專利名稱：一種深水a(chǎn)uv應(yīng)急拋載方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于深水AUV系統(tǒng)的拋載。特別是涉及一種采用電壓監(jiān)測、超時拋載、深度監(jiān)測和漏水監(jiān)測等保障措施，保障在AUV工作過程中面對意外情況的安全的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)AUV處于正常運行狀態(tài)時，中央控制單元需定時向應(yīng)急上浮控制系統(tǒng)發(fā)送暫緩上浮的控制指令；如果由于運行故障或電源等問題，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急狀況，甚至是系統(tǒng)故障斷電時，應(yīng)急上浮控制系統(tǒng)一旦收不到暫緩上浮指令則立即采取動作，實現(xiàn)重物拋載，強(qiáng)制 AUV上浮。同時啟動無線信標(biāo)、GPS/Iridium天線和信號閃光燈，便于海面搜索，避免意外情況下AUV的丟失。目前AUV都是采用主動拋載模式，即當(dāng)主控系統(tǒng)不斷感測判斷所處環(huán)境，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時，發(fā)出拋載指令，實現(xiàn)拋載重物并上浮到水面。但是這種模式存在著很多問題不能保證對主控系統(tǒng)的絕對安全，當(dāng)主控系統(tǒng)的供電、程序等出現(xiàn)問題時，可能會出現(xiàn)拋載指令發(fā)不出或發(fā)不到的情況，導(dǎo)致拋載失敗，對于AUV的安全運行造成不利的隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于主動拋載模式的應(yīng)急工作方式，確保系統(tǒng)的正常運行，提高緊急狀態(tài)下的保護(hù)能力的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，包括主控系統(tǒng)和應(yīng)急拋載模塊，應(yīng)急拋載模塊采用主動拋載的模式，運行時設(shè)定拋載時間，如果拋載時間到，而沒有收到主控系統(tǒng)的觸發(fā)信號，則會啟動拋載功能，拋出重物，強(qiáng)行使AUV上??；主控系統(tǒng)則通過編程設(shè)定定時發(fā)出復(fù)位信號，觸發(fā)應(yīng)急拋載模塊時鐘復(fù)位，從新開始計時，如此，當(dāng)主控系統(tǒng)正常運行中，在沒有判斷到異常狀況時，會不斷發(fā)出信號對應(yīng)急拋載模塊復(fù)位，從而會阻止拋載，而當(dāng)主控系統(tǒng)檢測到異常情況時，可以直接發(fā)出拋載指令，強(qiáng)行拋載上??； 更加惡劣的情況時當(dāng)主控系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障，導(dǎo)致程序或電路運行失誤，此時AUV已經(jīng)處于危險狀態(tài)，需要立即拋載，但是故障狀態(tài)下，主控已經(jīng)不能主動發(fā)出拋載指令，此時應(yīng)急拋載模塊會自動判斷，當(dāng)定時周期到后不會收到復(fù)位信號，從而發(fā)出拋載指令，會強(qiáng)制AUV 拋載上浮，從而從更大程度上保障了 AUV運行的安全。方法具體包括如下步驟1)啟動主控系統(tǒng)和應(yīng)急拋載模塊，主控系統(tǒng)啟動后，調(diào)用AUV功能程序，實現(xiàn)對 AUV控制、操作的同時，啟動一個軟件定時器；應(yīng)急拋載模塊也在啟動完成后同時啟動一個軟件定時器，定時時間比主控系統(tǒng)的軟件定時器長； 2)主控系統(tǒng)中運行的軟件定時器在定時時間到后，通過硬件端口發(fā)出一個觸發(fā)信號，該端口與應(yīng)急拋載模塊的復(fù)位引腳相連，即主控系統(tǒng)發(fā)出的觸發(fā)信號對應(yīng)急拋載模塊進(jìn)行觸發(fā)復(fù)位；3)應(yīng)急拋載模塊復(fù)位后，內(nèi)部重新恢復(fù)到啟動狀態(tài)，重新啟動軟件定時器，定時重新開始；4)當(dāng)應(yīng)急拋載模塊的內(nèi)部定時器定時時間到后，通過硬件端口，向拋載機(jī)構(gòu)發(fā)出一個拋載信號，硬件機(jī)構(gòu)在收到該拋載信號后，執(zhí)行拋載操作，拋掉重物，AUV上??；5)如果AUV系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)硬件斷開問題時，使應(yīng)急拋載模塊實現(xiàn)拋載動作；

