[发明专利]一种遥控水下作业系统通信网络及其调度方法

摘要

本发明公开了一种遥控水下作业系统通信网络及其调度方法。系统包括主要由水上主、从控制器构成的水上子网络，以及主要由水下主、从控制器构成的水下子网络，将控制功能下放到各控制器，以提高系统的可扩展性和容错能力。调度包括水上主控制器调度和水下主控制器二部分，均包括主循环过程和定时中断服务过程。调度方法采用双主从并发调度方法使交换机内不存在端口报文发送冲突，提高控制系统通信的确定性和实时性；并嵌入完备的通信错误检测机制，保证报文的完整性及系统的自检能力，提高系统的可靠性。还采用应急处理方法，保证系统在出现通信故障时具备应急回收能力。

主权项

一种用于遥控水下作业的通信系统，其特征在于，它包括水上子网络和水下子网络二部分，其中，所述水上子网络由水上主控制器，M个水上从控制器，以及水上工业交换机，水上波分复用收发器构成，水下子网络由水下主控制器，N个水下从控制器，以及水下工业交换机，水下波分复用收发器构成；水上、水下子网络由水上主控制器和水下主控制器通过光纤进行远距离数据交换；水上主控制器负责收集M个水上从控制器对水下作业平台的控制指令，并将这些指令打包成一个集成指令报文通过工业交换机和波分复用收发器发送给水下主控制器；水上主控制器还用于检测与水上从控制器及水下主控制器之间的报文发送错误和报文接收错误；水下主控制器受控于水上主控制器，用于接收到集成指令报文后，将集成指令报文分解转发至相应的N个水下从控制器，接收各水下从控制器反馈的状态信息，并将其打包成一个水下网络的状态信息报文反馈给水上主控制器；水下主控制器还用于检测与水下从控制器及水上主控制器之间的报文发送错误和报文接收错误；各水上从控制器和水下从控制器均用于被动响应主控制器的调度报文；水上、水下工业交换机分别用于连接水上控制器和水下控制器；水上、水下波分复用收发器用于实现信号的光电转换和远距离传输；设水上主控制器代号为A，水下主控制器代号为B，i表示水上从控制器序号，j表示水下从控制器序号，i＝1，2，…，M，j＝1，2，…，N，M、N分别表示水上从控制器和水下从控制器的数量；所述水上主控制器用于在各微调度时刻依次向水上从控制器i发送调度报文Ai，并在下一个微调度时刻到来之前完成对水上从控制器i反馈报文iA的接收，水上主控制器在当前宏调度周期的最后一个微调度时刻向水下主控制器发送含有水上各从控制器对水下各从控制器指令的水上集成指令报文AB，以消除水上工业交换机内的报文冲突；所述水上主控制器为每个水上从控制器设有三个通信错误计数器，分别是报文发送错误计数器、报文接收错误计数器和报文响应超时错误计数器，分别用于对与水上从控制器之间的报文发送错误、报文接收错误及报文接收超时错误进行计数；所述水上主控制器同时检测与水下主控制器之间的报文发送错误、报文接收错误及报文接收超时错误；所述水下主控制器用于在正确接收到水上主控制器发送来的集成指令报文AB后，在各微调度时刻依次向水下从控制器j发送调度报文Bj，并在下一个微调度时刻到来之前完成对水下从控制器j反馈报文jB的接收，并在接收到最后一个水下从控制器N的反馈报文NB后向水上主控制器发送含有水下各控制器状态信息的水下状态反馈报文BA,以消除水下工业交换机内的报文冲突。