一种水下载人潜器预防事故设备制造技术

本发明专利技术公开了一种水下载人潜器预防事故设备，属于预防事故。本发明专利技术预防事故设备包含五个部分：动力模块监测子系统、功能模块监测子系统、内部可视化子系统、信号处理子系统、外部可视化子系统，此外根据形式分别给出硬件系统原理图和软件系统技术架构；采用本发明专利技术的预防事故设备分析水下载人潜器工作过程中各传感器数据，分析预测潜器的故障，为水下载人潜器的正常工作与潜航员的生命安全提供保障，最大限度减少水下载人潜器故障带来的各种损失。大限度减少水下载人潜器故障带来的各种损失。大限度减少水下载人潜器故障带来的各种损失。

【技术实现步骤摘要】
一种水下载人潜器预防事故设备


[0001]本专利技术涉及预防事故领域，具体涉及一种水下载人潜器预防事故设备。

技术介绍

[0002]海洋约占地球表面积的71％，并以其辽阔的面积，蕴含极其丰富的生物和矿产资源，随着陆地化石能源的快速消耗，海洋资源的探测及开发利用越来越迫切。为探索海洋，人们已经研究出多种载人潜器，并用于海洋的科学考察、水下打捞、海底资源勘探等方面。但是水下环境错综复杂，载人潜器在运行过程中可能会出现异物缠绕螺旋桨、螺旋桨腐蚀破损、电动机机械故障、动力不足等故障，一旦发生故障，不仅不能够顺利完成潜航使命和任务，而且将对载人潜器本身甚至是潜航员带来无法挽回的损失。因此，对载人潜器展开实时故障预测、健康管理以及图像数据处理是一项至关重要的工作。
[0003]目前，对于潜器的故障监测以及图像数据处理主要是关于水下无人潜器的研究，水下载人潜器中的潜航员将会带来不确定的人因影响，且潜航员的生命安全具有更高的价值。
[0004]此外，目前对于载人潜器的故障诊断、预测以及图像数据处理目前主要依靠人工来实现，缺乏对潜器各部件工作状态和剩余寿命的判断。零部件的维修最早依靠事后维修策略，即在发生故障后进行维修的一种被动性策略，这种维修策略只适用于结构较为简单且出现故障后果不严重的位置，对于水下载人潜器这种具有复杂系统结构并且关系到潜航员生命安全而言，事后维修策略具有极大的局限性；为提前发现故障的发生，领域内的专家先后提出了定时维修策略和基于状态的维修策略，即定期检查设备状态或实时监测设备状态并给出维修方案，这种方法在一定程度上解决了事后维修策略的不足，但是两种方法缺乏预测性维修思想且经常的检查会带来大量人力和物力的浪费。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种水下载人潜器预防事故设备，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水下载人潜器预防事故设备，包括硬件系统；其中，硬件系统包括动力模块监测子系统、功能模块监测子系统、内部可视化子系统、信号处理子系统和外部可视化子系统，内部可视化子系统和信号处理子系统分别与动力模块监测子系统、功能模块监测子系统通过线路连接；动力模块监测子系统，被配置为用于实时监测轴承振动情况、电动机的电压情况、通过电动机的电流情况以及推进器螺旋桨的转动速度；功能模块监测子系统，被配置为用于接收导航所需要的声学信息、视觉信息和卫星信息并实时监测电池组的各项参数、水下载人潜器的航行速度、载人潜器的下潜深度、载人潜器周围海水的温度盐度和下潜深度信息以及载人潜器的艏朝向信息；内部可视化子系统，被配置为用于收集并处理动力模块监测子系统和功能模块监测子系统采集到的信号，通过数据库与故障模型对比，判断当前是否发生故障，进一步判断发生故障的类
别；通过水下载人潜器内置计算机进行机器学习算法，结合对水下载人潜器各设备的运行数据多级故障状态评估，预测潜在的故障及其剩余寿命，并将收集到的信息、故障诊断和预测结果以及维护建议信息显示在第一显示屏中；信号处理子系统，被配置为用于将接收到的来自动力模块子系统和功能模块子系统的信息转换为声学信号，将转换后的信号通过水声通信发送给接收信号的母船；外部可视化子系统，被配置为用于接收水下载人潜器发出的信号；集处理分析水下载人潜器的各种信息；对水下载人潜器传递的数据进行具体的故障判断和故障分类，根据相关信息给予远程帮助，水上故障预测模块通过陆上工作站进行机器学习，判断水下载人潜器零部件当前剩余寿命，根据实时数据情况做出决策；调遣相关技术人员及时进行维护或更换零部件作业；向仓库部门派送需要维护或更换的零部件及工具；将收集的信息、故障诊断和预测结果以及调遣人员物资情况显示在第二显示屏上，实时监测数据和发出指令。