6)在主控系統(tǒng)啟動后，啟動一個硬件定時器，設(shè)定AUV允許運行的最長時間，然后主控系統(tǒng)正常執(zhí)行其他的程序，硬件定時器則自動定時，當(dāng)AUV運行時間超過設(shè)定的運行時間后，硬件定時器向主控系統(tǒng)發(fā)出信息，主控系統(tǒng)收到該信息后，立即向拋載機(jī)構(gòu)發(fā)出拋載指令，實現(xiàn)超時拋載；主控系統(tǒng)內(nèi)部還設(shè)置有超深拋載、超時拋載。所述的超深拋載，是AUV上安裝有深度傳感器，用于檢測AUV潛入水下的深度，該深度信息通過接口，傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)內(nèi)，主控系統(tǒng)實時對該深度信息進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)深度值超過設(shè)定的深度時，表明AUV已經(jīng)下潛到安全深度以下，主控系統(tǒng)會及時發(fā)出拋載指令， 該指令同樣通過硬件連接，輸出給拋載機(jī)構(gòu)，拋載機(jī)構(gòu)接到該指令后會立即拋載。所述的超時拋載，是當(dāng)AUV工作時間超過下水之前所設(shè)定的時間，就拋出壓載。主控系統(tǒng)硬件上還包含了電源檢測模塊，隨時對系統(tǒng)中的電源情況進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)生電源不足、斷電情況時，電源檢測模塊的信息會出現(xiàn)低值、無值的情況，說明系統(tǒng)異常， 主控系統(tǒng)發(fā)出拋載指令，拋載機(jī)構(gòu)執(zhí)行拋載動作。本發(fā)明的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，為增強(qiáng)AUV應(yīng)對意外和緊急情況的能力，控制系統(tǒng)計劃采用“看門狗”式應(yīng)急控制系統(tǒng)。當(dāng)AUV處于正常運行狀態(tài)時，中央控制系統(tǒng)需不停的向應(yīng)急處理系統(tǒng)發(fā)送暫緩上浮的控制指令；而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)任何緊急狀況，甚至是系統(tǒng)故障斷電時，應(yīng)急處理系統(tǒng)一旦收不到暫緩上浮指令則立即采取動作，強(qiáng)制AUV上浮。本發(fā)明此控制結(jié)構(gòu)可在任何不正常情況下，保證AUV浮出水面，避免出現(xiàn)AUV丟失的情況。上浮指令方式具有更高的應(yīng)急處理能力，提高了安全保障能力。


圖1是本發(fā)明的構(gòu)成框圖；圖2是本發(fā)明所用的電路構(gòu)成框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，可在任何不正常情況下，保證AUV浮出水面，避免出現(xiàn)AUV丟失的情況。這比目前AUV系統(tǒng)中常用的由主控系統(tǒng)主動發(fā)出拋載上浮指令方式具有更高的應(yīng)急處理能力，提高了安全保障能力。本發(fā)明的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，所使用的AUV應(yīng)急上浮控制系統(tǒng)采用類似 “看門狗”的強(qiáng)制上浮控制結(jié)構(gòu)。整體系統(tǒng)由主控系統(tǒng)和應(yīng)急拋載模塊構(gòu)成，主控制系統(tǒng)如圖2所示。應(yīng)急拋載模塊采用主動拋載的模式，運行時設(shè)定拋載時間，如果拋載時間到，而沒有收到主控系統(tǒng)的觸發(fā)信號，則會啟動拋載功能，拋出重物，強(qiáng)行使AUV上浮。