CN109696823A - 波浪滑翔器双体信号传输的自检冗余控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了波浪滑翔器双体信号传输自检冗余控制系统和方法，其包括PC端岸基监控系统、波浪滑翔器主控系统、牵引机控制系统；在原有波浪滑翔器主控系统以及牵引机控制系统之间增加了一路冗余电源、一路冗余串口，利用容错控制方法，使波浪滑翔器的扁平缆在出现故障时能够确定故障位置，进行一定程度的修复，并将扁平缆的故障位置信息通过卫星传输模块传输到PC端岸基监控系统，如果波浪滑翔器遇到无法修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式。本发明具有系统结构简单、数据处理量小、运行稳定性高的特点，从控制方面能够有效的解决扁平缆的不稳定性问题，进而提高了波浪滑翔器的可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及波浪滑翔器控制领域，特别涉及波浪滑翔器双体信号传输自检冗余控制系统和方法。
背景技术
在海气界面观测中，波浪滑翔器是一款能够完全借助自然能源长周期运行的波浪驱动、太阳能供电的海洋移动平台。波浪滑翔器水面浮体和水下牵引机通过扁平缆连接，扁平缆不仅是波浪滑翔器水面浮体和水下牵引机连接载体，而且也是波浪滑翔器水面浮体和水下牵引机之间电能和信号的传输通道。波浪滑翔器在极端海况下中航行时，水面浮体和水下牵引机之间的扁平缆受到拉紧冲击，长此以往的拉紧冲击极有可能造成扁平缆中某根传输电能和信号的缆线被拉断破坏，导致波浪滑翔器无法正常运行。因此，设计波浪滑翔器双体信号传输自检冗余控制系统和方法，从控制方面能够有效的解决扁平缆的不稳定性问题，进而提高了波浪滑翔器的可靠性和安全性。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供波浪滑翔器双体信号传输自检冗余控制系统和方法，旨在解决水下牵引机由于长时间多次拖拽水面浮体造成扁平缆内部某根或几根传输缆被拉断破坏的问题，进而实现了波浪滑翔器双体之间的长时间实时通讯，提高波浪滑翔器的可靠性和安全性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
波浪滑翔器双体信号传输的自检冗余控制系统，其特征在于：其包括PC端岸基监控系统、波浪滑翔器主控系统和牵引机控制系统，其中，所述波浪滑翔器主控系统包括：波浪滑翔器主控MCU、卫星传输模块、电源管理单元I、串口扩展单元I、其他模块I；所述牵引机控制系统包括：牵引机主控MCU、电源管理单元II、串口扩展单元 II、其他模块II。
所述波浪滑翔器主控MCU与所述PC端岸基监控系统通过所述卫星传输模块通信，所述PC端岸基监控系统可以接受到所述波浪滑翔器主控MCU采集的各类数据，也可发送指令控制所述波浪滑翔器主控MCU执行某项任务。
所述电源管理单元I的控制端连接所述波浪滑翔器主控MCU，所述电源管理单元I的两个输出端通过其传输缆将电能传输给所述电源管理单元II，进而为所述牵引机控制系统提供电能。
所述串口扩展单元I的控制端连接所述波浪滑翔器主控MCU，所述串口扩展 I的两个输出端通过其传输缆与所述串口扩展单元II的两个输出端连接，实现所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统的信息互换。
所述串口扩展单元I的两个输出端分别为串口I和串口II，所述串口I为所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统主通讯串口，所述串口II为从通讯串口，所述串口II可以检测所述串口I的好坏。
所述电源管理单元I的两个输出端分别为电源I和电源II，所述电源I为所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统主电源通道，所述电源II为从电源通道。
所述PC端岸基监控系统可以通过所述卫星传输模块控制所述波浪滑翔器主控MCU切换串口通道、电源通道、进入回收等待模式等。
波浪滑翔器双体信号传输自检冗余控制方法，包含如下步骤：
步骤(1)：牵引机控制系统与波浪滑翔器主控系统进行数据互传，所述波浪滑翔器主控MCU控制所述电源I通过其传输缆为所述牵引机控制系统提供电能，所述牵引机控制系统按串口通信协议控制所述串口I通过其传输缆将牵引机运行数据打包并发送至所述波浪滑翔器主控系统，所述波浪滑翔器主控MCU在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况，并将接收的牵引机运行数据的情况分为两类：第一类：读取到牵引机运行数据，并且牵引机运行数据正常；第二类：读取到牵引机运行数据，但数据不正常，或者无法读取牵引机的数据。
步骤(2)：当接收牵引机的运行数据的情况符合第一类时，所述波浪滑翔器主控MCU判定串口I传输缆和电源I传输缆工作正常，此时所述串口II和所述电源II不工作，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统发送数据；当接收牵引机的运行数据的情况符合第二类时，所述波浪滑翔器主控MCU自动检查电源I传输缆工作是否正常。
步骤(3)：如果检测到电源I传输缆工作正常，所述波浪滑翔器主控MCU 4 控制所述串口I关闭并控制所述串口II打开，所述波浪滑翔器主控MCU再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况，如果牵引机运行数据正常，则判断串口I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，则判断波浪滑翔器无法自主修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到PC端岸基监控系统。
步骤(4)：如果检测到电源I传输缆工作不正常，所述波浪滑翔器主控MCU 4 控制所述电源I关闭并控制所述电源II打开，所述波浪滑翔器主控MCU再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况。
步骤(5)：如果牵引机运行数据正常，则判断电源I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，所述波浪滑翔器主控MCU控制所述串口I关闭并控制所述串口II打开，所述波浪滑翔器主控MCU再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况。
