CN108132631B - 一种深海设备供电控制***及方法 - Google Patents
一种深海设备供电控制***及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例中提供了一种深海设备供电控制***。所述***包括：液位传感器、加速度传感器和处理器；所述液位传感器，用于将深海设备所处不同环境所对应的自身电容值发送至处理器；所述加速度传感器，用于检测所述深海设备的运动加速度，并将所述运动加速度发送至处理器；所述处理器，用于接收所述液位传感器发送的电容值，根据所述电容值判断所述深海设备所处环境；接收所述加速度传感器发送的加速度数据，并根据所述加速度数据判断所述深海设备的运动状态以及位置状态；根据所述深海设备所处环境、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态。本发明还提出一种深海设备供电控制方法。本发明能够自成体系，独自对深海设备进行供电。
Description
技术领域
本发明涉及深海探测技术，具体地，涉及一种深海设备供电控制***及方法。
背景技术
深海着陆器相比于HOV(载人潜水器)、ROV(遥控无人潜水器)、AUV(无缆水下机器人)等，作业能力有限，但是由于其结构及控制方式简单，在一些要求较低的场合就显得非常的实用，如定点采集数据等。一般着陆器上包含了许多耐压玻璃浮球***，比如主电控***、供电***、摄像***等。着陆器上各个子***的数据集中到主电控***中，当前着陆器的状态也由主电控***发送到各个子***中，即整个着陆器***形成星形拓扑结构。子***中的设备供电策略完全由主电控***完成。
星形拓扑结构造成各个***需要连接到主电控***的信号较多，势必主电控***必须预留足够的数据接口，为了接线简便，一般会设计专门的接线箱来满足需求。同时由于子***中的设备供电策略完全由主电控***完成，所以子***无法脱离主电控***单独工作。即使子***具有单独的供电，除非其在整个过程中一直处于工作的状态，子***无法根据着陆器的状态进行相应的反应动作。如：摄像***需要在着陆器着陆分钟之后开始工作，就必须通过水密接插件从摄像***子***连接到主电控***中，在着陆器着陆后由主控***发出命令。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种深海设备供电控制***及方法，能够使共电子***具有自主能力，以减少***连线，降低***控制难度。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提出了一种深海设备供电控制***，所述***包括：液位传感器、加速度传感器和处理器；
所述液位传感器，用于将深海设备所处不同环境所对应的自身电容值发送至处理器；
所述加速度传感器，用于检测所述深海设备的运动加速度，并将所述运动加速度发送至处理器；
所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令包括：
接收所述液位传感器发送的电容值，根据所述电容值判断所述深海设备所处环境；
接收所述加速度传感器发送的加速度数据，并根据所述加速度数据判断所述深海设备的运动状态以及位置状态；
根据所述深海设备所处环境、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态。
优选地，所述***还包括继电器模组，所述继电器模组设置在所述处理器与深海设备之间，所述继电器模组包括多个继电器模块，每个所述继电器模组对应一个深海设备，所述继电器模块的供电控制信号输入端与所述处理器的供电控制信号输出端连接，所述继电器模块的供电控制信号输出端与所述深海设备的供电控制信号输入端连接。
优选地，所述***还包括存储器，所述存储器的数据信号输入/输出端与所述处理器的数据信号输出/输入端连接；
所述存储器用于存储所述继电器模组与深海设备之间电源输出通道的电压值和/或电流值。
优选地，所述***还包括数据接口模块，所述数据接口模块的指令信号输入端与外部设备的指令信号输出端连接，所述数据接口模块的指令信号输出端与所述存储器的指令信号输入端连接；
所述数据接口模块，用于接收所述外部设备发送的供电控制脚本指令，并将所述供电控制脚本指令发送至存储器；
所述存储器，还用于将所述数据接口模块发送的供电控制脚本发送至处理器并存储；
所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令还包括：接收所述处理器发送的供电控制脚本指令，并根据所述供电控制脚本指令控制所述深海设备的供电状态。
优选地，所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令还包括：判断所述供电控制脚本指令中的脚本是否执行完毕，是，则控制所述深海设备进入休眠模式或断电。
