CN114784895A - 一种水下能源保障*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下能源保障***，涉及深海新能源供给技术领域，本发明之***包括地面智能管理***以及与之通信连接的投放平台和无人潜航器，地面智能管理***包括智能管理单元以及地面通信单元，智能管理单元用于控制无人潜航器进行充电，投放平台包括定位投放单元和第一通信单元，定位投放单元用于向海底投放水下预置能源保障模块，再确定能源保障模块在海底的位置，并通过第一通信单元将能源保障模块海底位置信息传输给地面通信单元。本发明提供的***能够提供稳定的电能。

Description

一种水下能源保障***
技术领域
本发明涉及深海新能源供给技术领域，特别涉及一种水下能源保障***。
背景技术
当前水下能源保障问题主要通过两种方式解决，一是使用海底电缆连接电网供电，优点是供电稳定、供应充足，缺点在于海底电缆铺设成本过高，而且不适合远洋海域；二是通过海底洋流发电、淤泥发电等方式保障电力供应，这种方式发电效率很低，供电极不稳定，并且在深海环境难以提供大功率的持续供电，不适合作为军事能源，专利号为CN110277822B，公开的一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给***，本专利设计了一种利用海洋可再生能源的多耦合式水下能源补给***，包括设置于海底且利用海底洋流能产出电能的海底洋流能发电模块、用于贮存电能的水下蓄电模块、用于制造氢气、氧气的水下制氢/制氧模块、用于氢气补给的水下氢气贮存加注模块、用于氧气补给的水下氧气贮存加注模块、用于实现多种充电方式的水下有线或者无线充电模块，所述海底洋流能发电模块通过光电复合海缆连接水下蓄电模块。主要用途是为使用氢燃料电池或蓄电池为动力的移动式水下运载器提供了就近在水下完成氢气、氧气的能源补给，解决了水下运载器在能源耗尽时，需要长途行驶至固定港口区域浮出海面返回岸基等水上保障平台补充能源的问题。
现有的水下能源补给***能量来源是利用海洋可再生能源发电，发电效率很低，而且供电极不稳定，难以长时间贮存，存在安全隐患，不适用作为军事能源，针对上述问题，本发明设计了一种水下能源保障***以及保障装置，用于保障在远洋海域进行水下活动的无人潜航器、机器人等装备的能源供给，提高作战效率和巡航范围。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种水下能源保障***，可以有效解决背景技术中的现有的水下能源补给***能量来源是利用海洋可再生能源发电，发电效率很低，而且供电极不稳定，难以长时间贮存，存在安全隐患，不适用作为军事能源的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种水下能源保障***，包括地面智能管理***以及与之通信连接的投放平台和无人潜航器；
所述地面智能管理***包括智能管理单元以及地面通信单元，所述智能管理单元用于控制无人潜航器进行充电；
所述投放平台包括定位投放单元和第一通信单元，所述定位投放单元用于向海底投放水下预置能源保障模块，再确定能源保障模块在海底的位置，并通过第一通信单元将能源保障模块海底位置信息传输给所述地面通信单元；
所述能源保障模块包括能源保障装置、无线放电单元、平台供电单元以及通讯控制单元，所述能源保障装置用于给无线放电单元、平台供电单元和通讯控制单元提供耐压保护，平台供电单元用于向无线放电单元和通讯控制单元供电；无线放电单元用于向无人潜航器进行无线充电；所述通讯控制单元、所述无人潜航器、所述通讯控制单元以及所述地面通信单元通过建立局域网实现数据与信息交流，所述通讯控制单元根据数据与信息对所述无线充电单元和所述平台供电单元控制，所述导航通信单元通过信息交流获取以所述无人潜航器为中心一定区域内所有海底能源保障模块的位置数据，当无人潜航器无航行任务时，计算无人潜航器当前位置与每一个所述能源保障模块的位置之间的距离数据，得到多个第一距离数据元素，将多个第一距离数据元素组合成第一距离数组（S1、S2、...