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液壓多管取樣器
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商品說(shuō)明
Ø 總體設(shè)計(jì) 可視化系統(tǒng)主要分為甲板控制單元和水下控制單元兩部分,使用可視化實(shí)時(shí)控制模式。甲板控制單元通過(guò)RJ45或RS232接口和水下控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,水下控制單元主要由中央控制系統(tǒng)、電光轉(zhuǎn)換器、水下降壓部分和視頻服務(wù)器組成,用以打開(kāi)水下照明燈、打開(kāi)和關(guān)閉高度計(jì),啟動(dòng)或停止攝像頭和沉積物剖面觀測(cè)裝置,調(diào)試和監(jiān)視水下控制系統(tǒng)的工作狀態(tài),記錄數(shù)據(jù)等。同時(shí)RS232接口還可以用于ARM固件升級(jí)。 Ø 水下控制單元的設(shè)計(jì) 水下控制單元是以32位ARM處理器為中央處理器(CPU),多種傳感器為狀態(tài)檢測(cè)器件的控制系統(tǒng)。ARM作為控制處理單元,體積小,可靠性高,運(yùn)行速度快,接口資源豐富,便于功能擴(kuò)展。為了采集與監(jiān)測(cè)各部分的狀態(tài),均選用可靠先進(jìn)的傳感器,安裝在需要采集或監(jiān)控的工作部件中。傳感器采集到的信號(hào)送到CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,CPU通過(guò)I/O接口向外部各分離單元發(fā)出控制命令,并與各單元進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。工作原理如下圖所示,本部分實(shí)現(xiàn)的主要功能如下:
自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵部件(如電磁閥、繼電器、傳感器等)工作是否正常,檢測(cè)控制子系統(tǒng)與甲板控制單元的通訊是否正常等;自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄和存儲(chǔ)系統(tǒng)工作進(jìn)程、工作狀態(tài)以及各傳感器數(shù)據(jù);實(shí)時(shí)響應(yīng)甲板控制單元的控制命令,并正確執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。 對(duì)設(shè)備通訊狀態(tài)、系統(tǒng)電壓、離底高度、傾角數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 Ø 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基于產(chǎn)品化設(shè)計(jì),體積小型化和模塊化的要求,為了便于安裝維護(hù),水下控制單元主控電路采用模塊化結(jié)構(gòu),主板是平板長(zhǎng)條電路,類(lèi)似于工控計(jì)算機(jī)的母板,其它功能模塊與主板之間采用插針?lè)绞竭B接,如果其中有模塊出現(xiàn)故障,只需更換相應(yīng)模塊即可(如下圖所示),電路板裝入密閉圓形耐壓艙,電路板和耐壓艙之間安裝滑動(dòng)軌道,便于安裝;耐壓艙兩端預(yù)留電纜接頭,與外部傳感器和控制分離部件相連。耐壓艙的一端預(yù)留與甲板單元通訊的RS232和光纖接口,以及和聲學(xué)控制單元通訊接口;
Ø 甲板控制單元的設(shè)計(jì) 甲板控制單元通過(guò)RS232或者RJ45接口和水下控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,用以啟動(dòng)或停止水下控制單元工作,調(diào)試和監(jiān)視水下控制單元的工作狀態(tài)并記錄數(shù)據(jù)等。實(shí)現(xiàn)的主要功能如下: 實(shí)時(shí)控制:包括水下照明燈、離底高度計(jì)的開(kāi)啟和關(guān)閉,; 啟動(dòng)或停止水下單元工作; 從水下控制單元實(shí)時(shí)顯示并獲取工作數(shù)據(jù),包括 實(shí)時(shí)顯示并記錄工作狀態(tài)數(shù)據(jù):各端口電壓; 實(shí)時(shí)顯示并記錄水下控制單元上傳的視頻圖像。 可視化系統(tǒng)技術(shù)方案 可視化系統(tǒng)的主要功能包括:可視化功能,就是壓縮水下攝像單元的視頻圖像,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換,用光纖上傳到甲板控制單元實(shí)時(shí)顯示;數(shù)據(jù)通訊功能,可視化監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換,利用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)甲板控制單元和水下控制單元的數(shù)據(jù)交換。 總體設(shè)計(jì) 可視化監(jiān)控系統(tǒng)主要由水下照明光源、水下攝像單元、視頻服務(wù)器、甲板和水下光電轉(zhuǎn)換器、光電復(fù)合電纜構(gòu)成。水下照明光源由高效照明燈組成,負(fù)責(zé)提供水下攝像用的照明光源。水下攝像單元與照明光源組合可以實(shí)現(xiàn)低照度下的1920×1080高清拍攝。視頻服務(wù)器和水下光電轉(zhuǎn)換器密封在水下控制單元耐壓艙中,實(shí)現(xiàn)視頻壓縮和外部數(shù)據(jù)通信功能。光電復(fù)合電纜負(fù)責(zé)電能傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。下圖為可視化監(jiān)控系統(tǒng)的功能框圖:
