一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统和控制方法，通过在岸基设置陆上综合控制显控台作为上位机，完成对水下无人集成试验平台远程控制指令的输出和试验平台内状态信息的实时监控显示；在平台内设置现场控制柜作为下位机，完成对试验平台内设备的远程控制指令的转发、数据处理及状态信息数据采集，克服了水下无人平台远程控制及信号在水下远距离传输困难；实现了远程监测和控制水下试验平台的功能，具备遥控设备启停、采集设备状态、控制试验平台下潜及调整姿态功能。控制试验平台下潜及调整姿态功能。控制试验平台下潜及调整姿态功能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统和控制方法


[0001]本专利技术属于水下试验平台综合控制
，具体涉及一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统和控制方法。

技术介绍

[0002]由于水下集成验证平台为无动力、无人试验平台，操作人员不便现场进行控制，因此需设计综合控制系统完成对试验平台的远程监测和控制，满足集成试验验证功能需求。
[0003]为满足集成试验验证试验需求，综合控制系统需要具备对试验平台内设备的遥控功能，可远程启停试验设备并采集设备工作状态。通过对浮力调整水泵、纵倾调整水泵及相关电液球阀的逻辑控制，实现试验平台下潜及纵倾调整的“手动”控制，通过注排水量及艏艉调水量的解算完成浮力调整及纵倾调整的“自动”控制，从而实现试验平台下潜及姿态调整。通过采集平台内各传感器信息，可实时监测试验平台水下状态，并进行故障报警。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统和控制方法，用于远程监测和控制水下试验平台。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统，其特征在于：包括陆上上位机、水下下位机、网络通信模块、图像视频传感器、不间断电源；陆上上位机设置在岸基，用于向水下无人试验平台发送包括下潜指令、姿态调整指令、设备遥控指令的控制指令，并根据收到的数据实时显示水下无人试验平台的状态信息；水下下位机设置在水下无人试验平台所在现场，用于接收陆上上位机的控制指令，并对水下无人试验平台的设备进行远程控制、信息采集、数据处理和故障报警；网络通信模块分别设置在陆上上位机与水下下位机内部，陆上上位机与水下下位机、水下下位机与水下无人试验平台通过水密光纤缆连接，用于进行水下的远距离信息传输；水密光纤缆采用特殊密封工艺穿过水下无人试验平台的壳体，用于防止水密光纤被过度挤压变形；图像视频传感器安装在水下无人试验平台的关键设备附近，图像视频传感器的信号发送端连接水下下位机的信号接收端，用于实时监控并上传关键设备的运行情况；在岸基和水下无人试验平台所在现场分别为陆上上位机和水下下位机配置有不间断电源，用于保障陆上上位机在失电情况下发送应急控制指令控制无人试验平台上浮、保障水下无人试验平台以及水下下位机在岸基断电或者远程供电失效情况下的不间断应急供电。
[0006]按上述方案，陆上上位机包括显示操作模块，用于输入远程控制指令和显示无人试验平台的状态；显示操作模块包括视频监控显示模块、综合监控显示模块、应急控制模块、电源控制模块、指令输入模块；视频监控显示模块用于显示图像视频传感器采集的图像和视频；综合监控显示模块包括保障界面、声隐身/燃料电池界面、海水冷却界面、淡水冷却界面、电力界面、报警列表界面、状态界面，用于显示综合控制系统和无人试验平台的状态信息；应急控制模块包括应急吹除阀旋钮、急停自锁按钮、指示灯，用于手动应急吹除压载
水舱使无人试验平台应急上浮；电源控制模块包括电源开关和电源指示灯，用于控制电源的开或关并显示开关状态；指令输入模块用于供操作人员输入控制指令。