而主控系統(tǒng)則通過編程設(shè)定定時發(fā)出復(fù)位信號，觸發(fā)應(yīng)急拋載模塊時鐘復(fù)位，從新開始計時，如此， 當(dāng)主控系統(tǒng)正常運行中，在沒有判斷到異常狀況時，會不斷發(fā)出信號對應(yīng)急拋載模塊復(fù)位，從而會阻止拋載，而當(dāng)主控系統(tǒng)檢測到異常情況時，可以直接發(fā)出拋載指令，強(qiáng)行拋載上浮。更加惡劣的情況時當(dāng)主控系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障，導(dǎo)致程序或電路運行失誤，此時AUV已經(jīng)處于危險狀態(tài)，需要立即拋載，但是故障狀態(tài)下，主控已經(jīng)不能主動發(fā)出拋載指令，此時應(yīng)急拋載模塊會自動判斷，當(dāng)定時周期到后不會收到復(fù)位信號，從而發(fā)出拋載指令，會強(qiáng)制 AUV拋載上浮，從而從更大程度上保障了 AUV運行的安全。 本發(fā)明的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，具體包括如下步驟1)啟動主控系統(tǒng)和應(yīng)急拋載模塊。主控系統(tǒng)啟動后，調(diào)用AUV功能程序，實現(xiàn)對 AUV控制、操作的同時，啟動一個軟件定時器。應(yīng)急拋載模塊也在啟動完成后同時啟動一個軟件定時器，定時時間比主控系統(tǒng)的軟件定時器稍長；2)主控系統(tǒng)中運行的軟件定時器在定時時間到后，會通過硬件端口發(fā)出一個觸發(fā)信號，該端口與應(yīng)急拋載模塊的復(fù)位引腳相連，即主控系統(tǒng)發(fā)出的觸發(fā)信號會對應(yīng)急拋載模塊進(jìn)行觸發(fā)復(fù)位；3)應(yīng)急拋載模塊復(fù)位后，內(nèi)部重新恢復(fù)到啟動狀態(tài)，重新啟動軟件定時器，定時重新開始；4)如果AUV主控系統(tǒng)內(nèi)部功能程序出現(xiàn)紊亂，程序不能按照設(shè)定的任務(wù)執(zhí)行，此時系統(tǒng)處于異常狀態(tài)，為保證AUV的安全，需要及時拋載，上浮到水面。由于異常狀態(tài)的發(fā)生，主控系統(tǒng)內(nèi)部的軟件定時器也會失效，定時時間到后，不會正常發(fā)出觸發(fā)信號，而應(yīng)急拋載模塊由于收不到主控系統(tǒng)的出發(fā)信號，其不會被復(fù)位，內(nèi)部的軟件定時器不會被終止， 當(dāng)應(yīng)急拋載模塊的內(nèi)部定時器定時時間到后，會通過硬件端口，向拋載機(jī)構(gòu)發(fā)出一個拋載信號，硬件機(jī)構(gòu)在收到該拋載信號后，執(zhí)行拋載操作，拋掉重物，AUV上??；5)如果AUV系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)硬件斷開等問題，同樣處于系統(tǒng)異常，雖然軟件運行正常，但是主控系統(tǒng)的觸發(fā)信號由于硬件的斷開而不能正確傳輸?shù)綉?yīng)急拋載模塊，也會使應(yīng)急拋載模塊實現(xiàn)拋載動作；6)在主控系統(tǒng)啟動后，還會啟動一個硬件定時器，設(shè)定AUV允許運行的最長時間， 然后主控系統(tǒng)正常執(zhí)行其他的程序，硬件定時器則自動定時，當(dāng)AUV運行時間超過設(shè)定的運行時間后，硬件定時器會向主控系統(tǒng)發(fā)出信息，主控系統(tǒng)收到該信息后，會立即向拋載機(jī)構(gòu)發(fā)出拋載指令，實現(xiàn)超時拋載。除了上述基于“看門狗”的應(yīng)急拋載外，主控系統(tǒng)被設(shè)置成在多種情況下實現(xiàn)拋載，共同保證AUV在水下運行的安全。指令拋載AUV上的微處理器根據(jù)它所得的信息(如深度、時間、通過通訊聲納由水面操作人員發(fā)出拋載指令等)和預(yù)編程序，命令系統(tǒng)拋載。