一种水下探测设备的出水报警装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下探测设备的出水报警装置，该装置包括：用于将水下探测设备在活动时的压力转换为电流信号的压力变送器、用于和水下探测设备双向通信，并采集压力变送器数据，根据水下探测设备运动规律，判断其运动状态的出水判断控制板、由出水判断控制板驱动发出出水报警信号的声光报警模块。当水下探测设备在完成探测任务或遭遇故障、险情时上浮水面后，本发明专利技术能够保证研究人员准确地发现水下探测设备并及时的将其打捞回收再利用，有效的避免了因打捞回收不及时造成水下探测设备的损坏、探测数据的遗失和泄露而带来的巨大经济损失。失。失。

【技术实现步骤摘要】
一种水下探测设备的出水报警装置


[0001]本专利技术属于水下探测设备
，具体涉及一种水下探测设备的出水报警装置。

技术介绍

[0002]随着陆地资源的枯竭以及对海洋资源的认识不断加深，利用水下探测设备进行海洋探测已成为科学考察的一项重要手段。由于海上风浪、暗流等未知因素对水下探测设备安全的影响，在远离海岸的水下完成探测任务后，对水下探测设备进行安全回收再利用成为整个探测任务的关键一环。然而，目前水下探测设备只有在完成探测任务或者在设备出现故障紧急避险上浮后，才能对水下探测设备进行成功回收，这样不仅造成了水下探测设备在遇到故障时不能够快速地将其打捞上来，导致设备的损坏，而且也会因不能够及时获取水下探测数据，造成探测数据的遗失或泄密而带来的我巨大经济损失。
[0003]因此，研究一种可以在水下探测设备完成探测任务或出现故障时能够及时且快速的向研究人员发出报警出水信号的报警装置，帮助研究人员尽快打捞出水下探测设备，避免因打捞不及时造成的设备损坏或探测数据的遗失或泄密而带来的巨大经济损失，具有重大的积极意义。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种水下探测设备的出水报警装置。该出水报警装置可以在水下探测设备完成探测任务自主上浮或出现故障紧急避险浮出水面后，向水下探测设备的主控制器发出出水信号，然后由主控制器向母船发送水下探测设备发出水信息和GPS坐标信息，帮助研究人员快速地打捞设备。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：r/>[0006]一种水下探测设备的出水报警装置，包括：压力变送器、出水判断控制板和声光报警模块；其中，所述压力变送器，用于将水下探测设备在活动时所受的压力转换为电流信号；所述出水判断控制板，用于和水下探测设备进行双向通信，并采集所述压力变送器的数据，根据水下探测设备的运动规律，判断出水下探测设备的运动状态；所述声光报警模块，通过所述出水判断控制板判断水下探测设备出水后，再由所述出水判断控制板驱动该声光报警模块发出出水报警信号。
[0007]进一步的，所述压力变送器采用两支输出电流信号均为4
‑
20mA的绝压型压力传感器，通过两线制与所述出水判断控制板连接，所述压力变送器内设置有敏感元件，所述敏感元件安装位置与水下探测设备上浮的方向垂直。
[0008]进一步的，所述出水判断控制板包括电源单元、RS
‑
422通信单元、数据采集单元、数据处理单元、继电器输出单元。
[0009]进一步的，所述电源单元，用于连接外部DC28V电源，在所述出水判断控制板内部经DC
‑
DC模块隔离后为所述的压力变送器、声光报警模块和继电器输出单元的励磁线圈提
供28V电源，经所述DC
‑
DC模块隔离变压后为板载元器件分别提供3.3V和5V电源；所述RS
‑
422通信单元，用于接收外部设备的控制指令或向外部设备发送出水信号和数据；所述数据采集单元，用于通过250Ω精密采样电阻将所述压力变送器电流输出信号转换为电压信号，由高精度24位A/D采集模块采样；所述数据处理单元，采用STM32F103VET6作为CPU，通过SPI总线读取所述数据采集单元A/D转换后的数据，运算出水判定算法；所述继电器输出单元，用于驱动所述声光报警模块发出报警信号。
[0010]进一步的，所述继电器输出单元的常开触点与所述声光报警模块两条信号线连接，当所述出水报警装置出水判定有效时触点闭合。
[0011]进一步的，所述出水判定算法主要包括以下三个部分：主程序、数据采集处理程序和出水判断程序。
[0012]进一步的，所述主程序用于完成出水判断控制板的初始化；所述数据采集处理程序采取30点递推平均滤波的处理方式，即将当前至过去30ms内实际采集到的压力数据的平均值作为当前时刻的采样值，即p
i
为实际采样值，A/D采样率设置为1kHz；所述出水判断程序根据所述数据采集处理程序采集到的压力采样值P
K
做出水判断，当连续30个压力采样值P
K
稳定在静水面压力P0附近，即所述压力采样值P
K
落在容差区间[P0‑
P
sec
,P0+P
sec
]内,P
sec
为容差偏移量，即可判定所述水下探测设备出水。
[0013]进一步的，所述出水判定算法的具体过程如下：
[0014](1)所述主程序收到水下探测设备发送的上浮指令后，启动数据采集处理程序；
[0015](2)所述数据采集处理程序在连续采集压力数据时，当采集过程中任一点的压力采样值P
K
与静水面压力P0满足P
K