Ø 水下照明光源 水下照明光源主要是采用LED燈,10000流明 Ø 水下攝像單元 水下攝像單元的核心部件為攝像機(jī),通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)電路接口,實(shí)現(xiàn)控制和視頻數(shù)據(jù)傳輸。組成設(shè)計(jì)如下圖所示: 主要技術(shù)參數(shù)如下: 工作深度: 0~6000m; 最低照度:彩色:0. 2Lux (F1.6,AGC ON),0.0008Lux @ (F1.6,AGC ON,感光度×256); 畫(huà)面解析度:1920×1080 每秒播放畫(huà)面數(shù):拍攝>30幀/秒
Ø 視頻服務(wù)器 視頻服務(wù)器主要作用是對(duì)攝像單元拍攝的視頻圖像進(jìn)行壓縮,然后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送給光電轉(zhuǎn)換器。視頻服務(wù)器與攝像單元采用光電轉(zhuǎn)換器通過(guò)RJ45接口連接?扇f(wàn)米通訊無(wú)中繼。如下圖所示:
Ø 光電轉(zhuǎn)換器 光電轉(zhuǎn)換器主要負(fù)責(zé)與甲板控制單元的數(shù)據(jù)通信,包括視頻信號(hào)傳輸和控制信號(hào)傳輸,如下圖所示:
2) 電力供應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)方案 電力供應(yīng)系統(tǒng)的主要功能是為水下控制單元的可視化監(jiān)控系統(tǒng)、主控模塊等提供電源,使其可以完成長(zhǎng)時(shí)間的水下作業(yè)。 Ø 總體設(shè)計(jì) 電力供應(yīng)系統(tǒng)由甲板供電,通過(guò)鎧裝光電復(fù)合纜傳輸。電力供應(yīng)系統(tǒng)由甲板升壓電源模塊、電力傳輸海纜和節(jié)點(diǎn)降壓模塊三部分構(gòu)成。其中甲板升壓電源模塊負(fù)責(zé)把船載交流380V電壓升壓為直流2000V電壓,通過(guò)光電復(fù)合纜的電纜部分傳送到幾千米甚至上萬(wàn)米的水下控制單元,再由節(jié)點(diǎn)降壓模塊穩(wěn)壓成110V直流電壓,為整個(gè)水下控制單元提供電源。 Ø 甲板升壓電源模塊
本部分的主要技術(shù)參數(shù)如下: l 輸入電壓: 單相AC380V±10% l 輸入頻率: 50Hz l 輸出規(guī)格: DC2000V/3A; l 容量: 3KVA l 負(fù)載穩(wěn)壓率: ≤3% l 源電壓穩(wěn)壓率: ≤3% l 保護(hù)裝置: 過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、短路保護(hù)等。 l 使用環(huán)境: -10℃~+45℃,相對(duì)濕度<90%連續(xù)工作 Ø 電力傳輸海纜 電力傳輸海纜采用船載光電復(fù)合鎧裝纜。線纜內(nèi)阻為8.32歐姆/km,因?yàn)椴捎弥绷鱾鬏,可以不考慮線纜的感抗和容抗以及和海水的容性支路瀉流,按最大功率計(jì)算,線纜壓降為: 電流 I=3(A) 線纜內(nèi)阻 R=8.32(歐姆/km) 線纜長(zhǎng)度 L=10(km) 壓降計(jì)算: ⊿U=I×R×L=3×8.32×10=249(V) Ø 節(jié)點(diǎn)降壓模塊 節(jié)點(diǎn)降壓模塊的功能是將光電復(fù)合纜傳輸?shù)剿驴刂茊卧母邏褐绷麟姄Q流處理為節(jié)點(diǎn)可用的DC110V。 將高輸入電壓(DC2000V)變?yōu)榈洼敵鲭妷海―C110V),需要選用能滿足高輸入電壓的DC/DC變換器。由于MOSFET的耐壓等級(jí)大都在1000V以下,IGBT耐壓等級(jí)雖然較高但用在小功率場(chǎng)合不經(jīng)濟(jì),因此用傳統(tǒng)的DC/DC變換電路實(shí)現(xiàn)有一定難度。解決方法是采取模塊化設(shè)計(jì),利用基本模塊在輸入側(cè)串聯(lián)的方法解決直流輸入電壓高于開(kāi)關(guān)管最高耐壓的矛盾。且在不增加控制復(fù)雜度的前提下,適當(dāng)選取輸入側(cè)串聯(lián)模塊的級(jí)數(shù),便可使輸入電壓高到幾千伏甚至上萬(wàn)伏。下圖給出了基本模塊的結(jié)構(gòu),基本模塊由半橋DC/DC變換電路及其驅(qū)動(dòng)電路兩部分構(gòu)成。
為了便于增加輸入側(cè)基本模塊的串聯(lián)級(jí)數(shù),每個(gè)基本模塊均由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片控制,驅(qū)動(dòng)芯片由基本模塊自身供電,靠其自振蕩產(chǎn)生半橋電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 本部分主要技術(shù)指標(biāo)如下: l 輸入電壓: DC1000~2000V l 輸出規(guī)格: DC110V/15A l 容量: 1.5KVA l 使用環(huán)境: -10℃~+45℃,相對(duì)濕度<90%連續(xù)工作。 |