CN114465671A - 一种可定时声应答释放装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可定时的声应答释放装置，该装置包括：蓝牙模块、实时时钟芯片、姿态传感器、压力传感器、换能器、火工分离电路、电机驱动电路；所述蓝牙模块还与外部预设设备连接，用于在所述声应答释放装置下水工作前进行通信参数的预先设置；所述声应答释放装置在水下时可接收母船甲板操作单元的指令，并执行所述指令；所述指令包括完成状态查询或遥控释放操作；或者所述声应答释放装置根据预先设置的定时执行操作；所述操作包括所述遥控释放操作。

Description

一种可定时声应答释放装置
技术领域
本发明属海洋设备及工程应用领域技术领域，涉及一种可定时声应答释放装置。
背景技术
随着海洋开发的力度不断加大和科学技术的发展，水声通信技术越来越多的被用于海洋石油勘探、海底测绘、海洋考古、海底光缆铺设和海洋科学研究等领域。目前，声应答释放装置是深海观测***回收的主要装备，被广泛用于海洋工程、国防建设等领域。
声应答释放装置挂载各种深海传感器，例如高度计、温盐深传感器(CTD)、浊度计、磁力计等。多种传感器定时采集海洋要素数据，一段时间后需要回收时通过声学释放器进行遥控回收。声学释放器一般由两部分组成：电子部分和机械部分，电子部分包含声电转换的水声换能器和电信号检测处理部分，机械部分指在电路控制下执行释放动作的机械结构和机械装置。声学释放器具有通信距离远、可靠性高、释放便捷等特点，在海洋探测设备或监测浮标的脱钩回收过程中起着重要作用，但是也存在着一些不足：
1、声应答释放装置在下水前往往需要进行初始化的参数设置，但现有技术中的声应答释放装置往往需要有线连接才能实现通信和参数设置，设置过程很麻烦；
2、声应答释放装置在控制释放时，现有技术中都是通过遥控实现，无法通过预先定时设置，自主完成释放；
3、声应答释放装置在控制释放时，往往通过释放机构进行操作释放，该方式如果释放失败，可能造成声应答释放装置无法顺利回收，需要寻找更多释放方式。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种可定时的声应答释放装置，该装置具有定时功能，可以根据实际情况需要实现定时释放功能，采用数据存储模块可以实现对姿态数据和深度数据的记录，其包括：蓝牙模块、实时时钟芯片、电机驱动模块、姿态传感器、压力传感器、换能器、火工分离电路、、电机驱动电路；所述蓝牙模块与外部预设设备连接，用于在所述声应答释放装置下水工作前进行通信参数的预先设置；所述声应答释放装置在水下时可接收母船甲板操作单元的指令，并执行所述指令；所述指令包括完成状态查询或遥控释放操作；或者所述声应答释放装置根据预先设置的定时执行操作；所述根据预先设置的定时执行的操作包括所述遥控释放操作。
特别地，所述遥控释放操作包括：所述电机驱动电路驱动释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物。
特别地，所述驱动释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物后，所述声应答释放装置带着搭载仪器设备上浮，同时向母船甲板操作单元发出成功释放的指令信号。
特别地，所述遥控释放操作还包括：所述火工分离电路控制点火电路，使火工点火具点火，推动活塞销动作实现挂载钩分离。
特别地，所述状态查询包括：查询声应答释放装置的姿态、深度、位置、修改参数、剩余电量、自检结果、释放结果、唤醒结果，通过换能器与母船甲板操作单元通信。
特别地，所述接收母船甲板操作单元的指令，并执行所述指令包括：所述母船甲板操作单元发出特定编码指令，母船在甲板声学应答模块水下应答换能器将其转化成特定编码指令，并通过换能器向水下发送声信号，声应答释放装置的水下释放单元换能器接收到信号后通过水下声学应答模块进行译码运算，对信号进行匹配比对；译码成功后，唤醒所述声应答释放装置的控制***，并执行译码后的指令。。
特别地，根据预先设置的定时包括：在所述声应答释放装置下水前，根据任务时间和工作要求，通过母船甲板操作单元向声应答释放装置的控制***写入定时工作时间。
特别地，所述状态查询还包括：在所述母船甲板操作单元接收声应答释放装置的状态查询结果，并在显控机上显示与存储。
特别地，所述母船甲板操作单元根据声应答释放装置的状态查询的结果确定是否取消或提前预先设置的定时的操作。
采用本发明的方法，可以产生的技术效果包括：
1.本发明提出的声应答释放装置，采用蓝牙模块作为预置参数的通信方式，采用实时时钟芯片利用其高效率、便捷、低成本；
2.本发明提出的声应答释放装置采用实时时钟芯片，精确走时，具有定时功能，可以根据实际情况需要实现定时释放功能，采用数据存储模块可以实现对姿态数据和深度数据的记录；
3.本发明提出的声应答释放装置，采用火工分离模块可以实现在电机释放失效情况下，实现火工分离，这样在很大程度上增加了该设备的可靠性。并且已经通过了湖上试验的验证。
附图说明
图1为本发明提出的声应答释放装置的***结构框图；
图2为本发明提出的声应答释放装置执行遥控释放操作过程的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
