深海潜水器分布式智能漏水检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种深海潜水器分布式智能漏水检测系统及方法，涉及漏水检测技术领域，该系统包括分布式的漏水检测节点和操作显示装置；漏水检测节点包括至少一个漏水检测传感器、漏水检测电路、电源电路、处理器电路和串口通讯电路；漏水检测电路包括前级双通道光耦继电器、后级双通道光耦继电器、电压比较器和三极管开关电路；操作显示装置布置在载人舱内，包括电路板、盒体和面板；电路包括电源模块、处理器模块和串口通讯模块；面板包括状态指示灯和测试按钮。可以实现深海潜水器所有密封设备的分布式漏水检测，而且可以通过系统自检，确认线路连接的正确性和系统检测功能的正确性。

Distributed Intelligent Leakage Detection System and Method for Deep-sea Submersible

【技术实现步骤摘要】
深海潜水器分布式智能漏水检测系统及方法
本专利技术涉及漏水检测
，尤其是一种深海潜水器分布式智能漏水检测系统及方法。
技术介绍
深海潜水器工作在深海高压环境下，人员以及电气设备等都要封装在耐压舱体内。耐压舱体承受巨大的海水压力，一旦耐压结构出现变形或泄露，海水将进入舱体内。深海潜水器出现漏水的状况具有很大的危害性，如果海水对电气线路造成短路，将损坏设备，高压线路的短路更会对整个潜水器的供电系统造成极大的危害，如果不能及时侦测载人舱室的泄漏并采取相应的补救措施，则会危害人员的人身安全，因此，漏水检测是深海潜水器保证安全的必要手段之一。目前深海潜水器的漏水检测多采用电阻分压法，通过一个固定阻值的电阻在漏水检测的两点之间外加一个电源，通过检测两点之间电阻的分压值来判断漏水情况。图1示出了传统漏水检测系统的原理图，这种漏水检测方法在检测线路断开时，漏水状态无法得到及时检测，且系统和操作人员无法获取当前检测线路的连通状态，当需要验证漏水检测系统本身功能时，只能在每一个漏水检测点人为串联特定阻值的电阻，通过电阻分压的检测值判断漏水检测系统本身功能是否正常，这种方式不仅工作量大，而且很多漏水检测点都布置在舱体最低端或密封的耐压罐内，不便于操作。另外，深海潜水器的漏水检测多由控制系统集中检测，或通过单独的漏水检测传感器进行检测，系统繁杂，不同潜水器之间无法通用，而且深海潜水器的控制系统多为集中在载人舱或单独的耐压罐内，集中式的漏水检测要求多个检测点线路集中连接到载人舱或耐压罐，造成载人舱或耐压罐穿舱件多，给结构设计和线路设计提高难度。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题及技术需求，提出了一种深海潜水器分布式智能漏水检测系统及方法。本专利技术的技术方案如下：第一方面，一种深海潜水器分布式智能漏水检测系统，包括：分布式的漏水检测节点和操作显示装置；所述分布式漏水检测节点包括至少一个漏水检测传感器、电源电路、漏水检测电路、处理器电路和串口通讯电路；所述漏水检测传感器在两个检测触点之间并联了电容，用于功能自检时的充电；所述电源电路为系统提供工作所需电源；所述漏水检测电路包括前级双通道光耦继电器、后级双通道光耦继电器、电压比较器和三极管开关电路；所述前级双通道光耦继电器用于漏水检测信号的正常接入及测试操作时的切换；所述电压比较器用于根据漏水检测传感器两个节点之间的阻值的分压值与所述电压比较器的负端参考电压的比较结果输出高电平或低电平，所述电压比较器的输出控制所述三极管开关电路的截止或导通，从而控制所述后级双通道光耦继电器的截止或导通；所述处理器电路用于检测所述后级双通道光耦继电器输出端的高低电平，以确定漏水检测传感器端的漏水状态，高电平表示漏水，低电平表示无漏水；所述串口通讯电路实现与操作显示装置的实时通讯；所述操作显示装置布置在载人舱内，包括电路板、盒体和面板；电路板由电源模块、处理器模块和串口通讯模块组成；面板上包括状态指示灯和测试按钮。所述电源模块为操作显示装置各部分提供电源；所述处理器模块根据面板测试指令发送数据包给各分布式的漏水检测节点，并根据接收的串口通讯数据输出控制指令点亮或熄灭面板上的状态指示灯；所述串口通讯模块实现与各分布式的漏水检测节点的数据通讯，用于发出指令和接收漏水检测状态。