优选地，所述***还包括电源模块，所述电源模块用于向所述液位传感器、加速度传感器、处理器和继电器模组供电。
本发明实施例还提出了一种深海设备供电控制方法，所述方法包括：
接收所述深海设备的环境参数；
根据所述环境参数判断当前深海设备所处环境；
接收所述深海设备的运动加速度；
根据所述运动加速度判断当前深海设备的运动状态和位置状态；
根据所述深海设备所处环境、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态。
优选地，接收所述深海设备的环境参数的过程包括：接收设置在深海设备上的液位传感器的电容值，所述电容值即为所述深海设备的环境参数。
优选地，所述方法还包括：接收外部设备发送的供电控制脚本指令，并根据所述供电控制脚本指令控制所述深海设备供电状态。
优选地，所述方法还包括：判断所述供电控制脚本指令中的脚本是否执行完毕，是，则控制所述深海设备进入休眠模式或断电。
本发明的有益效果如下：
本发明所提出的供电控制***通过液位传感器能够判断当前深海设备是否处于水下，而通过加速度传感器则可以判断当前深海设备的运动状态和位置状态，从而通过处理器对上述判断信息对深海设备的供电进行自主控制。本发明所述供电控制***能够自成体系，独自对深海设备进行供电。也可以与外部设备进行指令传输，由外部设备进行控制供电状态，***连线简单、控制难度低、实用性高。
附图说明
图1为本发明实施例所述的深海设备供电控制***的原理示意图；
图2为本发明实施例所述的液位传感器的安装位置示意图；
图3为本发明实施例所述的深海设备供电控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提出了一种深海设备供电控制***，所述***包括：液位传感器、加速度传感器和处理器；
所述液位传感器，用于将深海设备所处不同环境所对应的自身电容值发送至处理器；
所述加速度传感器，用于检测所述深海设备的运动加速度，并将所述运动加速度发送至处理器；
所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令包括：
接收所述液位传感器发送的电容值，根据所述电容值判断所述深海设备所处环境；
接收所述加速度传感器发送的加速度数据，并根据所述加速度数据判断所述深海设备的运动状态以及位置状态；
根据所述深海设备所处环境、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态。
具体的，本实施例所述的处理器可以为单片机、CPU、FPGA等可编程逻辑器件。以深海设备为深海着陆器的玻璃浮球***为例，当玻璃浮球***位于水上时，一般是不需要玻璃浮球***内部设备进行工作的，即便工作，其所采集到的信息也是毫无意义或者意义极小的。因此，如果玻璃浮球***位于水上时内部设备也进入工作状态的话会大大浪费电力资源。而位于水下时则需要内部设备进入工作状态，因此，对所述玻璃浮球***内部设备进行供电的第一个前提就是要确保所述玻璃浮球***进入水下。本实施例所采用的液位传感器为非接触式，将其设置在所述玻璃浮球***的内壁，如图2所示。此时，液位传感器自身的电容值会随着玻璃浮球***所处环境的不同而发生变化，由此可以判断当前玻璃浮球***是否处于水下。
对玻璃浮球***内部设备进行供电的第二前提就是要知晓所述玻璃浮球***位于水下的位置。本实施例采用加速度传感器来负责实时监控玻璃浮球***的运动状态，包括上浮、下潜和静止，以及上浮或下潜时的加速度以及速度，并利用惯性导航的原理，计算出玻璃浮球***下潜的位移。然后根据表1判断其运动状态(重力方向向下为正)。
表1
并且，玻璃浮球***初始化后，各个状态只能按照表1所示的顺序进行变化，如玻璃浮球***位于“下潜状态”后，后续玻璃浮球***只能转换为“坐底”状态(仅状态1和状态2之间可以切换)。
进一步的，所述***还包括继电器模组，所述继电器模组设置在所述处理器与深海设备之间，所述继电器模组包括多个继电器模块，每个所述继电器模组对应一个深海设备，所述继电器模块的供电控制信号输入端与所述处理器的供电控制信号输出端连接，所述继电器模块的供电控制信号输出端与所述深海设备的供电控制信号输入端连接。
具体的，仍以玻璃浮球***为例，玻璃浮球***内部设备有些可能拥有低功耗功能，对于具有低功耗功能的设备，本实施例所述***可在玻璃浮球***不需要进行工作的时候使相关设备进入低功耗状态或休眠状态，待需要工作时再重新唤醒该设备。而对于不具有低功耗功能的设备则需要采用直接的断点和上电来进行控制。本实施例则采用继电器模组直接控制玻璃浮球***内部设备电源的通断。其中继电器模组中包含有多个继电器模块，每个继电器模块的一端对应连接一个设备，另一端则连接处理器，由处理器根据实际工作需求分别对每个设备的供电状态进行控制。以此能够在最大程度上实现对设备的供电控制且提高能源的利用率。