、Sn），对第一距离数组进行冒泡排序以及二分查找，最终遍历出数值最小的元素Si(0＜i≤n)，并将标记为i的能源保障模块作为目标充电点，在通过导航模块规划路线，到达该目标点进行能源补充，当无人潜航器有航行任务时，需要按照特定航线移动时，先确定无人潜航器航行路线，在确定一定区域内所有能源保障模块位置点向航线L做垂线，垂线距离为最短距离S，在计算无人潜航器到达能源保障模块位置点向航线L做垂线上垂足的距离T，则无人潜航器在向前移动的同时脱离航线完成充电，再驶回航线需要行驶的总最短距离为X=T+2S，得到第二距离数据，生成多个第二距离数据元素，进而生成第二距离数组，对第二距离数组进行冒泡排序和二分查找，完成第二距离数组的排序，根据排序数组，判断出最优目标点，在通过导航模块规划路线，到达该目标点的能源保障模块进行能源补充，最终实现最优路劲规划，***开发了高效的能源管理模块：具备通讯单元，自身各部件之间通过无线通讯进行快速调控；与充电设备之间，可以通过信息交换完成快速对接；具备智能网组管理，与其他预置单元可以互联互通，根据电量剩余情况以及距离进行充电策略的合理制定；
所述无人潜航器包括潜航器本体以及配套装置，所述配套装置包括无线充电单元和导航通信单元，所述无线充电单元用于接收无线放电单元的放电，完成能源补给，所述导航通信单元用于寻找能源保障模块位置，并和能源保障模块、地面智能管理***进行信息交流，***安装了新颖的能源传输模块：利用无线充电技术，在非接触的情况下完成对充电设备的能源补给任务。
优选地，所述智能管理单元包括中央处理模块，所述中央处理模块用于控制投放平台和无人潜航器的位置、轨迹，所述地面通信单元包括远距通讯模块，用于和无人潜航器、投放平台进行信息交流，所述中央处理模块根据充电设备剩余电量分布规划处最佳的能源使用策略。
优选地，所述定位投放单元包括水下投放模块和水下定位模块，所述水下投放模块用于向海底投放水下预置能源保障模块；水下定位模块用于定位水下预置能源保障模块在海底的位置，所述第一通信单元包括远程通信模块和平台通信模块，所述平台通信模块用于和水下定位模块交流信息，所述远程通信模块用于和地面通信单元进行信息交流。
优选地，所述无线放电单元包括无线放电接驳模块和无线放电发射模块，所述无线放电接驳模块用于接驳无人潜航器，保持充电过程姿态稳定，所述无线放电发射模块用于将电能进行无线传输，所述通讯控制单元包括第一水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标，所述第一水声通信模块用于与无人潜航器进行信息交流，所述声学定位信标用于向无人潜航器标示自身位置，引导无人潜航器接驳，所述平台供电单元包括工作电源和贮备电源，工作电源主要用于给无线充电接驳模块、第一水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标供电，贮备电源主要用于给无线放电发射模块供电，***设计了安全的能源贮存模块：可以良好配合电池激活；提供通讯用电；规划剩余电量贮存再利用。
优选地，所述无线充电单元由包括无线充电接驳模块和无线充电接收模块，所述无线充电接驳模块用于和所述能源保障***的无线充电接驳模块配合，保证无人潜航器在无线充电过程中的姿态稳定；无线充电接收模块用于和水下预置能源保障***的无线充电发射模块配合，进行能量传输，导航通信单元包括声呐导航模块、第二水声通信模块、无线通信模块，声呐导航模块用于和水下预置能源保障***的声学定位信标配合，引导无人潜航器到达指定位置，并成功接驳；第二水声通信模块用于通过所述第一水声通信模块和水下预置能源保障***进行信息交流；无线通信模块用于和地面管理***进行信息交流。
优选地，预置能源保障***还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块对整个流程划分为：充电过程、投放过程以及放电过程，再对充电过程、投放过程以及放电过程中所涉及的具体模块故障进行预先标记，并建立故障标号对应表，当发生对应模块故障，直接从故障标记对应表中读取标记号，在充电过程中充电异常标记为E1，对充电异常E1下的充电效率异常、充电通讯控制异常以及接驳异常分别标记为F1、F2和F3，对投放异常E2下的投放通讯异常标记为F4，所述故障诊断模块对充电效率异常F1下的无线放电发射模块故障标记为D1、对无线放电耦合模块标记为D2、对无线充电接收模块标记为D3，对充电通讯异常F2下的第一水声通信模块故障标记为D4、对第二水声通信模块故障标记为D5，对接驳异常F3下的无线放电接驳模块故障标记为D6、对声呐导航模块故障标记为D7、对无线充电接驳模块故障标记为D8，对投放异常E2下的水下投放模块故障标记为D9、对水下定位模块故障标记为D10，对投放通信异常F4下的平台通信模块故障标记为D11、对远程通信模块下的故障标记为D12，***设计了准确的故障诊断模块，可以快速判断投放过程、传输过程中发生的故障并迅速排除。