其进一步的技术方案为：所述分布式的漏水检测节点的电源电路和操作显示装置的电源模块相同，系统输入电源为24V直流电源，经过隔离转换为5V直流电源，所述5V直流电源为检测节点提供外加电源，同时经过隔离模块转换为5V直流隔离电源，所述5V直流隔离电源转换为3.3V直流电源为所述处理器电路提供系统电源。其进一步的技术方案为：所述分布式的漏水检测节点的处理器电路和操作显示装置的处理器模块相同，均包括基于32位Cortex-M3的STM32F103RBT6单片机。其进一步的技术方案为：所述分布式的漏水检测节点的串口通讯电路和操作显示装置的串口通讯模块相同，均采用ADM2687E型RS-485收发器。第二方面，一种深海潜水器分布式智能漏水检测方法，应用于第一方面所述的深海潜水器分布式智能漏水检测系统中，所述方法包括：在漏水检测传感器上并联一个电容，在系统启动或需要进行功能及线路自检时，将操作显示装置面板的自复位测试按钮按下，通过串口通讯模块发送测试指令到各分布式的漏水检测节点，各漏水检测节点的处理器电路控制前级双通道光耦继电器的1通道短暂断开再导通同时2通道短暂导通再断开；当1通道短暂断开再导通同时2通道短暂导通再断开时，漏水检测传感器的电容先放电到0V，再从0V开始充电，三极管短暂导通再截止，后级双通道光耦继电器的1通道短暂导通再断开，处理器检测到对应的漏水检测节点产生短暂的高电平输入；短暂的高电平输入通过串口通讯电路将信息发送给操作显示装置，操作显示装置控制相应状态指示灯短暂点亮；若线路断开，则电容无法充放电，处理器无法检测到短暂的高电平输入，以判断漏水检测功能及线路连接是否正常。其进一步的技术方案为：所述方法还包括：正常工作时，任一漏水检测节点的前级双通道光耦继电器的1通道导通，将辅助电源通过充电电阻连接到漏水检测传感器；通过电压比较器将漏水检测传感器两个节点之间的阻值的分压值与电压比较器的负端参考电压比较，根据比较结果输出高电平或低电平；根据电压比较器输出的高电平或低电平控制三极管截止或导通，以控制后级双通道光耦继电器的截止或导通；通过处理器电路检测后级双通道光耦继电器输出的电平状态确定漏水检测传感器处的漏水状态，低电平表示无漏水，高电平表示漏水发生，电平状态通过串口通讯电路将信息发送给操作显示装置，操作显示装置控制相应的状态指示灯的点亮或熄灭；当需要进行功能测试时，将操作显示装置面板上的自复位测试按钮按下，通过串口通讯模块发送测试指令到各分布式的漏水检测节点，各漏水检测节点的处理器电路输出第一控制信号，控制前级双通道光耦继电器的1通道断开和2通道导通，漏水检测传感器的电容正端和电源地导通放电；当电容电压低于电压比较器的负端电压时，电压比较器输出低电平，三极管导通，控制后级双通道光耦继电器的1通道导通，给处理器电路输入一个高电平报警信号，高电平报警信号发送给操作显示装置后，相应的状态指示灯被点亮；当测试按钮松开时，处理器电路输出第二控制信号，控制前级双通道光耦继电器的1通道导通和2通道断开，漏水检测传感器的电容开始充电，当充电电压高于电压比较器负端电压时，电压比较器输出高电平，三极管截止，后级双通道光耦继电器的1通道断开，报警信号消除，报警信号消除信号发送给操作显示装置后，相应的状态指示灯被熄灭。本专利技术的有益技术效果是：可以实现深海潜水器所有密封设备的分布式漏水检测，而且可以通过系统自检，确认线路连接的正确性和系统检测功能的正确性，不但可以避免集中检测线路多的缺点，而且可以提高系统检测的方便性。可以在深海潜水器运行一段时间或者船检等特定阶段，确认潜水器每个漏水检测节点的功能是否正常。避免了传统检测方法只能在检测节点人为串接特定阻值的电阻来模拟漏水信号导致耗时长以及节点建造完成后难以接近完成检测的问题，通过本申请提供的检测系统和方法，操作人员通过测试按钮，即可将潜水器所有漏水检测功能和线路的正确性进行测试，方便快捷。