[0007]优选地，动力模块子系统包括加速度传感器、电压传感器、电流传感器和转速传感器；其中，加速度传感器，被配置为用于实时监测轴承振动情况；电压传感器，被配置为用于实时监测电动机的电压情况；电流传感器，被配置为用于实时监测通过电动机的电流情况；转速传感器，被配置为用于实时监测推进器螺旋桨的转动速度。
[0008]优选地，功能模块监测子系统包括电池传感器、导航传感器、偏航率传感器、多普勒测速声呐、深度传感器、温盐深仪和罗盘；其中，电池传感器，被配置为用于实时监测电池组的各项参数；导航传感器，被配置为用于接收导航所需要的声学信息、视觉信息和卫星信息，偏航率传感器，被配置为用于监测载人潜器在横轴、纵轴和垂直轴三个方向的绕轴运动，多普勒测速声呐，被配置为用于监测水下载人潜器的航行速度；深度传感器，被配置为用于监测载人潜器的下潜深度；温盐深仪，被配置为用于监测载人潜器周围海水的温度、盐度和下潜深度信息；罗盘，被配置为用于负责监测载人潜器的艏朝向信息。
[0009]优选地，内部可视化子系统包括水下数据收集及处理模块、水下故障诊断模块、水下故障预测模块、水下信息转换模块和第一显示屏；其中，水下数据收集及处理模块，被配置为用于收集并处理动力模块监测子系统和功能模块监测子系统采集到的信号；水下故障诊断模块，被配置为用于通过数据库与故障模型对比，判断当前是否发生故障，进一步判断发生故障的类别；水下故障预测模块，被配置为用于通过水下载人潜器内置计算机进行机器学习算法，结合对水下载人潜器各设备的运行数据多级故障状态评估，预测潜在的故障及其剩余寿命；水下信息转换模块，被配置为用于将收集到的信息、故障诊断和预测结果以及维护建议信息显示在第一显示屏中，收集到的信息包括水下载人潜器各传感器的信息，故障诊断包括诊断出的故障类型，故障预测包括预测出的剩余寿命和故障发生的概率，维户建议信息包括制定的立即维修、短期维修计划和长期维修计划的建议。
[0010]优选地，信号处理子系统包括信号处理模块和水下通信模块；其中，信号处理模块，被配置为用于将接收到的来自动力模块子系统和功能模块子系统的信息转换为声学信号；水下通信模块，被配置为用于将转换后的信号通过水声通信发送给接收信号的母船。
[0011]优选地，外部可视化子系统包括水上通信模块、水上数据收集及处理模块、水上故障诊断模块、水上故障预测模块、人员调度模块、物资管理模块、水上信息转换模块和第二显示屏；水上通信模块，被配置为用于接收水下载人潜器发出的信号；水上数据收集及处理模块，被配置为用于收集处理分析水下载人潜器的各种信息；水上故障诊断模块，被配置为
用于对水下载人潜器传递的数据进行具体的故障判断和故障分类，根据相关信息给予远程帮助，水上故障预测模块通过陆上工作站进行机器学习，判断水下载人潜器零部件当前剩余寿命，根据实时数据情况做出决策；人员调度模块，被配置为用于调遣相关技术人员及时进行维护或更换零部件作业；物资管理模块，被配置为用于向仓库部门派送需要维护或更换的零部件及工具；水上信息转换模块，被配置为用于将收集的信息、故障诊断和预测结果以及调遣人员物资情况显示在第二显示屏上，实时监测数据和发出指令；收集到的信息包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下载人潜器预防事故设备，其特征在于：包括硬件系统；其中，硬件系统包括动力模块监测子系统、功能模块监测子系统、内部可视化子系统、信号处理子系统和外部可视化子系统，内部可视化子系统和信号处理子系统分别与动力模块监测子系统、功能模块监测子系统通过线路连接；动力模块监测子系统，被配置为用于实时监测轴承振动情况、电动机的电压情况、通过电动机的电流情况以及推进器螺旋桨的转动速度；功能模块监测子系统，被配置为用于接收导航所需要的声学信息、视觉信息和