用于控制ROV和浮标的系统的制作方法

用于控制rov和浮标的系统
技术领域
[0001]
本实用新型涉及遥控无人潜水器，具体而言，涉及一种用于控制rov和浮标的系统。


背景技术：

[0002]
现有技术中，普遍的rov (remote operated vehicle，遥控无人潜水器)需通过线缆连接地面工作站，再由工作人员在船上或平台上进行操作。当需要长期观测或执行操作时，往往受限于船体人员作息时间及生活物资，需要分次分批执行，这造成了极大的不便。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的主要目的在于提供一种用于控制rov和浮标的系统，以解决现有技术中只能通过线缆连接工作站和rov，因此在长期观测中rov的工作时间受限于工作站的工作人员的作息问题。
[0004]
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于控制rov和浮标的系统，包括：浮标和遥控无人潜水器rov；其中，所述浮标包括：太阳能电池板、供电电池模组、浮标电源控制器；所述太阳能电池板，与浮标电源控制器连接，用于将吸收的太阳能转为电能，并将转化的电能通过所述浮标电源控制器对所述供电电池模组进行充电；所述浮标电源控制器，与所述供电电池模组、所述太阳能电池板和rov分别连接，用于通过所述供电电池模组的电量对所述浮标进行供电，以及将所述供电电池模组的电量通过脐带电缆传输到所述rov，以给所述rov供电。
[0005]
可选地，所述浮标还包括：控制模组和动力模组；所述浮标电源控制器，与所述控制模组连接，用于将所述供电电池模组的电压降压滤波为第一电压等级后，向所述控制模组供电；所述浮标电源控制器，与所述动力模组连接，用于将所述供电电池模组的电压稳压为第二电压等级后，向所述动力模组供电。
[0006]
可选地，所述rov包括：rov电源控制器、rov控制模组、rov动力模组；所述浮标电源控制器，与所述rov电源控制器连接，用于将所述供电电池模组的电压升压为第三电压等级后，通过所述脐带电缆传输到所述rov电源控制器；所述rov电源控制器，与所述rov控制模组连接，用于将所述第三电压等级降压为第四电压等级，并向rov动力模组供电；所述rov电源控制器，与所述rov动力模组连接，用于将所述第三电压等级降压为第五电压等级，并向rov控制模组供电。
[0007]
可选地，所述浮标还包括：第一数据采集器；所述第一数据采集器，与所述控制模组连接，用于采集与所述浮标相关的状态数据，并将采集的状态数据通过预设的通信协议传输到所述控制模组。
[0008]
可选地，所述浮标还包括：第二数据采集器；所述第二数据采集器，与所述控制模组连接，用于采集与所述浮标相关的位置数据，并将采集的位置数据通过预设的通信协议传输到所述控制模组。
[0009]
可选地，所述控制模组，还用于获取浮标电源控制器的电量参数信息；所述控制模组，还用于通过第一数量的控制信号控制第一数量的推进器，以实现对所述浮标状态的控制；所述控制模组，还用于通过第二数量的控制信号控制第二数量的电机，以实现对所述脐带电缆的收放；所述控制模组，还用于控制数字量输出控制推杆电机以实现rov的打开或关闭。
[0010]
可选地，所述rov包括：9轴传感器；所述9轴传感器，用于采集所述rov的状态信息，并将采集到的状态信息上传到所述rov控制模组。
[0011]
可选地，所述rov包括：漏水传感器和温度传感器；所述漏水传感器，用于监控所述rov是否漏水，并将监控的状态实时上报到所述rov控制模组；所述温度传感器，用于监控所述rov的温度，并将监控的温度实时上报到所述rov控制模组。
[0012]
可选地，所述rov包括：推进器；所述推进器，用于在所述rov控制器所发出的控制信号的触发下控制所述rov的姿态和运动。
[0013]
可选地，所述浮标与局域网连接，所述rov通过脐带电缆与所述局域网连接。
[0014]
应用本实用新型的技术方案，可以由浮标中的太阳能电池板将吸收的太阳能转为电能后，以向浮标和rov供电，实现了rov通过浮标供电，浮标的电又来自太阳能电池板，从摆脱了rov对于地面站供电的依赖，可以长时间在水下环境作业，解决了现有技术中只能通过线缆连接工作站和rov，因此在长期观测中rov的工作时间受限于工作站的工作人员的作息问题。
[0015]
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
[0016]
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0017]
图1是本申请实施例的用于控制rov和浮标的系统的结构示意图一；
[0018]
图2是本申请实施例的用于控制rov和浮标的系统的结构示意图二；
[0019]
图3是本申请实施例的用于控制rov和浮标的系统的结构示意图三。
具体实施方式
[0020]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0021]
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0022]