附图说明图1是一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海潜水器分布式智能漏水检测系统，其特征在于，包括：分布式的漏水检测节点和操作显示装置；所述漏水检测节点包括至少一个漏水检测传感器、电源电路、漏水检测电路、处理器电路和串口通讯电路；所述漏水检测传感器在两个检测触点之间并联了电容，用于功能自检时的充电；所述电源电路为系统提供工作所需电源；所述漏水检测电路包括前级双通道光耦继电器、后级双通道光耦继电器、电压比较器和三极管开关电路；所述前级双通道光耦继电器用于漏水检测信号的正常接入及测试操作时的切换；所述电压比较器用于根据漏水检测传感器两个节点之间的阻值的分压值与所述电压比较器的负端参考电压的比较结果输出高电平或低电平，所述电压比较器的输出控制所述三极管开关电路的截止或导通，从而控制所述后级双通道光耦继电器的截止或导通；所述处理器电路用于检测所述后级双通道光耦继电器输出端的高低电平，以确定漏水检测传感器端的漏水状态，高电平表示漏水，低电平表示无漏水；所述串口通讯电路用于实现与所述操作显示装置的实时通讯；所述操作显示装置布置在载人舱内，包括电路板、盒体和面板；所述电路板由电源模块、处理器模块和串口通讯模块组成；所述面板上包括状态指示灯和测试按钮；所述电源模块为所述操作显示装置各部分提供电源；所述处理器模块根据面板测试指令发送数据包给各分布式的漏水检测节点，并根据接收的串口通讯数据输出控制指令点亮或熄灭面板上的状态指示灯；所述串口通讯模块实现与各分布式的漏水检测节点的数据通讯，用于发出指令和接收漏水检测状态。...

【技术特征摘要】
1.一种深海潜水器分布式智能漏水检测系统，其特征在于，包括：分布式的漏水检测节点和操作显示装置；所述漏水检测节点包括至少一个漏水检测传感器、电源电路、漏水检测电路、处理器电路和串口通讯电路；所述漏水检测传感器在两个检测触点之间并联了电容，用于功能自检时的充电；所述电源电路为系统提供工作所需电源；所述漏水检测电路包括前级双通道光耦继电器、后级双通道光耦继电器、电压比较器和三极管开关电路；所述前级双通道光耦继电器用于漏水检测信号的正常接入及测试操作时的切换；所述电压比较器用于根据漏水检测传感器两个节点之间的阻值的分压值与所述电压比较器的负端参考电压的比较结果输出高电平或低电平，所述电压比较器的输出控制所述三极管开关电路的截止或导通，从而控制所述后级双通道光耦继电器的截止或导通；所述处理器电路用于检测所述后级双通道光耦继电器输出端的高低电平，以确定漏水检测传感器端的漏水状态，高电平表示漏水，低电平表示无漏水；所述串口通讯电路用于实现与所述操作显示装置的实时通讯；所述操作显示装置布置在载人舱内，包括电路板、盒体和面板；所述电路板由电源模块、处理器模块和串口通讯模块组成；所述面板上包括状态指示灯和测试按钮；所述电源模块为所述操作显示装置各部分提供电源；所述处理器模块根据面板测试指令发送数据包给各分布式的漏水检测节点，并根据接收的串口通讯数据输出控制指令点亮或熄灭面板上的状态指示灯；所述串口通讯模块实现与各分布式的漏水检测节点的数据通讯，用于发出指令和接收漏水检测状态。2.根据权利要求1所述的深海潜水器分布式智能漏水检测系统，其特征在于，所述分布式的漏水检测节点的电源电路和所述操作显示装置的电源模块相同，系统输入电源为24V直流电源，经过隔离转换为5V直流电源，所述5V直流电源为检测节点提供外加电源，同时经过隔离模块转换为5V直流隔离电源，所述5V直流隔离电源转换为3.3V直流电源为所述处理器电路提供系统电源。3.根据权利要求1所述的深海潜水器分布式智能漏水检测系统，其特征在于，所述分布式的漏水检测节点的处理器电路和所述操作显示装置的处理器模块均包括基于32位Cortex-M3的STM32F103RBT6单片机。4.根据权利要求1所述的深海潜水器分布式智能漏水检测系统，其特征在于，所述分布式的漏水检测节点的串口通讯电路和所述操作显示装置的串口通讯模块相同，均采用ADM2687E型RS-485收发器。5.一种深海潜水器分布式智能漏水检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一所述的深海潜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，谢飞，郑鹏，沈丹，宋德勇，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32