本发明专利技术公开一种水下自主航行观测平台安全保障装置，包括监控装置、定位装置、电子罗盘、温湿度传感器、漏水传感器、前视声纳、抛载释放装置、声信标、卫星通信装置、无线通信装置、电源控制模块和航行控制系统。通过监控装置将定位、导航、通信装置与监测传感器、卸载抛载释放装置以及航行控制系统连接一起，通过数据分析，寻找事故先兆，发现问题及时采取措施解决，实现避碰和紧急上浮，使水下自主航行观测平台的水下作业安全可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下自主航行观测装置，特别是涉及水下自主航行观测平台的安全保障装置。
技术介绍
随着探索海洋步伐的加快，人们越来越认识到占地球75%面积的海洋必将成为人类生存和发展的新领域，将对人类发展和社会进步起到重要作用。然而由于海洋环境的复杂性，至今人们对海洋的认识依然非常有限，目前人们获取海洋数据的方法也是有限的。小型水下自主航行观测平台技术是海洋环境观测的一种高新技术，是当前和今后一段时间内国内外研究开发的技术热点，是海洋技术开发的最前沿与制高点。水下自主航行观测平台主要用于无人、大范围、长时间的水下环境观测，以及海洋工程方面的现场接近观测，观测的要素包括物理学参数、海洋地质学和地球物理学参数、海洋化学参数、海洋生物学参数 坐寸ο水下自主航行观测平台的主要特点是能够根据观测任务的需要，搭载所需要的观测仪器和设备，在设定的航线上自主航行并进行水下走航测量，获得的数据通过有效的通讯手段(卫星、网络)传送到用户。平台作用距离在几十到上百公里。水下自主航行观测平台是一个复杂的无人系统，用以代替人类进行复杂、艰苦的工作，它涉及到电子、计算机、流体、结构、材料、液压、水声、导航控制等多门学科，现有的水下自主航行观测平台涉及的关键技术较多，在研发的过程中主要关注平台技术的本身，极少考虑平台的安全保障装置。个别系统在观测平台上安装声信标或前视声纳，在观测平台发送意外而找不到其位置时，通过声信标确定观测平台的位置；在观测平台前方出现障碍物时，通过前视声纳实现规避障碍物。但是，水下自主航行观测平台安全保障装置缺乏专门的研究和开发。海洋环境复杂多变，水下自主航行观测平台的安全显得尤为重要，任何意外都可能造成设备的丢失。水下自主航行观测平台技术复杂、价格昂贵，可靠性要求高，其安全保障装置的专门研发十分必要。
技术实现思路
针对水下自主航行观测平台工作环境复杂、可靠性要求高，其安全保障装置又缺乏专门研究和开发，本专利技术推出一种水下自主航行观测平台安全保障装置，其目的在于通过监控装置将定位、导航、通信装置与监测传感器、抛载释放装置以及航行控制系统连接一起，通过数据分析，寻找事故先兆，发现问题及时采取措施解决，实现避碰和紧急上浮，使水下自主航行观测平台的水下作业安全可靠。本专利技术涉及的水下自主航行观测平台安全保障装置包括监控装置、定位装置、电子罗盘、温湿度传感器、漏水传感器、前视声纳、抛载释放装置、声信标、卫星通信装置、无线通信装置、电源控制模块和航行控制系统。监控装置连接定位装置、电子罗盘、声信标、温湿度传感器、漏水传感器、抛载释放装置和电源控制模块，航行控制系统连接前视声纳、卫星通信装置、无线通信装置和电源控制模块，监控装置和航行控制系统保持通信联系。监控装置安装在水下自主航行观测平台航行体内部，由具有大容量数据存储能力的单片机构成。监控装置通过RS232串行接口与定位装置、电子罗盘、航行控制系统和声信标连接，通过A/D端口与漏水传感器连接，通过I/O端口与温湿度传感器、电源控制模块和抛载释放装置连接。航行控制系统安装在水下自主航行观测平台航行体内部，是大功能计算机组成的控制系统。航行控制系统与监控装置、卫星通信装置、无线通信装置和前视声纳通过RS232串行接口连接。电子罗盘安装在水下自主航行观测平台航行体内部，电子罗盘应安装在观测平台的几何中心，同时电子罗盘的正北方向应指向观测平台航行体的头部。 温湿度传感器安装在水下自主航行观测平台航行体内部，安装在舱内散热量最大的设备附近，监测航行体舱内的温度是否正常。漏水传感器安装在航行体舱内的下部，以便及时发现航行体是否漏水。由于观测平台舱内体积有限，监控装置与电子罗盘、温湿度传感器、漏水传感器的安装位置不宜过远，这样可以减少连线长度，降低连线的复杂程度。航行控制系统的计算机功能强大，散热量很大，将计算机的散热片通过金属片连到航行体的舱壁，热量通过航行体的舱壁散出去。声信标安装在观测平台前上部，甲板单元可通过声信标发出声的信号确定观测平台的位置。前视声纳安装在观测平台前下部，航行控制系统通过前视声纳探测前方的障碍物。