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明之***涵盖了先进的能源定位投放模块：通过模块化、集成化设计，布置方便、灵活、隐蔽，可适应不同深度、地质要求，达到精准、自由投放的目的。
2.本发明之***设计了安全的能源贮存模块：可以良好配合电池激活；提供通讯用电；规划剩余电量贮存再利用。
3.本发明之***设计了准确的故障诊断模块，可以快速判断投放过程、传输过程中发生的故障并迅速排除。
***安装了新颖的能源传输模块：利用无线充电技术，在非接触的情况下完成对充电设备的能源补给任务。
4.本发明之***开发了地面智能管理***：具备通讯单元，自身各部件之间通过无线通讯进行快速调控；与充电设备之间，可以通过信息交换完成快速对接；具备智能网组管理，与其他预置单元可以互联互通，根据电量剩余情况以及距离进行充电策略的合理制定，通过导航通信单元实现最优路径规划，无论是有航行任务，还是没有航行任务，都能规划出最优目标点、最短路径，实现到达制定目标能源保障模块进行能源补充。
附图说明
图1为本发明提供的一种水下能源保障***的***框图；
图2为本发明提供的一种水下能源保障***中地面智能***的***框图；
图3为本发明提供的一种水下能源保障***中投放平台的***框图；
图4为本发明提供的一种水下能源保障***中能源保障模块的***框图；
图5为本发明提供的一种水下能源保障***中无人潜航器的***框图；
图6为本发明提供的一种深远海可长期预置能源保障装置的内部剖视结构示意图；
图7为本发明提供的一种深远海可长期预置能源保障装置中贮备主电源壳体的主视结构示意图；
图8为本发明提供的一种深远海可长期预置能源保障装置中大型水激活电池的内部剖视结构示意图；
图9为一种水下能源保障***中充电异常对应的树形结构示意图；
图10为一种水下能源保障***中放电异常对应的树形结构示意图；
图11为一种水下能源保障***中投放异常对应的树形结构示意图；
图12为一种水下能源保障***中投放平台的工作流程图；
图13为一种水下能源保障***中能源保障模块的工作流程图；
图14为一种水下能源保障***中无人潜航器接受充电的流程图；
图15为本发明中一种深远海可长期预置能源保障装置中水激活电池的工作流程图；
图16为一种水下能源保障***中无人潜航器充电的整体流程图。
图中：1、水下能源预置方舱；2、无线放电发射模块；3、贮备主电源壳体；4、管理电源模块；31、大型水激活电池；32、中型水激活电池；33、小型水激活电池；34、处理机构；301、耐压外舱；302、储水舱；303、排气管；304、进液口；305、电池舱；306、隔板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1-5，本实施例提供的一种水下能源保障***包括地面智能管理***以及与之通信连接的投放平台和无人潜航器；
地面智能管理***包括智能管理单元以及地面通信单元，智能管理单元用于控制无人潜航器进行充电；
投放平台包括定位投放单元和第一通信单元，定位投放单元用于向海底投放水下预置能源保障模块，再确定能源保障模块在海底的位置，并通过第一通信单元将能源保障模块海底位置信息传输给地面通信单元；
能源保障模块包括能源保障装置、无线放电单元、平台供电单元以及通讯控制单元，能源保障装置用于给无线放电单元、平台供电单元和通讯控制单元提供耐压保护，平台供电单元用于向无线放电单元和通讯控制单元供电；无线放电单元用于向无人潜航器进行无线充电；通讯控制单元、无人潜航器、通讯控制单元以及地面通信单元通过建立局域网实现数据与信息交流，通讯控制单元根据数据与信息对无线充电单元和平台供电单元控制，***开发了高效的能源管理模块：具备通讯单元，自身各部件之间通过无线通讯进行快速调控；与充电设备之间，可以通过信息交换完成快速对接；具备智能网组管理，与其他预置单元可以互联互通，根据电量剩余情况以及距离进行充电策略的合理制定；