[0007]进一步的，保障界面包括浮调及疏水系统界面、纵倾平衡系统界面、火灾报警界面、其它设备界面；浮调及疏水系统界面用于控制浮力调整水泵的启停、浮调进口及出口二道球阀的开闭、左舷及右舷调整水舱进口球阀的开闭、舱底疏水球阀的开闭、左舷及右舷调整水舱通气截止阀的开闭，并显示上述各泵及阀的开到位、关到位、运行及故障情况，还显示左舷及右舷调整水舱注排管流量、左舷及右舷调整水舱液位；纵倾平衡系统界面用于控制纵倾调整水泵的启停、艏和艉纵倾平衡水舱球阀的开闭、由艏至艉泵进口和出口球阀的开闭、由艉至艏泵进口和出口球阀的开闭，并显示上述各泵及阀的开到位、关到位、运行及故障情况，还显示纵倾调水流量、艏纵倾平衡水舱液位、艉纵倾平衡水舱液位。
[0008]按上述方案，不间断电源包括蓄电池和供电控制模块，用于在水下无人试验平台失电的情况下自动转换到应急供电模式，保证水下下位机在应急状态下接收陆上上位机的控制指令、控制水下无人试验平台完成应急上浮操作，保证水下无人试验平台的安全性。
[0009]一种新型水下无人集成试验平台综合控制方法，包括以下步骤：
[0010]S1：搭建新型水下无人集成试验平台综合控制系统，包括陆上上位机、水下下位机、网络通信模块、图像视频传感器、不间断电源；陆上上位机设置在岸基；水下下位机设置在水下无人试验平台所在现场；网络通信模块分别设置在陆上上位机与水下下位机内部，陆上上位机与水下下位机、水下下位机与水下无人试验平台通过水密光纤缆连接；水密光纤缆采用特殊密封工艺穿过水下无人试验平台的壳体；图像视频传感器安装在水下无人试验平台的关键设备附近，图像视频传感器的信号发送端连接水下下位机的信号接收端；在岸基和水下无人试验平台所在现场分别为陆上上位机和水下下位机配置有不间断电源，不间断电源包括蓄电池和供电控制模块；陆上上位机包括显示操作模块，显示操作模块包括视频监控显示模块、综合监控显示模块、应急控制模块、电源控制模块、指令输入模块；
[0011]S2：打开电源开关系统上电，操作人员通过陆上上位机的指令输入模块输入远程控制命令，水下下位机和图像视频传感器采集并上传水下无人试验平台的状态信息和视频图像信息，陆上上位机通过综合监控显示模块显示水下无人试验平台和各设备的状态信息，通过视频监控显示模块显示图像视频传感器采集的监控画面及声音信息；
[0012]S3：控制浮力调整水泵、纵倾调整水泵及相关电液球阀，手动控制水下无人试验平台下潜及姿态调整；或通过解算注排水量及艏艉调水量，自动控制水下无人试验平台下潜及姿态调整；
[0013]S4：在岸基断电的情况下，操作陆上上位机的显示操作模块输出应急控制指令，无人试验平台的应急吹除阀吹除压载水舱使试验平台应急上浮。
[0014]进一步的，所述的步骤S3中，对无人试验平台的下潜控制的具体步骤为：
[0015]S31：记录左右舷调整水舱液位A1，输入需要的注水量B1，陆上上位机计算注水后的左右舷调整水舱液位C1；若C1大于等于调整水舱高液位报警值，则综合监控显示模块显示“调整水舱液位过高！”；若C1小于调整水舱高液位报警值则执行步骤S32；
[0016]S32：确认浮调出口二道球阀和舱底疏水球阀处于关闭状态，若处于开启状态则操作综合监控显示模块的浮调及疏水系统界面下发关闭指令；
[0017]S33：操作综合监控显示模块的浮调及疏水系统界面，打开左舷及右舷调整水舱通
气截止阀、左舷及右舷调整水舱进口球阀；
[0018]S34：打开浮调进口二道球阀，使海水进入浮力调整水舱，无人试验平台重量增加；在注水过程中，若左舷或右舷调整水舱液位大于等于调整水舱高液位报警值，综合监控显示模块显示“调整水舱液位超限！”