步骤(6)：如果牵引机运行数据正常，则判断串口I传输缆以及电源I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向所述PC端岸基监控系统发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，则判断波浪滑翔器无法自主修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式，波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到所述PC端岸基监控系统。
本发明具有以下优点：
本发明在原有波浪滑翔器主控系统以及牵引机控制系统之间增加了一套结构简单、数据处理量小、运行稳定性高的自检冗余控制系统，增加一路冗余电源和一路冗余串口，利用容错控制方法，使波浪滑翔器的扁平缆在出现故障时能够确定故障位置，进行一定程度的修复，并将扁平缆的故障位置信息通过卫星传输模块传输到PC端岸基监控系统。当扁平缆的故障无法修复时，PC端岸基监控系统向波浪滑翔器发送进入超低功耗模式指令，波浪滑翔器主控系统会立即切断与牵引机系统的一切连接，只保留卫星传输模块和电源管理单元，关闭其他模块，并进入回收等待模式，波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到PC端岸基监控系统，为后续对波浪滑翔器的搜救打捞工作降低了难度，进而提高了波浪滑翔器的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明的波浪滑翔器双体自检冗余控制系统结构示意图；
图2是本发明的波浪滑翔器双体自检冗余控制方法流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，波浪滑翔器双体信号传输自检冗余控制系统，其包括PC端岸基监控系统1、波浪滑翔器主控系统和牵引机控制系统，其中，所述波浪滑翔器主控系统包括：波浪滑翔器主控MCU 4、卫星传输模块2、电源管理单元I 5、串口扩展单元I 6 和其他模块I 3。所述牵引机控制系统包括：牵引机主控MCU 9、电源管理单元II 8、串口扩展单元II 7和其他模块II 10。
所述波浪滑翔器主控MCU 4与所述PC端岸基监控系统1通过所述卫星传输模块2通信，所述PC端岸基监控系统1可以接受到所述波浪滑翔器主控MCU 4采集的各类数据，也可发送指令控制所述波浪滑翔器主控MCU 4执行某项任务。
所述电源管理单元I 5的控制端连接所述波浪滑翔器主控MCU 4，所述电源管理单元I 5的两个输出端通过其传输缆将电能传输给所述电源管理单元II 8，进而为所述牵引机控制系统提供电能。
所述串口扩展单元I 6的控制端连接所述波浪滑翔器主控MCU 4，所述串口扩展单元I 6的两个输出端与通过其传输缆所述串口扩展单元II 7的两个输出端连接，实现所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统的信息互换。
所述串口扩展单元I 6的两个输出端分别为串口I 111、串口II 12，所述串口I 11为所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统主通讯串口，所述串口II 12 为从通讯串口，所述串口II 12可以检测所述串口I 11的是否故障。
所述电源管理单元I 5的两个输出端分别为电源I 13和电源II 14，所述电源I 13为所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统主电源通道，所述电源II 14 为从电源通道。
所述PC端岸基监控系统可以通过所述卫星传输模块控制所述波浪滑翔器主控MCU切换串口通道、电源通道、进入超低功耗模式等。
请参阅图2，波浪滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制方法，包含如下步骤：
步骤(1)：牵引机控制系统与波浪滑翔器主控系统进行数据互传，所述波浪滑翔器主控MCU 4控制所述电源I 13通过其传输缆为所述牵引机控制系统提供电能，所述牵引机控制系统按串口通信协议控制所述串口I 11通过其传输缆将牵引机运行数据打包并发送至所述波浪滑翔器主控系统，所述波浪滑翔器主控MCU 4在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况，并将接收的牵引机运行数据的情况分为两类：第一类：读取到牵引机运行数据，并且牵引机运行数据正常；第二类：读取到牵引机运行数据，但数据不正常，或者无法读取牵引机的数据。
步骤(2)：当接收牵引机的运行数据的情况符合第一类时，所述波浪滑翔器主控MCU判定串口I传输缆和电源I传输缆工作正常，此时所述串口II 12和所述电源II 14 不工作，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统1发送数据；当接收牵引机的运行数据的情况符合第二类时，所述波浪滑翔器主控MCU 4自动检查电源I传输缆工作是否正常。
步骤(3)：如果检测到电源I传输缆工作正常，所述波浪滑翔器主控MCU 4 控制所述串口I 11关闭并控制所述串口II 12打开，所述波浪滑翔器主控MCU 4再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况，如果牵引机运行数据正常，则判断串口 I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统1发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，则判断波浪滑翔器无法自主修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到PC端岸基监控系统1。
步骤(4)：如果检测到电源I传输缆工作不正常，所述波浪滑翔器主控MCU 4 控制所述电源I 13关闭并控制所述电源II 14打开，所述波浪滑翔器主控MCU 4再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况。
步骤(5)：如果牵引机运行数据正常，则判断电源I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统1发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，所述波浪滑翔器主控MCU 4控制所述串口I 11关闭并控制所述串口II 12打开，所述波浪滑翔器主控MCU 4再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况。