无人潜航器包括潜航器本体以及配套装置，配套装置包括无线充电单元和导航通信单元，无线充电单元用于接收无线放电单元的放电，完成能源补给，导航通信单元用于寻找能源保障模块位置，在实际使用中导航通信单元通过信息交流获取以无人潜航器为中心一定区域内所有海底能源保障模块的位置数据，当无人潜航器无航行任务时，计算无人潜航器当前位置与每一个能源保障模块的位置之间的距离数据，得到多个第一距离数据元素，将多个第一距离数据元素组合成第一距离数组（S1、S2、...、Sn），对第一距离数组进行冒泡排序以及二分查找，最终遍历出数值最小的元素Si(0＜i≤n)，并将标记为i的能源保障模块作为目标充电点，在通过导航模块规划路线，到达该目标点进行能源补充，例如在无人潜航器无航行任务时，以无人航潜器为中心，一定范围内有四个能源保障模块，四个能源保障模块的标记分别为：能源保障模块1、能源保障模块2、能源保障模块3以及能源保障模块4，分别计算能源保障模块位置点到达四个能源保障模块的距离，用S表示，计算得出：S1=45.23海里，S2=12.35海里，S3=36.85海里，S4=29.22海里，生成第一距离数组（S1、S2、S3、S4），对第一距离数组进行冒泡排序和二分查找，遍历出最小值S2，最终将能源保障模块2作为目标点，通过导航模块到达目标点进行能源补充；
当无人潜航器有航行任务时，需要按照特定航线移动时，先确定无人潜航器航行路线，在确定一定区域内所有能源保障模块位置点向航线L做垂线，垂线距离为最短距离S，在计算无人潜航器到达能源保障模块位置点向航线L做垂线上垂足的距离T，则无人潜航器在向前移动的同时脱离航线完成充电，再驶回航线需要行驶的总最短距离为X=T+2S，得到第二距离数据，生成多个第二距离数据元素，进而生成第二距离数组，对第二距离数组进行冒泡排序和二分查找，完成第二距离数组的排序，根据排序数组，判断出最优目标点，在通过导航模块规划路线，到达该目标点的能源保障模块进行能源补充，最终实现最优路劲规划，并和能源保障模块、地面智能管理***进行信息交流，***安装了新颖的能源传输模块：利用无线充电技术，在非接触的情况下完成对充电设备的能源补给任务，实际使用中例如首先确定航线L，以及该区域内的四个能源保障模块，能源保障模块1、能源保障模块2、能源保障模块3以及能源保障模块4，确定四个能源保障模块位置点向航线L做垂线，计算点到线的最短距离S，在计算无人潜航器到达四个能源保障模块位置点向航线L做垂线上垂足的距离T，则无人潜航器在向前移动的同时脱离航线完成充电，再驶回航线需要行驶的总最短距离为X=T+2S，分别计算到达四个能源保障模块的总最短距离X1、X2、X3、X4，生成第二距离数组（X1、X2、X3、X4），通过遍历找寻数据最小值，数据最小值为对应的最终目标点，通过导航模块到达目标点进行能源补充。
本实施例中，如图2所示，智能管理单元包括中央处理模块，中央处理模块用于控制投放平台和无人潜航器的位置、轨迹，地面通信单元包括远距通讯模块，用于和无人潜航器、投放平台进行信息交流，中央处理模块根据充电设备剩余电量分布规划处最佳的能源使用策略。
本实施例中，如图3所示，定位投放单元包括水下投放模块和水下定位模块，水下投放模块用于向海底投放水下预置能源保障模块；水下定位模块用于定位水下预置能源保障模块在海底的位置，第一通信单元包括远程通信模块和平台通信模块，平台通信模块用于和水下定位模块交流信息，远程通信模块用于和地面通信单元进行信息交流，如图12所示，图12为一种水下能源保障***中投放平台的工作流程图，投放平台在投放能源保障模块的工作流程如下：首先，水下投放模块向海底投放水下预置能源保障模块，水下定位模块确定水下预置能源保障模块位置信息，如果水下定位模块接收到位置信号，就把位置信号通过平台通信模块传输给远程通信模块，然后投放平台使用远程通信模块把位置信息传输给地面智能管理***；如果水下定位模块接收不到位置信号，则继续使用水下定位模块确定水下预置能源保障模块位置信息；
投放平台可以根据使用需求灵活布置，使得预置能源保障模块沉落在海底或者通过系泊缆绳停留在海洋中央。
