CN105223898A - 海底观测网接驳基站的控制系统 - Google Patents

海底观测网接驳基站的控制系统 Download PDF

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CN105223898A CN201510612552.2A CN201510612552A CN105223898A CN 105223898 A CN105223898 A CN 105223898A CN 201510612552 A CN201510612552 A CN 201510612552A CN 105223898 A CN105223898 A CN 105223898A
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李德骏
张俊有
杨灿军
张涛
林鸣威
邬国权
龙建
张绍勇
王天磊
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
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    • G05B2219/15—Plc structure of the system
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Abstract

本发明公开了一种海底观测网接驳基站的控制系统，该系统包括第一继电器、第二继电器、电压电流采样模块、ICPT模块、初级线圈、降压模块、PLC、上位机、用于控制基站朝向的水下电机、为入坞提供引导光源的导航灯、水下摄像机、为水下摄像头提供光源的照明灯、用于实时获取水下自主航行器姿态及位置信息的水声通讯装置、用于水下自主航行器入坞时将其夹紧使其位置相对接驳基站固定的电磁夹紧装置、用于获取接驳基站朝向信息的电子罗盘及用于获取洋流方向及速度的ADCP；本系统基于PLC实现对整体系统的控制，并通过网线与上位机连接，使得工作人员可以实时获取水下自主航行器入坞接驳的各种数据；控制稳定、易于操作。

Description

海底观测网接驳基站的控制系统
技术领域
本发明涉及深海海底观测网接驳技术领域，尤其涉及一种深海海底观测网接驳基站的控制系统。
背景技术
覆盖地球70％的海洋是人类社会可持续发展的宝贵财富，蕴藏着丰富的生物资源和矿产资源，对地球的生态环境和气候变化有着重大的影响。为了更好的获取海洋数据，方便人类更多的了解海洋，人类发明了许多海洋观测装置，海底观测网是海洋观测的重要装置之一，海底观测网络将高压电能和高速网络通讯信号通过特殊的海缆传到海底以支持各类传感器及设备在海底长期运行，并将探测数据实时传输回岸上的基站，供工作人员分析。
然而，深海海底观测网属于静态观测网络，属于点观测类型，为了更加全面立体的获取海里数据，需要借助于移动观测平台，如水下自主航行器(AUV)等，因水下自主航行器由内部电池供电，航行时间有限，需要对其进行充电，这就需要在深海海底观测网上建立接驳基站，方便给水下自主航行器充电与信息传输。
CN102320362A公开了一种水下自主航信器与海底观测网对接装置，该专利阐述了海底观测网接驳站的机械结构组成，但是没有对接驳系统的控制装置进行说明，水下自主航行器与深海观测网接驳基站的电路控制与电能传输、信号传输是个关键问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的问题，提供一种控制稳定、易于操作的海底观测网接驳基站的控制系统。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明的海底观测网接驳基站的控制系统，输入为375V直流电，经第一继电器后，再经过电压电流采样模块输入到ICPT(逆变电路板)模块，电压电流采样模块用于采集输入ICPT模块的电压和电流值，ICPT模块将直流375V转为375V交流电，供给接驳基站的充电模块中的初级线圈，以供水下自主航行器进行充电；该控制系统还包括第二继电器，其输入为375V直流电，连接将375V直流降到24V直流的降压模块，降压后的24V直流电与PLC、水下电机、导航灯、照明灯、水下摄像头、水声通讯装置、电磁夹紧装置、电子罗盘和ADCP(声学多普勒测水流剖面仪)分别提供电源，岸基上的上位机通过网线将控制指令发送到PLC上，PLC输出端有八路信号，分别控制水下电机、导航灯、照明灯、水下摄像头、水声通讯装置、电磁夹紧装置、电子罗盘和ADCP；水下摄像头、水声通讯装置、电子罗盘和ADCP均将获取的信息反馈至PLC；
所述的水下电机用于控制接驳站的朝向，使其始终面向水下自主航行器的入坞的方向，方便水下自主航行器顺利入坞并进行信号传输，指令下达、电能充电；
所述的导航灯用于为水下自主航行器入坞时提供引导光源，使水下自主航行器在距离接驳基站较近时候可以采用视觉导航算法入坞接驳；
所述的照明灯用于为水下摄像头提供光源，水下摄像头用于监控水下自主航行器入坞的过程，并将数据通过PLC传回上位机方便工作人员实时了解水下自主航行器入坞接驳的状况；
所述的水声通讯装置用于接驳基站与水下自主航行器进行通讯，实时获取水下自主航行器的姿态信息与位置信息，并将数据发送给PLC，便于PLC分析与处理并将信息传递给上位机。
所述的电磁夹紧装置用于在水下自主航行器入坞接驳时夹紧水下自主航行器，使其位置相对接驳基站固定，便于其与接驳基站进行电能与信号传输，电磁夹紧装置的具体结构可以参考CN103114774A。
所述的电子罗盘用于获取接驳基站的朝向信息，并将信息回传给PLC再传回上位机，方便工作人员及时了解接驳基站的朝向信息。
所述的ADCP用于获取接驳基站附近的洋流方向与洋流速度，并将信息回传给PLC，为水下自主航行器入坞提供数据参考。
本系统基于PLC实现对整体系统的控制，并通过网线与上位机连接，使得工作人员可以实时获取水下自主航行器入坞接驳的数据；并且本发明的系统控制稳定、易于操作。
附图说明
图1为本发明控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1，深海海底观测网接驳基站的控制系统，包括：第一继电器2、第二继电器3、电压电流采样模块4、ICPT模块5、接驳基站充电模块内的初级线圈6、降压模块7、PLC8、上位机9、用于控制接驳基站朝向的水下电机10、为水下自主航行器入坞提供引导光源的导航灯11、用于监控水下自主航行器的水下摄像机13、为水下摄像头提供光源的照明灯12、用于实时获取水下自主航行器姿态及位置信息的水声通讯装置14、用于水下自主航行器入坞时将其夹紧使其位置相对接驳基站固定的电磁夹紧装置15、用于获取接驳基站朝向信息的电子罗盘16及用于获取洋流方向及速度的ADCP17；
375V直流电1分别输入第一继电器2和第二继电器3，第一继电器2连接电压电流采样模块4，电压电流采样模块4连接ICPT(逆变电路板)模块5，电压电流采样模块4用于采集ICPT模块输入的电压和电流值，ICPT模块将直流375V转为375V交流电，供给接驳基站的充电模块中的初级线圈6，以供水下自主航行器进行充电；第二继电器3连接降压模块7，降压模块7将375V直流电降到24V直流，给PLC8、水下电机10、导航灯11、照明灯12、水下摄像头13、水声通讯装置14、电磁夹紧装置15、电子罗盘16、ADCP17(声学多普勒测水流剖面仪)分别提供电源，岸基上的上位机9通过网线将控制指令发送到PLC8上并接收PLC8的回传，PLC8输出端有八路信号，分别连接控制水下电机10、导航灯11、照明灯12、水下摄像头13、水声通讯装置14、电磁夹紧装置15、电子罗盘16、ADCP17；水下摄像头13、水声通讯装置14、电子罗盘16和ADCP17均将获取的信息反馈至PLC8；
所述的水下电机10用于控制接驳基站的朝向，使其始终面向水下自主航行器的入坞的方向，方便水下自主航行器顺利入坞并进行信号传输，指令下达、电能充电；
所述的导航灯11用于为水下自主航行器入坞时提供引导光源，使水下自主航行器在距离接驳基站较近时候可以采视觉导航算法入坞接驳；
所述的照明灯12用于为水下摄像头提供光源，水下摄像头13用于监控水下自主航行器入坞的过程，并将数据通过PLC传回上位机方便工作人员实时了解水下自主航行器入坞接驳的状况。
所述的水声通讯装置14用于接驳基站与水下自主航行器在距离较远的时候进行通讯，实时获取水下自主航行器的姿态信息与位置信息，并反馈至PLC。
所述的电磁夹紧装置15用于在水下自主航行器入坞接驳时夹紧水下自主航行器，使其位置相对接驳基站固定，便于其与接驳基站进行电能与信号传输。
所述的电子罗盘16用于获取接驳基站的朝向信息，并将信息回传给PLC再传回上位机，方便工作人员及时了解接驳基站的朝向信息。
所述的ADCP17用于获取接驳基站附近的洋流方向与洋流速度，并将信息反馈至PLC，为水下自主航行器入坞提供数据参考。
本系统基于PLC实现对整体系统的控制，并通过网线与上位机连接，使得工作人员可以实时获取水下自主航行器入坞接驳的数据；该系统控制稳定、易于操作。

