[发明专利]水下机器人舱内总线式电气控制系统及方法

权利要求书

1.水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于包括若干个通讯节点装置，之间通过交换机连接构成通讯网络，所述通讯节点装置包括主控电路板和与其分别连接的通讯单元、反馈检测单元、供电单元、开关控制单元，开关控制单元还分别连接受控设备、供电单元，反馈检测单元还连接主控电路板；主控电路板接收上位机的控制指令，通过开关控制单元控制受控设备的电源开关，通过通讯单元输出控制信号给受控设备以及接收受控设备上传的数据，通过反馈检测单元检测受控设备反馈的电压和电流信号，将接收的数据和信号通过通讯单元发送给上位机；供电单元给主控电路板、反馈检测单元、通讯单元和受控设备提供电源。

2.根据权利要求1所述的水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于所述开关控制单元包括多个继电器，分别连接各个受控设备，根据主控电路板的控制信号对受控设备进行电源开关控制。

3.根据权利要求1所述的水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于所述反馈检测单元包括电压检测电路和电流检测电路；

电压检测电路包括第一分压电阻、第二分压电阻，串联后接于受控设备的两端，用于对受控设备两端的电压进行实时监测；

电流检测电路通过电流检测电阻串接于供电单元-开关控制单元-受控设备的回路中，用于对供电单元经继电器对受控设备输出的电流进行实时监测。

4.根据权利要求1所述的水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于所述通讯单元包括以太网接口、RS422总线接口、RS232串行接口；

以太网接口包括RJ45网络接口连接器、网络变压器、网络通讯协议控制器，用于与上位机的自动驾驶单元通讯；

RS422总线接口用于与自动驾驶单元进行通讯；

多个RS232串行接口用于与受控设备进行通讯。

5.根据权利要求1所述的水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于所述主控电路板包括：

差分放大电路，通过内部的运算放大器对电流检测电阻两端电压信号进行放大输出至微控制器；

电压跟随电路，对电压检测电阻输出的电压信号进行隔离输出至微控制器；

微控制器，输出对继电器组的控制信号，接收电压检测信号与电流检测信号并进行模数转换和卡尔曼滤波处理以及对受控设备是否故障进行判断，将数据以及判断结果上传至自动驾驶单元并保存；

电源自检电路，连接供电单元和微控制器，用于通过内部集成运放配合微控制器的一路AD转换通道进行电量自检。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于所述主控电路板设置外接SD存储卡接口，用于将采集的数据备份在SD存储卡中。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的水下机器人舱内总线式电气控制系统，其特征在于所述该通讯节点装置通过磁铁进行吸附固定在表面形状不规则的水下机器人舱内壁上，并采用接地金属屏蔽隔板屏蔽磁铁对电路的干扰。

8.水下机器人舱内总线式电气控制方法，其特征在于包括以下步骤：主控电路板接收上位机自动驾驶单元下发指令并转换成受控设备状态监测指令和受控设备的控制指令，并分别执行受控设备状态监测和受控设备的控制。

9.根据权利要求8所述的水下机器人舱内总线式电气控制方法，其特征在于所述主控电路板执行受控设备状态监测包括：

主控电路板根据上位机指令进行相应受控设备通路的继电器的开关动作；对接收的电压和电流信号进行隔离、放大处理和卡尔曼滤波处理；计算指令执行时间内的电压、电流时间平均值并与预设阈值比较，从而进行设备连接是否正常的状态判断；将电压、电流数据以及判断结果上传至自动驾驶单元并保存为黑盒数据。

10.根据权利要求8所述的水下机器人舱内总线式电气控制方法，其特征在于所述主控电路板执行受控设备的控制包括：

通过RS232串行接口与各个受控设备通讯，对连接于各个RS232受控设备进行编址，在微处理中将自动驾驶单元下发的通讯指令转发至各个受控设备，将各个受控设备上传的数据上传至自动驾驶单元。