本实施例中，如图4所示，无线放电单元包括无线放电接驳模块和无线放电发射模块2，无线放电接驳模块用于接驳无人潜航器，保持充电过程姿态稳定，无线放电发射模块2用于将电能进行无线传输，通讯控制单元包括第一水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标，第一水声通信模块用于与无人潜航器进行信息交流，声学定位信标用于向无人潜航器标示自身位置，引导无人潜航器接驳，平台供电单元由包括工作电源和贮备电源，工作电源主要用于给无线充电接驳模块、第一水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标供电，贮备电源主要用于给无线放电发射模块2供电，***设计了安全的能源贮存模块：可以良好配合电池激活；提供通讯用电；规划剩余电量贮存再利用，如图13所示，图13为一种水下能源保障***中能源保障模块的工作流程图，能源保障模块的工作流程如下：在无人潜航器未到达之前，水下预置能源保障模块处于自持状态，由工作电源向声学定位信标供电，维持能源保障模块正常工作；工作电源电压低于阈值U时，启动贮备电源给工作电源充电并向声学定位信标供电，维持能源保障模块正常工作；当工作电源的充电电流小于阈值I时，视为工作电源已经充电完成，贮备电源停止向工作电源充电，并继续向能源保障模块供电；当贮备电源功率不满足***用电要求时，由贮备电源和工作电源同时向***供电；当贮备电源放电电压小于阈值U时，能源保障模块由工作电源进行正常供电，阈值U以及阈值I大小为实际使用中人为设定的具体数值。
本实施例中，如图5所示，无线充电单元由包括无线充电接驳模块和无线充电接收模块，无线充电接驳模块用于和能源保障***的无线充电接驳模块配合，保证无人潜航器在无线充电过程中的姿态稳定；无线充电接收模块用于和水下预置能源保障***的无线充电发射模块配合，进行能量传输，导航通信单元包括声呐导航模块、第二水声通信模块、无线通信模块，声呐导航模块用于和水下预置能源保障***的声学定位信标配合，引导无人潜航器到达指定位置，并成功接驳；第二水声通信模块用于通过第一水声通信模块和水下预置能源保障***进行信息交流；无线通信模块用于和地面管理***进行信息交流，如图14所示，图14为一种水下能源保障***中无人潜航器接受充电的流程图，无人潜航器工作流程如下：无人潜航器执行任务时，当电池放电电压低于无人潜航器额定U时，通过声呐导航模块定位水下预置能源保障***位置，并前往该地点；如果接收到水下预置能源保障模块答复信号，通过第二水声通信模块向水下预置能源保障模块的第一水声通信模块发送自身电量信息，通过无线充电接驳模块与无线放电接驳模块相互匹配完成接驳，使用无线放电发射模块2与无线充电接收模块相互匹配，开始进行无线充电，如果没有接收到水下预置能源保障模块第一水声通信模块发出的答复信号，继续前往该地点；当电压充电电流小于阈值I时，电量充满，无线充电接驳模块脱离水下预置能源保障模块的无线放电接驳模块，同时通过第二水声通信模块得到水下预置能源保障模块贮备电源数量、功率信息，使用无线通信模块将水下预置能源保障模块贮备电源数量、功率信息发送给地面智能管理***，否则继续充电。
本实施例中参阅图9-11，预置能源保障***还包括故障诊断模块，故障诊断模块对整个流程划分为：充电过程、投放过程以及放电过程，再对充电过程、投放过程以及放电过程中所涉及的具体模块故障进行预先标记，并建立故障标号对应表，当发生对应模块故障，直接从故障标记对应表中读取标记号，在充电过程中充电异常标记为E1，对充电异常E1下的充电效率异常、充电通讯控制异常以及接驳异常分别标记为F1、F2和F3，对投放异常E2下的投放通讯异常标记为F4，故障诊断模块对充电效率异常F1下的无线放电发射模块2故障标记为D1、故障诊断模块对无线放电耦合模块标记为D2、故障诊断模块对无线充电接收模块标记为D3，故障诊断模块对充电通讯异常F2下的第一水声通信模块故障标记为D4、故障诊断模块对第二水声通信模块故障标记为D5，故障诊断模块对接驳异常F3下的无线放电接驳模块故障标记为D6、故障诊断模块对声呐导航模块故障标记为D7、故障诊断模块对无线充电接驳模块故障标记为D8，故障诊断模块对投放异常E2下的水下投放模块故障标记为D9、故障诊断模块对水下定位模块故障标记为D10，故障诊断模块对投放通信异常F4下的平台通信模块故障标记为D11、故障诊断模块对远程通信模块下的故障标记为D12，故障诊断模块对放电异常E3下的进液口304故障标记为D13，故障诊断模块对放电异常E3下的中央控制模块故障标记为D14，故障诊断模块对放电异常E3下的排气管303故障标记为D15，预置能源保障***设计了准确的故障诊断模块，可以快速判断投放过程、传输过程中发生的故障并迅速排除。