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样
使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0023]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024]
请参见图1，图1是本申请实施例的用于控制rov和浮标的系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：浮标11和遥控无人潜水器rov12；其中，浮标11包括：太阳能电池板111、供电电池模组112、浮标电源控制器113；
[0025]
其中，太阳能电池板111，与浮标电源控制器113连接，用于将吸收的太阳能转为电能，并将转化的电能通过浮标电源控制器对供电电池模组112进行充电；
[0026]
浮标电源控制器113，与供电电池模组112、太阳能电池板111和rov12分别连接，用于通过供电电池模组112的电量对浮标进行供电，以及将供电电池模组112的电量通过脐带电缆传输到rov12，以给rov供电。
[0027]
可见，通过本申请实施例中的系统，可以由浮标中的太阳能电池板将吸收的太阳能转为电能后，以向浮标和rov供电，实现了rov通过浮标供电，浮标的电又来自太阳能电池板，从而摆脱了rov对于地面站供电的依赖，可以长时间在水下环境作业，解决了现有技术中只能通过线缆连接工作站和rov，因此在长期观测中rov的工作时间受限于工作站的工作人员的作息问题。
[0028]
可选地，本申请实施例中的太阳能电池板111可以为48vdc系统的太阳能电池板，当然这仅仅是举例说明，可以根据实际的应用场景进行相应的设置。
[0029]
可选地，如图1所示，浮标11还包括：控制模组114和动力模组115；其中，浮标电源控制器，与控制模组114连接，用于将供电电池模组的电压降压滤波为第一电压等级后，向控制模组114供电；浮标电源控制器，与动力模组115连接，用于将供电电池模组的电压稳压为第二电压等级后，向动力模组115供电。
[0030]
在太阳能电池板111可以为48vdc系统的太阳能电池板的情况下，该第一电压等级可以为24vdc电压等级；该第二电压等级为48vdc电压等级。
[0031]
如图2所示，本申请实施例中的rov12可以进一步包括：rov电源控制器121、rov控制模组122、rov动力模组123；其中，浮标电源控制器113，与rov电源控制器121连接，用于将供电电池模组的电压升压为第三电压等级后，通过脐带电缆传输到rov电源控制器；rov电源控制器121，与rov控制模组122连接，用于将第三电压等级降压为第四电压等级，并向rov动力模组供电；rov电源控制器121，与rov动力模组123连接，用于将第三电压等级降压为第五电压等级，并向rov控制模组供电。
[0032]
在太阳能电池板111可以为48vdc系统的太阳能电池板的情况下，该第三电压等级可以为72vdc电压等级；该第四电压等级为48vdc电压等级，该第五电压等级可以为24vdc电压等级。
[0033]
可选地，本申请实施例中的浮标还可以包括：第一数据采集器；第一数据采集器，
与控制模组114连接，用于采集与浮标相关的状态数据，并将采集的状态数据通过预设的通信协议传输到控制模组。
[0034]
其中，该第一数据采集器在具体应用场景中可以包括：雨量筒、水质五项传感器（ph，电导率，温度，溶氧值，浊度值）、水质氨氮传感器、水质氯离子传感器等，这些数据采集器可以通过rs485通信协议上发采集到的数据到浮标控制器。
[0035]
可选地，本申请实施例中的浮标还可以包括：第二数据采集器；其中，第二数据采集器，与控制模组114连接，用于采集与浮标相关的位置数据，并将采集的位置数据通过预设的通信协议传输到控制模组。
[0036]
其中，该第二数据采集器在具体应用场景中可以包括： 9轴（3轴陀螺仪，3轴加速度计，3轴磁力计）传感器，通过spi（serial peripheral interface，串行外设接口）通信上传数据到浮标控制器。外置gps（global positioning system，全球定位系统）通过串口usart上传数据到浮标控制器。
[0037]
可选地，本申请实施例中的控制模组，还用于获取浮标电源控制器的电量参数信息；具体地，浮标电源控制器可通过串口usart（universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter，通用同步/异步串行接收/发送器）与控制模组进行数据交互，获取电池电量信息，充电速度，放电速度等等参数。
[0038]
可选地，控制模组，还用于通过第一数量的控制信号控制第一数量的推进器，以实现对浮标状态的控制；具体地，控制模组可通过4路pwm信号控制4路推进器，用来实现浮标自身姿态控制，实现小范围移动。该4路pwm（pulse width modulation，脉冲宽度调制）信号和4路推进器仅仅是举例说明，可以根据实际情况进行相应的设置。
[0039]
