[发明专利]基于波浪能推动的自主航行观测平台控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋移动观测平台控制系统，特别是涉及基于波浪能推动的自主航行观测平台控制系统。

背景技术

随着探索海洋步伐的加快，人们越来越认识到占地球75％面积的海洋必将成为人类生存和发展的新领域，将对人类发展和社会进步起到重要作用。近年来，海洋移动观测平台得到广泛应用，出现了许多新技术和新产品。基于波浪能推动的自主航行观测平台从2005年诞生至今，得到迅猛发展。基于波浪能推动的自主航行观测平台是一款新型海洋环境监测平台，它利用波浪起伏直接转换为前向推进，采用太阳能为系统能源，通过搭载各种类型科学传感器，完成长时间全球海洋巡航调查作业。基于波浪能推动的自主航行观测平台为人类观察和了解世界海洋开辟了崭新的途径，实现了大尺度、长时序的海洋调查，与传统的调查方式相比节约了大量人力、物力和财力，而且可实现对恶劣环境和敏感区域的调查。

基于波浪能推动的自主航行观测平台发展趋势朝着实用化、综合技术体系化方向发展，且功能日益完善。基于波浪能推动的自主航行观测平台的最大技术挑战来自可靠性和自主性。

现有的基于波浪能推动的自主航行观测平台控制系统由嵌入式控制器、导航装置、定位装置、通信装置、太阳能发电装置、调向装置和测量装置组成。由于基于波浪能推动的自主航行观测平台工作时间长、作业距离远，海洋环境复杂多变且恶劣，系统的可靠性显得尤为重要，现有的观测平台由单一控制系统组成，观测平台任何装置出现故障都可能无法完成任务，造成无可挽回的损失，这也成为制约现有技术发展的主要因素。

发明内容

针对基于波浪能推动的自主航行观测平台工作时间长、距离远、环境复杂、可靠性要求高等问题，本发明推出一种新的基于波浪能推动的自主航行观测平台控制系统，由在线监控装置、控制系统A、控制系统B和三组独立的太阳能发电装置组成。控制系统A和控制系统B分别拥有：嵌入式控制器、导航装置、定位装置、通信装置、调向装置、平台内部状态监测装置和测量装置，三组发电装置分别给在线监控装置、控制系统A和控制系统B供电。正常情况下，以控制系统A为主工作，完成观测平台的导航、定位、通信、传感器测量工作；控制系统B处于热备份状态，控制系统B只有嵌入式控制器、平台内部状态监测装置和测量装置工作，其它部分不工作，控制系统B将传感器测量的特征数据和状态信息通过串口传送到控制系统A，由控制系统A汇总后发送到岸基监控系统；在线监控装置监控并协调控制系统A和控制系统B的工作，定时获取控制系统A和控制系统B的状态信息，当发现哪个系统工作异常后，可对该系统实施重新上电操作，使系统恢复正常工作；如果控制系统A出现异常且不可恢复，在线监控装置可以切换主备系统，保障系统工作正常；控制系统定时将观测平台的状态信息传到岸基监控系统，以便岸上人员进行远程控制和管理，发现问题及时处理。通过以上措施可提高观测平台的可靠性。

基于波浪能推动的自主航行观测平台由舟型浮体、水下滑行装置组成，舟型浮体和水下滑行装置通过脐带缆连接，观测平台与岸基监控系统通过无线通信装置通信，观测平台可响应岸基监控系统的命令，同时将测量数据的特征值和平台的状态信息发送到岸基监控系统。

舟型浮体分为前舱、中舱和后舱。前舱、中舱和后舱分别独立密封，前舱、中舱和后舱各安装一组太阳能发电装置，由三组太阳能发电装置独立供电，前舱、中舱和后舱的连线通过水密接插件连接。

舟型浮体前端和后端分别安装避雷针，防止直击雷，直击雷具有电压高、电流大的特点，其破坏性极大，一般使用避雷针可以达到防雷效果。

舵机安装在水下滑行装置的尾部，观测平台的控制系统可通过调向装置调整水下滑行装置舵机的方向，实现观测平台的方向调整。

前舱安装控制系统A和太阳能发电装置A。太阳能发电装置A安装在前舱表面，控制系统A安装在前舱舱内上部。太阳能发电装置A为控制系统A提供电源，在线监控装置通过电磁继电器控制工作电源的上电、掉电。控制系统A与在线监控装置通过水密电缆连接。

中舱安装在线监控装置和太阳能发电装置C。太阳能发电装置C安装在中舱表面，在线监控装置安装在中舱舱内上部。太阳能发电装置C为在线监控装置提供电源。

后舱安装控制系统B和太阳能发电装置B。太阳能发电装置B安装在后舱表面，控制系统B安装在后舱舱内上部。太阳能发电装置B为控制系统B提供电源，在线监控装置通过电磁继电器控制工作电源的上电、掉电。控制系统B与在线监控装置的连线通过水密电缆连接。