参阅图6本发明还提供深远海可长期预置能源保障装置，包括水下能源预置方舱1、设置在水下能源预置方舱1内部的无线放电发射模块2、贮备主电源壳体3和管理电源模块4； 如图7、图8所示，贮备主电源壳体3内部阵列设有大型水激活电池31、中型水激活电池32以及小型水激活电池33，每个水激活电池包括耐压外舱301，耐压外舱301中部设有隔板306，隔板306将耐压外舱301分为储水舱302以及电池舱305，储水舱302中注满海水，电池舱305中分布有若干正负极板，隔板306上设有排气管303以及进液口304，大型水激活电池31、中型水激活电池32以及小型水激活电池33体积大小不同，且内部正负极板数量不同。 本实施例中，如图7所示，贮备主电源壳体3内设有处理机构34，处理机构34用于兼顾配合大型水激活电池31、中型水激活电池32以及小型水激活电池33激活、提供通讯用电和以及规划剩余电量，预置能源保障装置配备了可靠的能源获取模块：使用水激活电池作为能量来源，能量供给更加稳定，可长时间输出大功率电能，长期预置免维护；具备多种电池激活方式，反应过程安全可控；不依赖海底自然条件；模块化设计，将电池划分为不同容量规格，以便合理匹配充电需求，达到能源的充分利用；功率可调节，功率与能量可解耦。
如图15所示，水激活电池的工作流程为：首先水激活电池接收到放电指令后，水激活电池进液口304打开，储水舱302中的海水进入电池舱305中，电池激活开始放电；当电池舱305中气压大于p时，打开排气管303，把电池舱305中的空气和放电过程中产生的废气排放至储水舱302上部；当电池放电电压小于U时，放电结束，进液口304和排气管303关闭，气压P的数值大小为水激活电池开发人员根据实际需要设定的数值，且根据水激活电池在海底深度不同，气压数值大小不同。
在实际使用中，如图16所示，无人潜航器电量不足时，开始前往指定海域寻找水下预置能量保障模块声呐定位信号，寻找到定位信号并成功接驳后，向能量保障***发送电池型号、所需电量、充电电压、充电功率信息，如果无人潜航器电池型号额定功率为w1，则启动小型贮备电源进行无线充电；如果无人潜航器电池型号额定功率为w2，则启动中型贮备电源进行无线充电；如果无人潜航器电池型号额定功率为w3，则启动大型贮备电源进行无线充电；充电过程中，如果收到充电过程强制中断信息，则停止充电，脱离接驳装置，能量保障模块向无人潜航器发送贮备电源剩余信息；如果没有强制中断，则接收到电量充满信息后，停止充电，脱离接驳装置，能量保障模块向无人潜航器发送贮备电源剩余信息。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种水下能源保障***，其特征在于：包括地面智能管理***以及与之通信连接的投放平台和无人潜航器；
所述投放平台包括定位投放单元和第一通信单元，所述定位投放单元用于向海底投放水下预置能源保障模块，再确定能源保障模块在海底的位置，以及身份数据，对身份数据进行编号标记，并通过第一通信单元将能源保障模块海底位置信息传输给所述地面智能管理***；
所述无人潜航器包括潜航器本体以及配套装置，所述配套装置包括导航通信单元，所述导航通信单元用于寻找能源保障模块位置，并和能源保障模块、地面智能管理***进行信息交流，所述导航通信单元通过信息交流获取以所述无人潜航器为中心一定区域内所有海底能源保障模块的位置数据，当无人潜航器无航行任务时，计算无人潜航器当前位置与每一个所述能源保障模块的位置之间的距离数据，得到多个第一距离数据元素，将多个第一距离数据元素组合成第一距离数组，对第一距离数组进行冒泡排序以及二分查找，最终遍历出数值最小的元素，并将该能源保障模块作为目标充电点，当无人潜航器有航行任务时，需要按照特定航线移动时，先确定无人潜航器航行路线，在确定一定区域内所有能源保障模块位置点向航线做垂线，在计算无人潜航器在向前移动的同时脱离航线完成充电，再驶回航线需要行驶的总最短距离，生成多个第二距离数据元素，进而生成第二距离数组，对第二距离数组进行冒泡排序和二分查找，完成第二距离数组的排序，进而判断出最优目标充电点，在通过导航模块规划路线，到达对应的最优目标充电点的能源保障模块进行能源补充，最终实现最优路劲规划。