进一步的，所述***还包括存储器，所述存储器的数据信号输入/输出端与所述处理器的数据信号输出/输入端连接；
所述存储器用于存储所述继电器模组与深海设备之间电源输出通道的电压值和/或电流值。
所述***还包括数据接口模块，所述数据接口模块的指令信号输入端与外部设备的指令信号输出端连接，所述数据接口模块的指令信号输出端与所述存储器的指令信号输入端连接；
所述数据接口模块，用于接收所述外部设备发送的供电控制脚本指令，并将所述供电控制脚本指令发送至存储器；
所述存储器，还用于将所述数据接口模块发送的供电控制脚本发送至处理器并存储；
所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令还包括：接收所述处理器发送的供电控制脚本指令，并根据所述供电控制脚本指令控制所述深海设备的供电状态。
具体的，本实施例所述的存储器可选用EEPROM电可擦可编程只读存储器。所述存储器负责记录各个继电器模块各个电源输出通道输出的电压、电流数据以及从数据接口模块接收到的脚本指令，所述数据接口模块可选用RS232数据接口模块。其中电压和电流数据可以实时反映本实施例所述供电***的工作状态，以便后续的数据统计和设备维护所用。而所述数据接口模块可以接收外部设备发送的脚本指令，然后通过存储器输入处理器中，实现对处理器中脚本指令的添加或替换。
其中，脚本指令包含两种时间定位方式，一种为绝对时间定位，例如：脚本命令为“2018年1月12日17时12分11秒打开通道1电源”；另一种则为相对时间定位方式，例如：脚本命令为“坐底状态5分钟后打开通道1电源”。待存储器中所有脚本均执行完毕后，或者玻璃浮球***回到表1所示的状态7时，表示玻璃浮球***当前无任何需要执行的任务，那么处理器控制相关设备进入休眠或直接断电以节省能源。
进一步的，所述***还包括电源模块，所述电源模块用于向所述液位传感器、加速度传感器、处理器和继电器模组供电。
另外，对于具有低功耗功能的设备，可通过电源模块直接对所述设备进行供电，然后由处理器控制该设备进入正常工作模式或低功耗模式。
实施例2
如图3所示，本实施例提出了一种深海设备供电控制方法，所述方法包括：
S101、接收所述深海设备的环境参数，根据所述环境参数判断当前深海设备所处环境。
具体的，以深海设备为深海着陆器的玻璃浮球***为例，当玻璃浮球***位于水上时，一般是不需要玻璃浮球***内部设备进行工作的，即便工作，其所采集到的信息也是毫无意义或者意义极小的。因此，如果玻璃浮球***位于水上时内部设备也进入工作状态的话会大大浪费电力资源。而位于水下时则需要内部设备进入工作状态，因此，对所述玻璃浮球***内部设备进行供电的第一个前提就是要确保所述玻璃浮球***进入水下。本实施例可采用非接触式的液位传感器对玻璃浮球***所在环境进行检测，将所述液位传感器设置在所述玻璃浮球***的内壁。此时，液位传感器自身的电容值会随着玻璃浮球***所处环境的不同而发生变化，所述电容值即为所述深海设备的环境参数，由此可以判断当前玻璃浮球***是否处于水下。
S102、接收所述深海设备的运动加速度，根据所述运动加速度判断当前深海设备的运动状态和位置状态。
具体的，对玻璃浮球***内部设备进行供电的第二前提就是要知晓所述玻璃浮球***位于水下的位置。本实施例采用加速度传感器来负责实时监控玻璃浮球***的运动状态，包括上浮、下潜和静止，以及上浮或下潜时的加速度以及速度，并利用惯性导航的原理，计算出玻璃浮球***下潜的位移。然后根据上述表1判断其运动状态(重力方向向下为正)。在此不再进行赘述。
S103、根据所述深海设备所处环境、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态。
玻璃浮球***内部设备有些可能拥有低功耗功能，对于具有低功耗功能的设备，本实施例所述方法可在玻璃浮球***不需要进行工作的时候使相关设备进入低功耗状态或休眠状态，待需要工作时再重新唤醒该设备。而对于不具有低功耗功能的设备则需要采用直接的断点和上电来进行控制。本实施例则采用继电器模组直接控制玻璃浮球***内部设备电源的通断。其中继电器模组中包含有多个继电器模块，每个继电器模块的一端对应连接一个设备，另一端则连接处理器，由处理器根据实际工作需求分别对每个设备的供电状态进行控制。以此能够在最大程度上实现对设备的供电控制且提高能源的利用率。
另外，本实施例所述方法还可接收外部设备发送的脚本指令，然后通过存储器输入处理器中，实现对处理器中脚本指令的添加或替换。