步骤(6)：如果牵引机运行数据正常，则判断串口I传输缆以及电源I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向所述PC端岸基监控系统1发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，则判断波浪滑翔器无法自主修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式，波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到所述PC端岸基监控系统1。
所述波浪滑翔器主控MCU4作为波浪滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制方法的执行MCU。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.波浪滑翔器双体信号传输的自检冗余控制系统，其特征在于：其包括PC端岸基监控系统、波浪滑翔器主控系统和牵引机控制系统，其中，所述波浪滑翔器主控系统包括：波浪滑翔器主控MCU、卫星传输模块、电源管理单元I、串口扩展单元I、其他模块I；所述牵引机控制系统包括：牵引机主控MCU、电源管理单元II、串口扩展单元II、其他模块II；
所述波浪滑翔器主控MCU与所述PC端岸基监控系统通过所述卫星传输模块通信，所述PC端岸基监控系统可以接受到所述波浪滑翔器主控MCU采集的各类数据，也可发送指令控制所述波浪滑翔器主控MCU执行某项任务；
所述电源管理单元I的控制端连接所述波浪滑翔器主控MCU，所述电源管理单元I的两个输出端通过其传输缆将电能传输给所述电源管理单元II，进而为所述牵引机控制系统提供电能；
所述串口扩展单元I的控制端连接所述波浪滑翔器主控MCU，所述串口扩展I的两个输出端通过其传输缆与所述串口扩展单元II的两个输出端连接，实现所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统的信息互换。
2.根据权利要求1所述的波浪能滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制系统，其特征在于，所述串口扩展单元I的两个输出端分别为串口I和串口II，所述串口I为所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统主通讯串口，所述串口II为从通讯串口，所述串口II可以检测所述串口I的好坏。
3.根据权利要求1所述的波浪能滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制系统，其特征在于，所述电源管理单元I的两个输出端分别为电源I和电源II，所述电源I为所述波浪滑翔器主控系统与所述牵引机控制系统主电源通道，所述电源II为从电源通道。
4.根据权利要求1所述的波浪能滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制系统，其特征在于，所述PC端岸基监控系统可以通过所述卫星传输模块控制所述波浪滑翔器主控MCU切换串口通道、电源通道、进入回收等待模式等。
5.波浪能滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤(1)：牵引机控制系统与波浪滑翔器主控系统进行数据互传，所述波浪滑翔器主控MCU控制所述电源I通过其传输缆为所述牵引机控制系统提供电能，所述牵引机控制系统按串口通信协议控制所述串口I通过其传输缆将牵引机运行数据打包并发送至所述波浪滑翔器主控系统，所述波浪滑翔器主控MCU在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况，并将接收的牵引机运行数据的情况分为两类：第一类：读取到牵引机运行数据，并且牵引机运行数据正常；第二类：读取到牵引机运行数据，但数据不正常，或者无法读取牵引机的数据；
步骤(2)：当接收牵引机的运行数据的情况符合第一类时，所述波浪滑翔器主控MCU判定串口I传输缆和电源I传输缆工作正常，此时所述串口II和所述电源II不工作，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统发送数据；当接收牵引机的运行数据的情况符合第二类时，所述波浪滑翔器主控MCU自动检查电源I传输缆工作是否正常；
步骤(3)：如果检测到电源I传输缆工作正常，所述波浪滑翔器主控MCU控制所述串口I关闭并控制所述串口II打开，所述波浪滑翔器主控MCU再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况，如果牵引机运行数据正常，则判断串口I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，则判断波浪滑翔器无法自主修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到PC端岸基监控系统；
步骤(4)：如果检测到电源I传输缆工作不正常，所述波浪滑翔器主控MCU控制所述电源I关闭并控制所述电源II打开，所述波浪滑翔器主控MCU再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况；
步骤(5)：如果牵引机运行数据正常，则判断电源I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向PC端岸基监控系统发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，所述波浪滑翔器主控MCU控制所述串口I关闭并控制所述串口II打开，所述波浪滑翔器主控MCU再次在规定时间内检测接收的牵引机运行数据的情况；
步骤(6)：如果牵引机运行数据正常，则判断串口I传输缆以及电源I传输缆出现故障，波浪滑翔器主控系统向所述PC端岸基监控系统发出故障报警并重新正常工作，如果牵引机运行数据不正常，则判断波浪滑翔器无法自主修复故障，波浪滑翔器进入回收等待模式，波浪滑翔器的位置信息会以两分钟的频率传输到所述PC端岸基监控系统。
6.根据权利要求5所述的波浪滑翔器双体信号传输的自检测冗余控制方法，其特征在于，所述波浪滑翔器主控MCU作为该控制方法的执行MCU。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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