2.根据权利要求1所述的一种水下能源保障***，其特征在于：所述地面智能管理***包括智能管理单元以及地面通信单元，所述智能管理单元用于控制无人潜航器进行充电，所述智能管理单元包括中央处理模块，所述中央处理模块用于控制投放平台和无人潜航器的位置、轨迹，所述地面通信单元包括远距通讯模块，用于和无人潜航器、投放平台进行信息交流，所述中央处理模块根据充电设备剩余电量分布规划处最佳的能源使用策略。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种水下能源保障***，其特征在于：所述定位投放单元包括水下投放模块和水下定位模块，所述水下投放模块用于向海底投放水下预置能源保障模块；水下定位模块用于定位水下预置能源保障模块在海底的位置，所述第一通信单元包括远程通信模块和平台通信模块，所述平台通信模块用于和水下定位模块交流信息，所述远程通信模块用于和地面通信单元进行信息交流。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种水下能源保障***，其特征在于：所述能源保障模块包括能源保障装置、无线放电单元、平台供电单元以及通讯控制单元，所述能源保障装置用于给无线放电单元、平台供电单元和通讯控制单元提供耐压保护，平台供电单元用于向无线放电单元和通讯控制单元供电；无线放电单元用于向无人潜航器进行无线充电；所述通讯控制单元、所述无人潜航器、所述通讯控制单元以及所述地面通信单元通过建立局域网实现数据与信息交流，所述通讯控制单元根据数据与信息对所述无线充电单元和所述平台供电单元控制，所述无线放电单元包括无线放电接驳模块和无线放电发射模块，所述无线放电接驳模块用于接驳无人潜航器，保持充电过程姿态稳定，所述无线放电发射模块用于将电能进行无线传输，所述通讯控制单元包括第一水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标，所述第一水声通信模块用于与无人潜航器进行信息交流，所述声学定位信标用于向无人潜航器标示自身位置，引导无人潜航器接驳，所述平台供电单元包括工作电源和贮备电源，工作电源主要用于给无线充电接驳模块、第一水声通信模块、中央控制模块和声学定位信标供电，贮备电源主要用于给无线放电发射模块供电。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种水下能源保障***，其特征在于：所述配套装置还包括无线充电单元和导航通信单元，所述无线充电单元用于接收无线放电单元的放电，完成能源补给，所述无线充电单元由包括无线充电接驳模块和无线充电接收模块，所述无线充电接驳模块用于和所述能源保障***的无线充电接驳模块配合，保证无人潜航器在无线充电过程中的姿态稳定，所述无线充电接收模块用于和水下预置能源保障***的无线充电发射模块配合，进行能量传输，所述导航通信单元包括声呐导航模块、第二水声通信模块、无线通信模块，声呐导航模块用于和水下预置能源保障***的声学定位信标配合，引导无人潜航器到达指定位置，并成功接驳；所述第二水声通信模块用于通过所述第一水声通信模块和水下预置能源保障***进行信息交流；所述无线通信模块用于和地面管理***进行信息交流。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种水下能源保障***，其特征在于：还包括故障诊断模块，所述故障诊断模块对整个流程划分为：充电过程、投放过程以及放电过程，再对充电过程、投放过程以及放电过程中所涉及的具体模块故障进行预先标记，并建立故障标号对应表，当发生对应模块故障，直接从故障标记对应表中读取标记号。
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