本发明提出了一种可定时的声应答释放装置，如图1所示。该装置包括：蓝牙模块、实时时钟芯片，、姿态传感器、压力传感器、换能器、火工分离电路、电机驱动电路，所述蓝牙模块、实时时钟芯片、姿态传感器、压力传感器、换能器、火工分离电路和电机驱动电路分别与主控单片机连接；其中，实时时钟芯片用于为所述声应答释放装置的主控单片机提供时钟频率，所述姿态传感器、压力传感器分别用于采集所述声应答释放装置的水下姿态与压力参数；所述换能器用于将电信号转换为声信号；所述火工分离电路用于通过电路控制火药等可***的载荷产生***力切断连接件达到分离的目的；所述电机驱动电路用于控制释放机构执行脱钩分离。所述蓝牙模块还与外部预设设备连接，用于在所述声应答释放装置下水工作前进行通信参数的预先设置；所述声应答释放装置在水下时可接收母船甲板操作单元的指令，并执行所述指令；所述指令包括完成状态查询或遥控释放操作；或者所述声应答释放装置根据预先设置的定时执行所述遥控释放操作。其中图1中可见所述声应答释放装置中，主控单片机通过RS422协议与换能器连接
声应答释放装置上具有所述蓝牙模块，用于与外部预设设备连接，用于在所述声应答释放装置下水工作前进行通信参数的预先设置，包括通信协议的预先配置，参数的选择等等。通过蓝牙模块的连接使用，可以使得声应答释放装置的配置和初始化更加简便。
声应答释放装置在工作时，其母船甲板操作单元处于母船上，在母船的水面布置声学模块的换能器用于与声应答释放装置通信。声应答释放装置与试验***一同布置在水下一定深度，其同样具有通过水声通信定位技术，实现水面声学换能器与水下应答换能器之间进行相互通信。声应答释放装置具备水声通信声学遥控释放、定时释放功能等主要功能。
声应答释放装置能根据母船甲板操作单元指令要求进行应答，具有休眠与唤醒功能、数据存储与传输功能、水下姿态与压力测量功能、状态自检功能、驱动释放功能，保证其水下长时间安全可靠的工作与回收。
本发明提出了一种母船与声应答释放装置之间根据指令实现遥控释放功能，以便带着仪器返回水面；其中根据指令进行遥控释放的工作流程根据实际的释放方式分为不同的流程，如图2所示，释放方式分为通过释放机构进行释放的方式和通过点火工具进行释放的方式。两种方式中优先使用通过释放机构进行释放，当***发现通过释放机构无法释放时，会切换到通过火工分离的方式进行遥控释放。
声应答释放装置与母船甲板操作单元之间进行指令通信实现通过释放机构进行释放的过程如下：由母船甲板操作单元发出特定编码指令，甲板声学应答模块将其转化成特定编码指令，并通过换能器向水下发送声信号，声应答释放装置的换能器接收到信号后通过水下声学应答模块进行译码运算，对信号进行匹配比对。译码成功后，声学应答模块唤醒综合控制***，控制***输出特定脉冲信号给驱动控制电路，驱动释放机构动作，释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物，声应答释放装置带着搭载仪器设备上浮，同时向母船甲板操作单元发出成功释放的指令信号，进而完成水下释放器的电动释放功能。
声应答释放装置与母船甲板操作单元之间进行指令通信实现通过释放机构进行释放的过程如下：由母船甲板操作单元发出特定编码指令，甲板声学应答模块将其转化成特定编码指令，并通过换能器向水下发送声信号，声应答释放装置的换能器接收到信号后通过水下声学应答模块进行译码运算，对信号进行匹配比对。译码成功后，声学应答模块唤醒综合控制***，控制***输出特定脉冲信号控制点火电路输出特定脉冲信号，使火工点火具点火，推动活塞销动作，进而实现挂载钩分离。
以上通过两种不同的方式实现遥控释放，这样在很大程度上增加了该设备的可靠性；并且已经通过了湖上试验的验证。
本发明中声应答释放装置还可通过定时的方式自动实现释放机构的释放，该方式主要依靠声应答释放装置在下水前根据任务时间和工作要求，通过母船甲板操作单元向水下综合控制***写入定时工作时间，声应答释放装置入水工作后，开始计时。声应答释放装置采用实时时钟芯片，精确走时，具有定时功能，可以根据实际情况需要实现定时释放功能，采用数据存储模块可以实现对姿态数据和深度数据的记录。
声应答释放装置定时驱动释放机构完成释放的工作流程如下：声应答释放装置还设有定时释放的功能，其下水前，根据任务时间和工作要求，通过母船甲板操作单元向水下综合控制***写入定时工作时间，入水工作后开始计时，当达到定时设定时间，且其还在水下未动作时，定时器唤醒控制***，控制***输出特定脉冲信号给驱动控制电路驱动释放机构动作，释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物，应答释放装置带着搭载仪器设备上浮，同时向母船甲板操作单元发出成功释放的指令信号。
声应答释放装置定时驱动点火电路完成释放的工作流程如下：声释放装置还设有定时释放的功能，其下水前，根据任务时间和工作要求，通过母船甲板操作单元向水下综合控制***写入定时工作时间，在入水工作后开始计时，当达到定时设定时间，且声释放装置还在水下未动作时，定时器唤醒控制***，控制***输出特定脉冲信号输出特定脉冲信号，使火工点火具点火，推动活塞销动作，进而实现挂载钩分离。