，则关闭浮调进口二道球阀；若左舷或右舷调整水舱液位小于调整水舱高液位报警值，则待调整水舱液位达到C1或流量计累计流量达到B1后关闭浮调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统，其特征在于：包括陆上上位机、水下下位机、网络通信模块、图像视频传感器、不间断电源；陆上上位机设置在岸基，用于向水下无人试验平台发送包括下潜指令、姿态调整指令、设备遥控指令的控制指令，并根据收到的数据实时显示水下无人试验平台的状态信息；水下下位机设置在水下无人试验平台所在现场，用于接收陆上上位机的控制指令，并对水下无人试验平台的设备进行远程控制、信息采集、数据处理和故障报警；网络通信模块分别设置在陆上上位机与水下下位机内部，陆上上位机与水下下位机、水下下位机与水下无人试验平台通过水密光纤缆连接，用于进行水下的远距离信息传输；水密光纤缆采用特殊密封工艺穿过水下无人试验平台的壳体，用于防止水密光纤被过度挤压变形；图像视频传感器安装在水下无人试验平台的关键设备附近，图像视频传感器的信号发送端连接水下下位机的信号接收端，用于实时监控并上传关键设备的运行情况；在岸基和水下无人试验平台所在现场分别为陆上上位机和水下下位机配置有不间断电源，用于保障陆上上位机在失电情况下发送应急控制指令控制无人试验平台上浮、保障水下无人试验平台以及水下下位机在岸基断电或者远程供电失效情况下的不间断应急供电。2.根据权利要求1所述的一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统，其特征在于：陆上上位机包括显示操作模块，用于输入远程控制指令和显示无人试验平台的状态；显示操作模块包括视频监控显示模块、综合监控显示模块、应急控制模块、电源控制模块、指令输入模块；视频监控显示模块用于显示图像视频传感器采集的图像和视频；综合监控显示模块包括保障界面、声隐身/燃料电池界面、海水冷却界面、淡水冷却界面、电力界面、报警列表界面、状态界面，用于显示综合控制系统和无人试验平台的状态信息；应急控制模块包括应急吹除阀旋钮、急停自锁按钮、指示灯，用于手动应急吹除压载水舱使无人试验平台应急上浮；电源控制模块包括电源开关和电源指示灯，用于控制电源的开或关并显示开关状态；指令输入模块用于供操作人员输入控制指令。3.根据权利要求2所述的一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统，其特征在于：保障界面包括浮调及疏水系统界面、纵倾平衡系统界面、火灾报警界面、其它设备界面；浮调及疏水系统界面用于控制浮力调整水泵的启停、浮调进口及出口二道球阀的开闭、左舷及右舷调整水舱进口球阀的开闭、舱底疏水球阀的开闭、左舷及右舷调整水舱通气截止阀的开闭，并显示上述各泵及阀的开到位、关到位、运行及故障情况，还显示左舷及右舷调整水舱注排管流量、左舷及右舷调整水舱液位；纵倾平衡系统界面用于控制纵倾调整水泵的启停、艏和艉纵倾平衡水舱球阀的开闭、由艏至艉泵进口和出口球阀的开闭、由艉至艏泵进口和出口球阀的开闭，并显示上述各泵及阀的开到位、关到位、运行及故障情况，还显示纵倾调水流量、艏纵倾平衡水舱液位、艉纵倾平衡水舱液位。
4.根据权利要求1所述的一种新型水下无人集成试验平台综合控制系统，其特征在于：不间断电源包括蓄电池和供电控制模块，用于在水下无人试验平台失电的情况下自动转换到应急供电模式，保证水下下位机在应急状态下接收陆上上位机的控制指令、控制水下无人试验平台完成应急上浮操作，保证水下无人试验平台的安全性。5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述的新型水下无人集成试验平台综合控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：搭建新型水下无人集成试验平台综合控制系统，包括陆上上位机、水下下位机、网络通信模块、图像视频传感器、不间断电源；陆上上位机设置在岸基；水下下位机设置在水下无人试验平台所在现场；网络通信模块分别设置在陆上上位机与水下下位机内部，陆上上位机与水下下位机、水下下位机与水下无人试验平台通过水密光纤缆连接；水密光纤缆采用特殊密封工艺穿过水下无人试验平台的壳体；图像视频传感器安装在水下无人试验平台的关键设备附近，图像视频传感器的信号发送端连接水下下...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超，邹永铸，齐悦，谢坤，杜罗娜，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：