抛载释放装置安装在水下自主航行观测平台中下部，由释放机构和抛载物组成。当观测平台发生意外时，监控装置启动释放机构，将抛载物抛弃，使观测平台具有正浮力，上浮到海面。监控装置自动采集并存储观测平台的位置、方向、姿态、温度、湿度、是否漏水等信息，并定时从航行控制系统获得观测平台的状态参数，通过数据分析，寻找事故先兆，发现问题及时采取措施解决。当监控装置发现观测平台的姿态、温度、湿度出现异常，或者检查到观测平台漏水，监控装置启动抛载释放装置，将观测平台携带的抛载物抛弃，使观测平台具有正浮力，实现紧急上浮。观测平台到达水面后自动定位，通过卫星通信装置和无线通信装置将观测平台的位置和状态信息发送到甲板单元，以利于尽快回收。当监控装置与航行控制系统通信异常时，或者通过分析航行控制系统的状态参数，发现观测平台工作异常，监控装置通过电源控制模块给航行控制系统断电，延时10秒后，监控装置通过电源控制模块给航行控制系统重新上电，航行控制系统重新启动，使航行控制系统恢复正常工作。如果航行控制系统仍不能正常工作，监控装置也可启动抛载释放装置，使观测平台实现紧急上浮。航行控制系统将观测平台上的各种设备和系统有效地组织起来，使其能够协调工作，完成水下自主航行平台使命任务。主要完成总体控制、航行与姿态控制、采集与通讯、导航与定位等功能。航行控制系统通过卫星通信装置和无线通信装置与甲板单元进行无线通信，接收甲板单元命令，同时向甲板单元传送观测平台的位置和状态信息。航行控制系统利用前视声纳探测前方的障碍物，当前方有障碍物时，航行控制系统启动蔽障程序，实现避碰。当观测平台出现异常时，监控装置启动抛载释放装置，将观测平台携带的抛载物抛弃，使观测平台具有正浮力，实现紧急上浮。到达水面后观测平台自动定位，通过卫星通信装置和无线通信装置将观测平台的位置和状态信息发送到甲板单元，以利于尽快回收。如果观测平台由于意外情况未上浮到水面，甲板单元可通过观测平台上的声信标确定观测平台的位置，实施打捞。观测平台完成任务后，回放监控装置存储的各个工况下的状态参数，可重现观测平台的历史运行过程，对历史数据进行必要的分析，从而对观测平台的经济性、可靠性进行评估，并为航行体的控制策略的改进和优化提供可靠依据。附图说明图I为本专利技术涉及的水下自主航行观测平台外形结构示意图。 图2为水下自主航行观测平台安全保障装置功能框图。图中标记说明I、航行体2、卫星通信装置3、无线通信装置4、甲板单元5、定位装置6、抛载释放装置7、声信标8、前视声纳9、航行控制系统10、监控装置11、电子罗盘12、温湿度传感器13、电源控制模块14、漏水传感器具体实施例方式结合附图对本专利技术的技术方案作进一步描述。图I显示小型水下自主航行观测平台安全保障装置搭载仪器设备的基本状况，图2为水下自主航行观测平台安全保障装置功能框图。如图所示，本专利技术涉及的水下自主航行观测平台安全保障装置包括监控装置10、定位装置5、电子罗盘11、温湿度传感器12、漏水传感器14、前视声纳8、抛载释放装置6、声信标7、卫星通信装置2、无线通信装置3、电源控制模块13和航行控制系统9。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水下自主航行观测平台安全保障装置，其特征在于：包括监控装置、定位装置、电子罗盘、温湿度传感器、漏水传感器、前视声纳、抛载释放装置、声信标、卫星通信装置、无线通信装置、电源控制模块和航行控制系统，监控装置连接定位装置、电子罗盘、声信标、温湿度传感器、漏水传感器、抛载释放装置和电源控制模块，航行控制系统连接前视声纳、卫星通信装置、无线通信装置和电源控制模块，监控装置和航行控制系统保持通信联系；监控装置安装在水下自主航行观测平台航行体内部，由大容量数据存储能力的单片机构成，通过RS232串行接口与定位装置、电子罗盘、航行控制系统和声信标连接，通过A/D端口与漏水传感器连接，通过I/O端口与温湿度传感器、电源控制模块和抛载释放装置连接；航行控制系统安装在水下自主航行观测平台航行体内部，是大功能计算机组成的控制系统，与监控装置、卫星通信装置、无线通信装置和前视声纳通过RS232串行接口连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘颉，梁捷，杨逍，吕九红，路亚娟，江民，张晓娟，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：发明
国别省市：
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