卫星信息并实时监测电池组的各项参数、水下载人潜器的航行速度、载人潜器的下潜深度、载人潜器周围海水的温度盐度和下潜深度信息以及载人潜器的艏朝向信息；内部可视化子系统，被配置为用于收集并处理动力模块监测子系统和功能模块监测子系统采集到的信号，通过数据库与故障模型对比，判断当前是否发生故障，进一步判断发生故障的类别；通过水下载人潜器内置计算机进行机器学习算法，结合对水下载人潜器各设备的运行数据多级故障状态评估，预测剩余寿命，并将收集到的信息、故障诊断和预测结果以及维护建议信息显示在第一显示屏中；信号处理子系统，被配置为用于将接收到的来自动力模块子系统和功能模块子系统的信息转换为声学信号，将转换后的信号通过水声通信发送给接收信号的母船；外部可视化子系统，被配置为用于接收水下载人潜器发出的信号；集处理分析水下载人潜器的各种信息；对水下载人潜器传递的数据进行具体的故障判断和故障分类，根据相关信息给予远程帮助，水上故障预测模块通过陆上工作站进行机器学习，判断水下载人潜器零部件当前剩余寿命，根据实时数据情况做出决策；调遣相关技术人员及时进行维护或更换零部件作业；向仓库部门派送需要维护或更换的零部件及工具；将收集的信息、故障诊断和预测结果以及调遣人员物资情况显示在第二显示屏上，实时监测数据和发出指令。2.根据权利要求1所述的一种水下载人潜器预防事故设备，其特征在于：动力模块子系统包括加速度传感器、电压传感器、电流传感器和转速传感器；其中，加速度传感器，被配置为用于实时监测轴承振动情况；电压传感器，被配置为用于实时监测电动机的电压情况；电流传感器，被配置为用于实时监测通过电动机的电流情况；转速传感器，被配置为用于实时监测推进器螺旋桨的转动速度。3.根据权利要求1所述的一种水下载人潜器预防事故设备，其特征在于：功能模块监测子系统包括电池传感器、导航传感器、偏航率传感器、多普勒测速声呐、深度传感器、温盐深仪和罗盘；其中，电池传感器，被配置为用于实时监测电池组的各项参数；导航传感器，被配置为用于接收导航所需要的声学信息、视觉信息和卫星信息，偏航率传感器，被配置为用于监测载人潜器在横轴、纵轴和垂直轴三个方向的绕轴运动，多普勒测速声呐，被配置为用于监测水下载人潜器的航行速度；深度传感器，被配置为用于监测载人潜器的下潜深度；温盐深仪，被配置为用于监测载人潜器周围海水的温度、盐度和下潜深度信息；罗盘，被配置为用于负责监测载人潜器的艏朝向信息。
4.根据权利要求1所述的一种水下载人潜器预防事故设备，其特征在于：内部可视化子系统包括水下数据收集及处理模块、水下故障诊断模块、水下故障预测模块、水下信息转换模块和第一显示屏；其中，水下数据收集及处理模块，被配置为用于收集并处理动力模块监测子系统和功能模块监测子系统采集到的信号；水下故障诊断模块，被配置为用于通过数据库与故障模型对比，判断当前是否发生故障，进一步判断发生故障的类别；水下故障预测模块，被配置为用于通过水下载人潜器内置计算机进行机器学习算法，结合对水下载人潜器各设备的运行数据多级故障状态评估，预测其剩余寿命；水下信息转换模块，被配置为用于将收集到的信息、故障诊断和预测结果以及维护建议信息显示在第一显示屏中，收集到的信息包括水下载人潜器各传感器的信息，故障诊断包括诊断出的故障类型，故障预测包括预测出的剩余寿命和故障发生的概率，维户建议信息包括制定的立即维修、短期维修计划和长期维修计划的建议。5.根据权利要求1所述的一种水下载人潜器预防事故设备，其特征在于：信号处理子系统包括信号处理模块和水下通信模块；其中，信号处理模块，被配置为用于将接收到的来自动力模块子系统和功能模块子系统的信息转换为声学信号；水下通信模块，被配置为用于将转换后的信号通过水声通信发送给接收信号的母船。6.根据权利要求1所述的一种水下载人潜器预防事故设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云赛，黄博远，刘增凯，张栋，姜清华，黄心成，代昕伯，柳龙生，李畅，
申请(专利权)人：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心，
类型：发明
国别省市：