可选地，控制模组，还用于通过第二数量的控制信号控制第二数量的电机，以实现对脐带电缆的收放；具体地，浮标控制器模组通过1路pwm信号控制1路电机，实现对脐带电缆的收线和放线操作，防止脐带电缆过松或过紧；其中，该1路pwm和1路电机仅仅是举例说明，可以根据实际情况进行相应的设置。
[0040]
可选地，控制模组，还用于控制数字量输出控制推杆电机以实现rov的打开或关闭；具体地，控制模组通过2路数字量输出控制推杆电机，完成rov固定平台的打开或关闭，并通过两路感应开关在感知是否完成打开或关闭操作。
[0041]
可选地，本申请实施例中的rov还可以包括：9轴传感器；9轴传感器，用于采集rov的状态信息，并将采集到的状态信息上传到rov控制模组。具体地，该9轴传感器为3轴陀螺仪，3轴加速度计，3轴磁力计的传感器，通过iic（inter-integrated circuit，集成电路总线）通信上传数据到rov控制模组。外置深度计通过iic通信上传数据到rov控制器。外置gps通过串口usart上传数据到rov控制器。
[0042]
可选地，本申请实施例中的rov还可以包括：漏水传感器和温度传感器；其中，漏水传感器，用于监控rov是否漏水，并将监控的状态实时上报到rov控制模组；温度传感器，用于监控rov的温度，并将监控的温度实时上报到rov控制模组。
[0043]
可选地，本申请实施例中的rov还可以包括：推进器；其中，推进器，用于在rov控制器所发出的控制信号的触发下控制rov的姿态和运动。rov控制模组通过pwm控制6路推进器，控制rov姿态和运动；通过pwm控制舵机，控制摄像头拍摄角度。
[0044]
需要说明的是，本申请实施例中的rov和浮标都通过2.4g网络接入远程控制中心，
远程中心就可以直接控制和监测rov和浮标，例如rov和浮标的推进器可以一起工作，极大提升操作人员的舒适性；另外，rov和浮标的推进器一起工作，这样浮标相当于是一个移动的小船，可以通过远程操控行驶至指定的区域。
[0045]
下面结合具体实施方式对本申请的用于控制rov和浮标的系统的结构进行详细说明；如图3所示，该系统包括：rov与浮标；其中，
[0046]
1）浮标上集成有雨量筒、水质五项传感器（ph，电导率，温度，溶氧值，浊度值）、水质氨氮传感器、水质氯离子传感器，通过rs485通信协议上发数据到浮标控制器；
[0047]
2）浮标控制器上集成有9轴（3轴陀螺仪，3轴加速度计，3轴磁力计）传感器，通过spi通信上传数据到浮标控制器，其中，外置gps通过串口usart上传数据到浮标控制器；
[0048]
3）浮标电源控制通过串口usart与浮标控制器进行数据交互，获取电池电量信息，充电速度，放电速度等等参数；
[0049]
4）浮标控制器通过4路pwm信号控制4路推进器，用于控制浮标自身姿态，以实现小范围移动；
[0050]
5）浮标控制器通过1路pwm信号控制1路电机，用于对脐带电缆的收线和放线操作，防止脐带电缆过松或过紧；
[0051]
6）浮标控制器通过2路数字量输出控制推杆电机，完成rov固定平台的打开或关闭，并通过两路感应开关在感知是否完成打开或关闭操作；
[0052]
7）浮标控制器通过网线连接到交换机，交换机通过网线连接到2.4g大功率无线数传，rov通过脐带电缆连接到交换机；可见，浮标、rov和远程控制中心在一个局域网内，能够实现数据的实时交互；
[0053]
8）rov板载9轴（3轴陀螺仪，3轴加速度计，3轴磁力计）传感器，通过iic通信上传数据到rov控制器。其中，外置深度计通过iic通信上传数据到rov控制器。外置gps通过串口usart上传数据到rov控制器；
[0054]
9）rov电源控制器通过串口usart与rov控制器进行数据交互，获取rov电流等参数值；
[0055]
10）漏水传感器监测仓体是否漏水，温度传感器器监测仓体温度。都通过数字量输入到rov控制器；
[0056]
11）rov控制器通过pwm控制6路推进器，用于控制rov姿态和运动，且通过pwm控制舵机控制摄像头拍摄角度；
[0057]
12）网络摄像机、声呐和rov控制器都接入交换机，再通过脐带电缆接入局域网。
[0058]
可见，通过本申请具体实施方式中的系统，rov可以通过浮标供电，浮标的电又来自太阳能电池板，从而摆脱了rov对于地面站供电的依赖，可以长时间在水下环境作业。此外，当rov停入浮标平台时，rov和浮标的推进器可以一起工作，相当于浮标是一个移动的小船，可以通过远程操控行驶至指定的区域。进一步地，rov和浮标都通过2.4g网络接入远程控制中心，这样远程中心就可以直接控制和监测rov和浮标，极大提升操作人员的舒适性。
[0059]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授
权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0060]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
[0061]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0062]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。