的预设信道集合与用于调制解调模块108和109之间的通信的预设信道集合没有交集，如调制解调模块107和108之间基于第一预设信道集合通信，调制解调模块108和109之间基于第二预设信道集合通信。

调制解调模块105与调制解调模块101相似，调制解调模块106、107、108与调制解调模块102相似，调制解调模块109与调制解调模块103相似，在此不再赘述。

参照图1或图5所示实施例的通信系统能够实现高速率、长距离的数据传输，如可在较短距离内(如1千米内)实现1mpbs以上，在较长距离(如1千米以上)上实现1kpbs以上的速率，并可沿10千米以上的管道结构传输声信号。并且，参照图1或图5所示的实施例能够在两个相邻的调制解调模块之间实现低功率的长距离声信号传输，如在间距约1-3千米、功率小于100毫瓦的两个调制解调模块之间实现声信号传输。此外，在参照图1或图5所示的实施例中，可采用简单的算法实现信道的自适应选择；简单的算法可以降低调制解调模块的功耗，信道的自适应选择有利于在通信质量较高的信道上进行通信，且在信道的自适应选择过程中，无需检测信噪比。

请参阅图1和图6。图6示出了根据本发明一个实施例的通信方法600的示意性流程图。通信方法600包括步骤601和步骤602。

在步骤601中，在调制解调模块101和调制解调模块102之间，沿管道结构200在第一预设信道集合中的至少一个信道上传输声信号。

在步骤602中，在调制解调模块102和调制解调模块103之间，沿管道结构200在第二预设信道集合中的至少一个信道上传输声信号。如参照图1所示实施例中已详述的，调制解调模块101、第二调制解调模块102和第三调制解调模块103设置在管道结构200上且沿该管道结构200的长度方向互相间隔，且调制解调模块101与调制解调模块102相邻，调制解调模块102和调制解调模块103相邻。

在一些实施例中，第一预设信道集合和第二预设信道集合之间没有交集。在一些实施例中，调制解调模块101、调制解调模块102、调制解调模块103中的任一者发送的声信号的波形相对管道结构200的轴线基本对称。

来自传感器201的数据可通过调制解调模块101、调制解调模块102、调制解调模块103中的至少一者被上行传输给地面设备，如上行传输给数据采集模块301和控制模块302。

在一些实施例中，传感器201连接调制解调模块101，来自传感器201的数据通过调制解调模块101、调制解调模块102和调制解调模块103被上行传输给地面设备。例如，调制解调模块101将来自传感器201的数据调制为声信号，并将该声信号通过第一预设信道集合中的至少一个信道发送给调制解调模块102。调制解调模块102接收来自调制解调模块101的声信号，并通过第二预设信道集合中的至少一个信道将声信号发送给调制解调模块103。调制解调模块103接收来自调制解调模块102的声信号，对该声信号进行解调以获得数据，并将该数据发送给数据采集模块301。

在一些实施例中，传感器201连接调制解调模块102，来自传感器201的数据通过调制解调模块102和调制解调模块103被上行传输给地面设备。在一些实施例中，传感器201连接调制解调模块103，来自传感器201的数据被调制解调模块103转发给地面设备。

图7示出了调制解调模块102接收来自调制解调模块101的声信号并向调制解调模块103发送声信号的方法700的流程示意图。该方法700包括步骤701、702、703、704和705。

在步骤701中，调制解调模块102在第一预设信道的至少一个信道上接收来自调制解调模块101的声信号。

在步骤702中，调制解调模块102解调所接收到的声信号，获得数据。

在步骤703中，调制解调模块102将解调出的数据调制为声信号。

在步骤704中，调制解调模块102在第二预设信道集合中的至少一个信道上，将调制得到的声信号发送给调制解调模块103。

在步骤705中，调制解调模块102在接收到声信号的信道上，向调制解调模块101发送响应。

调制解调模块102在第一预设信道集合中的至少一个信道上接收到的声信号可能为干扰信号，如噪音或在传输中丢失至少部分数据的声信号等。因此，在一些实施例中，在执行步骤703之前，调制解调模块102可执行验证步骤，如根据预先设定的验证码对解调得到的数据进行验证，以判断该声信号是否为期望接收的来自调制解调模块101的声信号。在一些实施例中，若该声信号通过验证，则调制解调模块102执行步骤705以及步骤703、704。需要说明的是，步骤705与步骤703、704之间并无特定的先后顺序。

请继续参阅图1和图6，来自地面设备的数据，如控制指令，可通过调制解调模块101、调制解调模块102、调制解调模块103中的至少一者被下行传输给井底设备，或被下行传输给指定的调制解调模块，以使该井底设备或该指定的调制解调模块执行相应操作。

例如，调制解调模块103接收来自地面设备的数据，将该数据调制为声信号，并通过第二预设信道集合中的至少一个信道发送给调制解调模块102。调制解调模块102接收来自调制解调模块103的声信号，并对该声信号进行解调，获得数据；在一些实施例中，调制解调模块102判断该数据需要由调制解调模块102自身执行，则调制解调模块102基于该数据执行相应操作；在一些实施例中，调制解调模块102判断该数据需要转发给调制解调模块101，则调制解调模块102将该数据重新调制为声信号，并通过第一预设信道集合中的至少一个信道发送给调制解调模块101；在一些实施例中，调制解调模块102判断该数据需要转发给与调制解调模块102连接的其他模块，如传感器等，则调制解调模块102将该控制指令转发给相应的模块。

在调制解调模块101接收到来自调制解调模块102的声信号的实施例中，调制解调模块101执行的操作与前述调制解调模块102执行的操作类似，在此不再赘述。

需要说明的是，参照图1-7所示实施例仅为举例，本发明的通信系统100还可应用至除资源开采系统90以外的其他利用管道结构的场合。在一些实施例中，本发明的通信系统100可应用至城市管道系统；例如，通信系统100中的多个调制解调模块设置在城市水管上，并沿水管的长度方向间隔分布；通过该多个调制解调模块中的至少一个调制解调模块，与水管中的水流和/或水管的外部环境有关的数据可被上行传输至地面(如传输至水厂的地面处理设备等)，且来自地面的指令可被下行传输至地下设备(如设置在地下的控制设备等)。

虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。