≥(P0+ΔP)时，其中，ΔP为起判偏移量，所述出水判断程序便开始做出水判断；
[0016](3)两路压力变送器中任意一路满足P
MAX
‑
P
MIN
≤2Psec，即所述步骤(2)中的压力采样值P
K
稳定在静水面压力附近则判断水下探测设备出水，其中，P
MAX
、P
MIN
分别为当前至过去30ms压力采样值的最大、最小值，P
sec
为容差偏移量，2Psec为容差偏移量的两倍；
[0017](4)根据所述步骤(3)做出的出水判断，通过RS
‑
422总线向水下探测设备发送出水数据帧，同时通过继电器驱动声光报警器发出出水报警信号。
[0018]进一步的，所述容差偏移量P
sec
为0.896kPa，所述压力容差区间为[P0‑
0.896kPa，P0+0.896kPa]。
[0019]进一步的，上述水下探测设备的出水报警装置的出水报警方法，包括以下步骤：
[0020]S1、水下探测设备在上浮时，首先通过RS
‑
422总线向出水判断控制板发送开始上浮指令；
[0021]S2、所述出水判断控制板在接收到所述水下探测设备上浮信号后，启动数据采集处理程序；
[0022]S3、所述的出水判断控制板中的数据采集单元通过精密电阻R5、R15分别将两路压力变送器的电流信号转换为电压信号；
[0023]S4、采用运算放大器U4为转换后的电压信号做电压跟随器，提高电压信号输入阻抗，降低输出电阻，进行稳压处理；
[0024]S5、采用24位高精度A/D转换器U5对所述的两路运算放大器输出电压AIN0、AIN1进行采样；
[0025]S6、所述的出水判断控制板中的中央处理器U7通过SPI总线读取所述A/D转换器U5输出的两路数字量，通过出水判断程序判断所述水下探测设备是否上浮出水；
[0026]S7、若所述水下探测设备未出水则重复上述步骤S3
‑
S6，若所述水下探测设备出水则通过RS<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，包括：压力变送器、出水判断控制板和声光报警模块；其中，所述压力变送器，用于将水下探测设备在活动时所受的压力转换为电流信号；所述出水判断控制板，用于和水下探测设备进行双向通信，并采集所述压力变送器的数据，根据水下探测设备的运动规律，判断出水下探测设备的运动状态；所述声光报警模块，通过所述出水判断控制板判断水下探测设备出水后，再由所述出水判断控制板驱动该声光报警模块发出出水报警信号。2.根据权利要求1所述的一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，所述压力变送器采用两支输出电流信号均为4
‑
20mA的绝压型压力传感器，通过两线制与所述出水判断控制板连接，所述压力变送器内设置有敏感元件，所述敏感元件安装位置与水下探测设备上浮的方向垂直。3.根据权利要求1所述的一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，所述出水判断控制板包括电源单元、RS
‑
422通信单元、数据采集单元、数据处理单元、继电器输出单元。4.根据权利要求3所述的一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，所述电源单元，用于连接外部DC电源，在所述出水判断控制板内部经DC
‑
DC模块隔离后为所述的压力变送器、声光报警模块和继电器输出单元的励磁线圈提供28V电源，经所述DC
‑
DC模块隔离变压后为板载元器件分别提供3.3V和5V电源；所述RS
‑
422通信单元，用于接收外部设备的控制指令或向外部设备发送出水信号和数据；所述数据采集单元，用于通过精密采样电阻将所述压力变送器电流输出信号转换为电压信号，由高精度24位A/D采集模块采样；所述数据处理单元，采用STM32F103VET6作为CPU，通过SPI总线读取所述数据采集单元A/D转换后的数据，运行出水判定算法；所述继电器输出单元，用于驱动所述声光报警模块发出报警信号。5.根据权利要求3或4所述的一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，所述继电器输出单元的常开触点与所述声光报警模块两条信号线连接，当所述出水报警装置出水判定有效时触点闭合。6.根据权利要求4所述的一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，所述出水判定算法主要包括以下三个部分：主程序、数据采集处理程序和出水判断程序。7.根据权利要求6所述的一种水下探测设备的出水报警装置，其特征在于，所述主程序用于完成出水判断控制板的初始化；所述数据采集处理程序用于采集压力变送器数据，并采用30点递推平均滤波方式对数据进行处理，A/D采样率设置为1kHz；所述出水判断程序根据所述数据采集处理程序采集到的递推平均滤波后的压力采样值P
K
做出水判断，当连续30个压力采样值P
K
稳定在静水面压力P0附近，即所述压力采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志腾，陈力，孙琪，李玉峰，李诗然，
申请(专利权)人：郑州海为电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：