Claims (1)

1.海底观测网接驳基站的控制系统，其特征在于，包括：第一继电器(2)、第二继电器(3)、电压电流采样模块(4)、ICPT模块(5)、接驳基站充电模块内的初级线圈(6)、降压模块(7)、PLC(8)、上位机(9)、用于控制接驳基站朝向的水下电机(10)、为水下自主航行器入坞提供引导光源的导航灯(11)、用于监控水下自主航行器的水下摄像机(13)、为水下摄像头提供光源的照明灯(12)、用于实时获取水下自主航行器姿态及位置信息的水声通讯装置(14)、用于水下自主航行器入坞时将其夹紧使其位置相对接驳基站固定的电磁夹紧装置(15)、用于获取接驳基站朝向信息的电子罗盘(16)及用于获取洋流方向及速度的ADCP(17)；
375V直流电分别输入第一继电器(2)和第二继电器(3)，第一继电器(2)连接电压电流采样模块(4)，电压电流采样模块(4)连接ICPT模块(5)，用于采集输入ICPT模块(5)的电压及电流值，ICPT模块(5)用于将375V直流电转为375V交流电，连接初级线圈(6)，第二继电器(3)连接将375V直流电转为24V直流的降压模块(7)，降压模块(7)分别连接PLC(8)、上位机(9)、水下电机(10)、导航灯(11)、水下摄像头(13)、照明灯(12)、水声通讯装置(14)、电磁夹紧装置(15)、电子罗盘(16)及ADCP(17)；
上位机(9)连接PLC(8)，PLC(8)的八个输出端分别连接水下电机(10)、导航灯(11)、照明灯(12)、水下摄像头(13)、水声通讯装置(14)、电磁夹紧装置(15)、电子罗盘(16)及ADCP(17)；
水下摄像头(13)、水声通讯装置(14)、电子罗盘(16)及ADCP(17)将获取的信息反馈至PLC(8)。
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