[发明专利]海底观测网络节点故障诊断系统

说明书

技术领域

本发明属于深海观测系统技术领域，具体地说，是涉及一种对海底观测网络节点的运行状况进行检测与维护的故障诊断系统。

背景技术

海底观测网络系统能够提供多要素、多学科的长期、综合、实时观测，可以应用于包括基础科学研究、资源与能源、勘探开发利用、灾害与环境保护、航海等多方面研究领域，以满足国家海洋安全最基本的海底、水体和海面各种要素的需求。

节点控制系统是海底观测网络中的基本单元与核心部分, 它是一种基于水下的电能和信息集中、转换和处理的自动控制机电装置,是传感器、监测设备、路由器、以太网交换机等与分支网或主干网进行电气和数据连接的接口设备。节点包括含有光纤数据传输接口、水密接头的接驳盒、能源接口、传感器及外设接口，它是数据传输的中继器或终端，是长期监测深海环境的最佳平台，因此，节点的异常与故障排除是整个海底观测网络系统能否长期稳定运行的关键所在。一旦海底观测网络的节点控制系统发生严重故障，将会带来高昂的维修成本，甚至不可修复，因此，节点控制系统的故障诊断与维护具有重大的现实意义和应用价值。

为了保障节点处于良好的运行状态，需要先进的节点故障诊断技术和设备对节点进行监控，并对出现的故障情况进行应急处理。而目前市场上还没有完善的海底观测网络节点故障诊断系统，无法满足节点控制系统的故障诊断与维护需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对海底观测网络节点而设计的故障诊断系统，以实现对海底观测网络节点的故障诊断与维护。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种海底观测网络节点故障诊断系统，包括用于监测海底观测网络节点中能源供电模组运行状况的能源故障诊断子系统、用于监测海底观测网络节点内部传感器运行状况的节点舱体内部故障诊断子系统、用于监测海底观测网络节点外接传感器及设备运行状况的节点舱体外部故障诊断子系统、用于信号采集与处理的节点主控电路板、以及用于远程监控海底观测网络节点运行状况及数据管理的岸站；所述节点主控电路板分别与能源故障诊断子系统、节点舱体内部故障诊断子系统和节点舱体外部故障诊断子系统相连接，采集运行状况检测信号，并与岸站连接通信。

优选的，所述节点主控电路板通过光电复合线缆连接岸站，岸站通过光电复合线缆中的电缆向节点主控电路板输送供电电源，所述供电电源经由节点系统中的电源模块转换成节点系统中各用电负载所需的工作电源，为各用电负载供电；岸站与节点主控电路板之间的通信数据和控制信号经由光电复合线缆中的光纤以光信号的形式传输。

进一步的，在所述节点主控电路板上设置有用于传输数字信号的开关量输入检测电路、用于接收模拟信号并进行模数转换的ADC模数转换电路、用于数据通信的串口通讯电路、以及分别与所述的开关量输入检测电路、ADC模数转换电路和串口通讯电路对应连接的处理器。

又进一步的，在所述能源故障诊断子系统中包含有能源供电模组、单片机、短路漏电保护控制单元、能源模块开关控制单元以及串口通讯电路；在所述能源供电模组中包含有N路并联的能源模块，所述N为大于1的自然数，连接在供电线路中用于对高压供电电源进行降压变换；所述能源模块在发生短路故障时输出短路信号，通过单片机控制短路漏电保护控制单元切断高压供电电源与发生短路故障的一路能源模块的供电线路；所述能源模块在其输出的电压或电流出现异常时，输出供电故障信号，通过单片机控制能源模块开关控制单元切断发生电压或电流故障的一路能源模块的电源输出线路，利用其它无故障的能源模块转换输出低压直流电源。

对于能源模块的投切控制，优选采用以下两种控制方案：

一种是，通过所述能源模块输出的短路信号和供电故障信号直接传输至单片机，一方面通过单片机生成控制信号输出至短路漏电保护控制单元或者能源模块开关控制单元，以切断高压供电电源与发生短路故障的一路能源模块的供电线路或者切断发生电压或电流故障的一路能源模块的电源输出线路；另一方面通过单片机生成短路故障编码和电压/电流超限故障编码，经由串口通讯电路发送至节点主控电路板上的处理器，通过处理器上传至岸站。