超深拋載本發(fā)明的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，AUV上安裝有深度傳感器，能給檢測AUV潛入水下的深度，該深度信息通過接口，傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)內(nèi)，主控系統(tǒng)會實時對該深度信息進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)深度值超過設(shè)定的深度時，表明AUV已經(jīng)下潛到安全深度以下，主控系統(tǒng)會及時發(fā)出拋載指令，該指令同樣通過硬件連接，輸出給拋載機(jī)構(gòu)，拋載機(jī)構(gòu)接到該指令后會立即拋載，(如下潛重塊等)這就是超深拋載。主控系統(tǒng)硬件上還包含了電源檢測模塊，隨時對系統(tǒng)中的電源情況進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)生電源不足、斷電等情況時，電源檢測模塊的信息會出現(xiàn)低值、無值等情況，說明系統(tǒng)異常，主控系統(tǒng)會發(fā)出拋載指令，拋載機(jī)構(gòu)執(zhí)行拋載動作。當(dāng)AUV整個供電系統(tǒng)中斷供電，應(yīng)立即拋出下潛重塊、上浮重塊，如AUV深度變化不大，則拋出電池。
通過上面的基于“看門狗”的應(yīng)急拋載、超深拋載、超時拋載、電源故障拋載等功能的聯(lián)合作用，通過AUV主控系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)編程，能夠保證AUV運行的安全穩(wěn)定，確保AUV在水下運行的安全。同時為進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，AUV系統(tǒng)計劃采用多種拋載方式。聲學(xué)釋放器拋載，在接收到拋載聲學(xué)信號后動作拋載，具有響應(yīng)快的特點。熔斷拋載，意外發(fā)生時或收到指令時繼電器吸合，通過海水的電解作用，把熔斷絲電解熔斷，繼而實現(xiàn)配重的拋載，完成上浮回收。
權(quán)利要求
1.一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，其特征在于，包括主控系統(tǒng)和應(yīng)急拋載模塊，應(yīng)急拋載模塊采用主動拋載的模式，運行時設(shè)定拋載時間，如果拋載時間到，而沒有收到主控系統(tǒng)的觸發(fā)信號，則會啟動拋載功能，拋出重物，強(qiáng)行使AUV上?。恢骺叵到y(tǒng)則通過編程設(shè)定定時發(fā)出復(fù)位信號，觸發(fā)應(yīng)急拋載模塊時鐘復(fù)位，從新開始計時，如此，當(dāng)主控系統(tǒng)正常運行中， 在沒有判斷到異常狀況時，會不斷發(fā)出信號對應(yīng)急拋載模塊復(fù)位，從而會阻止拋載，而當(dāng)主控系統(tǒng)檢測到異常情況時，可以直接發(fā)出拋載指令，強(qiáng)行拋載上浮；更加惡劣的情況時當(dāng)主控系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障，導(dǎo)致程序或電路運行失誤，此時AUV已經(jīng)處于危險狀態(tài)，需要立即拋載，但是故障狀態(tài)下，主控已經(jīng)不能主動發(fā)出拋載指令，此時應(yīng)急拋載模塊會自動判斷，當(dāng)定時周期到后不會收到復(fù)位信號，從而發(fā)出拋載指令，會強(qiáng)制AUV拋載上浮，從而從更大程度上保障了 AUV運行的安全。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，其特征在于，具體包括如下步驟1)啟動主控系統(tǒng)和應(yīng)急拋載模塊，主控系統(tǒng)啟動后，調(diào)用AUV功能程序，實現(xiàn)對AUV控制、操作的同時，啟動一個軟件定時器；應(yīng)急拋載模塊也在啟動完成后同時啟動一個軟件定時器，定時時間比主控系統(tǒng)的軟件定時器長；2)主控系統(tǒng)中運行的軟件定時器在定時時間到后，通過硬件端口發(fā)出一個觸發(fā)信號， 