其中，脚本指令包含两种时间定位方式，一种为绝对时间定位，例如：脚本命令为“2018年1月12日17时12分11秒打开通道1电源”；另一种则为相对时间定位方式，例如：脚本命令为“坐底状态5分钟后打开通道1电源”。待存储器中所有脚本均执行完毕后，或者玻璃浮球***回到表1所示的状态7时，表示玻璃浮球***当前无任何需要执行的任务，那么处理器控制相关设备进入休眠或直接断电以节省能源。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种深海设备供电控制***，其特征在于，所述***包括：液位传感器、加速度传感器和处理器；
所述液位传感器，用于将深海设备所处不同环境所对应的自身电容值发送至处理器；其中，所述深海设备为深海着陆器的玻璃浮球***，所述液位传感器为设置在所述玻璃浮球***的内壁的非接触式传感器；
所述加速度传感器，用于检测所述深海设备的运动加速度，并将所述运动加速度发送至处理器；
所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令包括：
接收所述液位传感器发送的电容值，根据所述电容值判断所述深海设备是否处于水下；
接收所述加速度传感器发送的加速度数据，并根据所述加速度数据判断所述深海设备的运动状态以及位置状态；
根据所述深海设备是否处于水下、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态；其中，所述运动状态包括：开始下潜、下潜、开始上浮、上浮，所述位置状态包括：水面待工作和坐底。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括继电器模组，所述继电器模组设置在所述处理器与深海设备之间，所述继电器模组包括多个继电器模块，每个所述继电器模组对应一个深海设备，所述继电器模块的供电控制信号输入端与所述处理器的供电控制信号输出端连接，所述继电器模块的供电控制信号输出端与所述深海设备的供电控制信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括存储器，所述存储器的数据信号输入/输出端与所述处理器的数据信号输出/输入端连接；所述存储器用于存储所述继电器模组与深海设备之间电源输出通道的电压值和/或电流值。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述***还包括数据接口模块，所述数据接口模块的指令信号输入端与外部设备的指令信号输出端连接，所述数据接口模块的指令信号输出端与所述存储器的指令信号输入端连接；
所述数据接口模块，用于接收所述外部设备发送的供电控制脚本指令，并将所述供电控制脚本指令发送至存储器；
所述存储器，还用于将所述数据接口模块发送的供电控制脚本发送至处理器并存储；
所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令还包括：接收所述处理器发送的供电控制脚本指令，并根据所述供电控制脚本指令控制所述深海设备的供电状态。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述处理器，其被配置有处理器可执行的操作指令，所述操作指令还包括：判断所述供电控制脚本指令中的脚本是否执行完毕，是，则控制所述深海设备进入休眠模式或断电。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述***还包括电源模块，所述电源模块用于向所述液位传感器、加速度传感器、处理器和继电器模组供电。
7.一种深海设备供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
接收深海设备的环境参数；其中，接收所述深海设备的环境参数的过程包括：接收设置在深海设备上的液位传感器的电容值，所述电容值即为所述深海设备的环境参数；其中，所述深海设备为深海着陆器的玻璃浮球***，所述液位传感器为设置在所述玻璃浮球***的内壁的非接触式传感器；
根据所述环境参数判断当前深海设备是否处于水下；
接收所述深海设备的运动加速度；
根据所述运动加速度判断当前深海设备的运动状态和位置状态；
根据所述深海设备是否处于水下、运动状态以及位置状态控制所述深海设备的供电状态；其中，所述运动状态包括：开始下潜、下潜、开始上浮、上浮，所述位置状态包括：水面待工作和坐底。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收外部设备发送的供电控制脚本指令，并根据所述供电控制脚本指令控制所述深海设备供电状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：判断所述供电控制脚本指令中的脚本是否执行完毕，是，则控制所述深海设备进入休眠模式或断电。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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