[發(fā)明專利]一種水下機(jī)器人能源管理控制系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710053273.6
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN107340477A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁新;王成才;何宇帆;李申堂;戴磊;肖琳;張克雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中電科海洋信息技術(shù)研究院有限公司;中電科海洋信息技術(shù)（北京）有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G05B19/048;G08C17/02
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11435
• 代理人: 陳姍姍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下機(jī)器人能源管理控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

目前水下電源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案多為直接控制模式，即通過控制電路直接控制電源的開關(guān)，并且不能實(shí)時回傳電源管理數(shù)據(jù)對能源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。另一種實(shí)現(xiàn)方案適用于近距離的水下能源系統(tǒng)的檢測與控制，即通過防水線纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送與回傳。現(xiàn)有技術(shù)方案在能源管理系統(tǒng)中使用固化在控制器中的程序進(jìn)行控制，但是水下能源系統(tǒng)工作環(huán)境復(fù)雜，環(huán)境約束條件較大，不能針對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)對系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場檢測與控制，當(dāng)機(jī)器人在水下運(yùn)行出現(xiàn)故障時，地面工作人員難以及時發(fā)現(xiàn)故障并做出應(yīng)急處理。同時當(dāng)出現(xiàn)故障時，由于系統(tǒng)缺乏應(yīng)急處理機(jī)制，難以保證設(shè)備繼續(xù)穩(wěn)定工作。通過線纜連接的能源管理系統(tǒng)會限制水下機(jī)器人等水下設(shè)備的運(yùn)動狀態(tài)以及運(yùn)動范圍，不適用于野外開闊環(huán)境，線纜長度有限，而水下設(shè)備的活動范圍即為水下設(shè)備的運(yùn)動范圍，同時水下電纜容易受到水下障礙物的破環(huán)，一旦出現(xiàn)突發(fā)情況水下設(shè)備將完全失控現(xiàn)有技術(shù)方案難以實(shí)現(xiàn)對水下電源系統(tǒng)的水密性。在水下設(shè)備電源短路時不能實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)與前端設(shè)備的物理隔離。如能源系統(tǒng)電源短路時可能會造成內(nèi)部電池的短路爆炸，對整個設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。

綜上所述，目前水下電源管理系統(tǒng)存在不能實(shí)時回傳電源管理數(shù)據(jù)對能源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，不能針對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)對系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場檢測與控制，不適用于野外開闊環(huán)境，能源系統(tǒng)電源短路時可能會造成內(nèi)部電池的短路爆炸，對整個設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水下機(jī)器人能源管理控制系統(tǒng)及控制方法，旨在解決目前水下電源管理系統(tǒng)存在不能實(shí)時回傳電源管理數(shù)據(jù)對能源系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，不能針對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)對系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場檢測與控制，不適用于野外開闊環(huán)境，能源系統(tǒng)電源短路時可能會造成內(nèi)部電池的短路爆炸，對整個設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損失的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種水下機(jī)器人能源管理控制系統(tǒng)，所述水下機(jī)器人能源管理控制系統(tǒng)包括：

通信模塊，與檢測模塊、能源控制器和短路控制器均掛載在同一條IIC總線上，用于定時將能源系統(tǒng)工作參數(shù)上發(fā)至地面工作站并實(shí)時接收來自地面站的控制參數(shù)；

檢測模塊，用于實(shí)時采集蓄電池組工作狀態(tài)信息包括：實(shí)時溫度、實(shí)時電壓、實(shí)時電流、實(shí)時功率參數(shù)并將上述參數(shù)做初期的處理、封裝，并對蓄電池組做第一級的故障判斷；

能源控制器，用于通過讀取檢測模塊處理后的參數(shù)并結(jié)合通信模塊接收的地面站的參數(shù)對整個能源系統(tǒng)進(jìn)行控制；

短路控制器，用于實(shí)時獲取檢測模塊反饋的電源參數(shù)并通過通信模塊與地面站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互并計算短路器控制參數(shù)，通過I/O控制方式對短路控制器進(jìn)行控制，達(dá)到控制電源輸出狀態(tài)以及短路保護(hù)的實(shí)現(xiàn)；

輸出端子，用于與外部發(fā)生信息及能量的交換；

蓄電池組，用于為系統(tǒng)提供工作所需電能同時也保證整個能源控制系統(tǒng)的對外電力輸出。

進(jìn)一步，所述通信模塊、檢測模塊、能源控制器、短路控制器、輸出端子、蓄電池組之間通過IIC通信。

進(jìn)一步，所述通信模塊、檢測模塊、能源控制器、短路控制器、輸出端子、蓄電池組之間通過線纜或水下聲吶通信。

進(jìn)一步，所述通信模塊、檢測模塊、能源控制器、短路控制器、輸出端子和蓄電池組封裝在封閉式腔體內(nèi)。

進(jìn)一步，所述檢測模塊還包括串聯(lián)在電能傳輸線路中的電流采集IC，其電流采樣值采樣范圍為0～30A，并通過SPI總線向檢測模塊主控IC回傳采集的電壓數(shù)據(jù)，電流IC工作原理同理；檢測模塊的主控IC為STM32，對采集的參數(shù)做初期的處理、封裝，并對蓄電池組做第一級的故障判斷；同時監(jiān)測模塊主控IC與能源控制器通過IIC總線相連，并實(shí)時反饋采集參數(shù)。

進(jìn)一步，所述通信模塊內(nèi)部主控STM32與wifi控制器通過SPI總線相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互：地面站參數(shù)發(fā)送至ESP2833再由經(jīng)SPI總線傳入STM32，內(nèi)部主控再通過IIC數(shù)據(jù)總線將參數(shù)發(fā)送至能源控制器。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種安裝有所述水下機(jī)器人能源管理控制系統(tǒng)的水下機(jī)器人。