本发明还公开了一种母船与声应答释放装置之间进行状态查询的功能，声应答释放装置的状态查询功能工作流程为：由母船甲板操作单元发出特定编码指令，甲板声学应答模块将其转化成特定编码指令，并通过换能器向水下发送声信号，声应答释放装置的换能器接收到信号后通过水下声学应答模块进行译码运算，对信号进行匹配比对。译码成功后，声学应答模块唤醒声应答释放装置的控制***，并完成传感器数据采集，之后由声应答释放装置将数据通过声应答释放装置的换能器将其转化成特定编码声学信号并向母船甲板操作单元发送，甲板声学应答模块接收到声学信号后，对其进行解码获取相关状态信息，并传送给显控母船甲板操作单元显示，进而完成水下释放器的状态查询功能。
状态查询的指令和回信的内容包括：声应答释放装置的姿态、深度、位置、修改参数、剩余电量、自检结果、释放结果、唤醒结果等等；所述母船甲板操作单元根据状态查询的结果判断确定是否取消或提前预先设置的定时的操作。例如，当查询到所述剩余的电量比预计的低，并且预设的声应答释放装置为定时进行操作释放；母船甲板操作单元的操作人员认为声应答释放装置可能提前电池耗尽；如果不提前操作释放，可能无法在电池耗尽前完成设备的回收操作。因此，操作人员可通过所述母船甲板操作单元发送指令给声应答释放装置，取消预先设置的定时操作，改为直接发送指令给所述声应答释放装置，进行控制释放；同样可采用电机驱动电路驱动释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物；或者采用火工分离电路控制点火电路，使火工点火具点火，推动活塞销动作实现挂载钩分离。
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。***、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种可定时的声应答释放装置，其特征在于：该装置包括：蓝牙模块、实时时钟芯片、姿态传感器、压力传感器、换能器、火工分离电路和电机驱动电路；所述蓝牙模块、实时时钟芯片、姿态传感器、压力传感器、换能器、火工分离电路和电机驱动电路分别与主控单片机连接；所述蓝牙模块还与外部预设设备连接，用于在所述声应答释放装置下水工作前进行通信参数的预先设置；所述声应答释放装置在水下时可接收母船甲板操作单元的指令，并执行所述指令；所述指令包括完成状态查询或遥控释放操作；或者所述声应答释放装置根据预先设置的定时执行操作；所述根据预先设置的定时执行的操作包括所述遥控释放操作。
2.根据权利要求1所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述遥控释放操作包括：所述电机驱动电路驱动释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物。
3.根据权利要求2所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述驱动释放机构执行脱钩分离，抛掉配重物后，所述声应答释放装置带着搭载仪器设备上浮，同时向母船甲板操作单元发出成功释放的指令信号。
4.根据权利要求1所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述遥控释放操作还包括：所述火工分离电路控制点火电路，使火工点火具点火，推动活塞销动作实现挂载钩分离。
5.根据权利要求1所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述状态查询包括：查询声应答释放装置的姿态、深度、位置、修改参数、剩余电量、自检结果、释放结果、唤醒结果，通过换能器与母船甲板操作单元通信。
6.根据权利要求2所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述接收母船甲板操作单元的指令，并执行所述指令包括：所述母船甲板操作单元发出特定编码指令，母船的甲板声学应答模块将其转化成特定编码指令，并通过换能器向水下发送声信号，声应答释放装置的换能器接收到信号后通过水下声学应答模块进行译码运算，对信号进行匹配比对；译码成功后，唤醒所述声应答释放装置的控制***，并执行译码后的指令。
7.根据权利要求1所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：根据预先设置的定时包括：在所述声应答释放装置下水前，根据任务时间和工作要求，通过母船甲板操作单元向声应答释放装置的控制***写入定时工作时间。
8.根据权利要求5所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述状态查询还包括：在所述母船甲板操作单元接收声应答释放装置的状态查询结果，并在显控机上显示与存储。
9.根据权利要求5所述的可定时的声应答释放装置，其特征在于：所述母船甲板操作单元根据声应答释放装置的状态查询的结果确定是否取消或提前预先设置的定时的操作。
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