該端口與應(yīng)急拋載模塊的復(fù)位引腳相連，即主控系統(tǒng)發(fā)出的觸發(fā)信號對應(yīng)急拋載模塊進(jìn)行觸發(fā)復(fù)位；3)應(yīng)急拋載模塊復(fù)位后，內(nèi)部重新恢復(fù)到啟動狀態(tài)，重新啟動軟件定時器，定時重新開始；4)當(dāng)應(yīng)急拋載模塊的內(nèi)部定時器定時時間到后，通過硬件端口，向拋載機(jī)構(gòu)發(fā)出一個拋載信號，硬件機(jī)構(gòu)在收到該拋載信號后，執(zhí)行拋載操作，拋掉重物，AUV上浮；5)如果AUV系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)硬件斷開問題時，使應(yīng)急拋載模塊實現(xiàn)拋載動作；6)在主控系統(tǒng)啟動后，啟動一個硬件定時器，設(shè)定AUV允許運行的最長時間，然后主控系統(tǒng)正常執(zhí)行其他的程序，硬件定時器則自動定時，當(dāng)AUV運行時間超過設(shè)定的運行時間后，硬件定時器向主控系統(tǒng)發(fā)出信息，主控系統(tǒng)收到該信息后，立即向拋載機(jī)構(gòu)發(fā)出拋載指令，實現(xiàn)超時拋載；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，其特征在于，主控系統(tǒng)內(nèi)部還設(shè)置有超深拋載、超時拋載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，其特征在于，所述的超深拋載， 是AUV上安裝有深度傳感器，用于檢測AUV潛入水下的深度，該深度信息通過接口，傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)內(nèi)，主控系統(tǒng)實時對該深度信息進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)深度值超過設(shè)定的深度時，表明 AUV已經(jīng)下潛到安全深度以下，主控系統(tǒng)會及時發(fā)出拋載指令，該指令同樣通過硬件連接， 輸出給拋載機(jī)構(gòu)，拋載機(jī)構(gòu)接到該指令后會立即拋載。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，其特征在于，所述的超時拋載， 是當(dāng)AUV工作時間超過下水之前所設(shè)定的時間，就拋出壓載。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，其特征在于，主控系統(tǒng)硬件上還包含了電源檢測模塊，隨時對系統(tǒng)中的電源情況進(jìn)行檢測，當(dāng)發(fā)生電源不足、斷電情況時， 電源檢測模塊的信息會出現(xiàn)低值、無值的情況，說明系統(tǒng)異常，主控系統(tǒng)發(fā)出拋載指令，拋載機(jī)構(gòu)執(zhí)行 拋載動作。
全文摘要
一種深水AUV應(yīng)急拋載方法，有主控系統(tǒng)和采用主動拋載模式的應(yīng)急拋載模塊，運行時設(shè)定拋載時間，拋載時間到而沒有收到主控系統(tǒng)的觸發(fā)信號，則會啟動拋載功能，拋出重物，強(qiáng)行使AUV上浮，主控系統(tǒng)則發(fā)出復(fù)位信號，并從新開始計時，當(dāng)主控系統(tǒng)正常運行中，會不斷發(fā)出信號對應(yīng)急拋載模塊復(fù)位阻止拋載，當(dāng)主控系統(tǒng)檢測到異常情況時，可以直接發(fā)出拋載指令，強(qiáng)行拋載上?。划?dāng)主控系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障，導(dǎo)致程序或電路運行失誤，此時應(yīng)急拋載模塊會自動判斷，當(dāng)定時周期到后不會收到復(fù)位信號，從而發(fā)出拋載指令，會強(qiáng)制AUV拋載上浮，從更大程度上保障了AUV運行的安全。本發(fā)明可在任何不正常情況下，保證AUV浮出水面，避免出現(xiàn)AUV丟失的情況。
文檔編號G05B19/048GK102323777SQ20111015496
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者劉海志, 吳秋云, 李一博, 王明田, 靳世久 申請人:中海油田服務(wù)股份有限公司, 天津大學(xué)