CN103048960A - 一种豪华游艇监控与操纵一体化系统 - Google Patents

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王常顺
张煌
肖海荣
潘为刚
韩耀振
周凤余
周应兵
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Abstract

本发明提供了一种豪华游艇监控与操纵一系统系统，包括驾驶台显示与操控单元、舵机控制与信号检测单元、机舱监控单元、信号输入单元、报警单元、CAN网络，是一种分布式控制系统。驾驶台显示与操控单元是整个豪华游艇操纵设备的核心部件，通过CAN总线与其他各单元相连接，完成游艇航行状态以及各设备运行情况的显示，并能对其他单元发出操纵命令。其他各个单元都分别独立完成对所控对象的监控，而且都能在驾驶台显示与操纵单元的统一调度下实现对游艇的操纵。

Description

一种豪华游艇监控与操纵一体化系统
技术领域
本发明涉及一种豪华游艇监控与操纵一体化系统，属于航海设备技术领域。 
背景技术
近年来，随着游艇行业的逐渐兴起，豪华游艇受到了越来越多的关注。目前很多游艇上使用的监控系统和操纵设备大都是沿袭大型船舶的设备，在驾驶台使用大量的分离式仪表。根据游艇驾驶人员反馈的意见分析，不管是现代的数字化仪表还是传统的模拟式仪表都存在着同样的问题：。 
1.仪表数量繁多； 
2.结构复杂，成本较高； 
3.精度差，指针式仪表调零麻烦； 
4.仪表数据只能查看，无法实现数据的监视及报警，增加了劳动强度。 
随着微控制器技术以及现场总线技术的不断发展，提出了一种豪华游艇用的监控与操纵一体化系统，具有以下优点： 
1)将多个仪表功能集合在一起，界面简单； 
2)显示准确，无误差； 
3)能自动对数据进行监视，发现故障后自动报警； 
4)可多点监控及操纵。 
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种豪华游艇监控与操纵一体化系统。 
本发明采用以下的技术方案： 
一种新型的豪华游艇操纵设备包括驾驶台显示与操控单元、舵机控制与信号检测单元、机舱监控单元、信号输入单元、报警单元、CAN网络，是一种分布式控制系统。所述的驾驶台显示与操控单元是整个豪华游艇操纵设备的核心部件，通过CAN总线与其他各单元相连接，完成游艇航行状态以及各设备运行情况的显示，并能对其他单元发出操纵命令。其他各个单元都分别独立完成对所控对象的监控，而且都能在驾驶台显示与操纵单元的统一调度下实现对游艇的操纵。 
所述的舵机控制与信号检测单元能将舵叶旋转到驾驶台显示与操控单元指定的位置，并将当前的舵角值实时地发送到驾驶台显示与操控单元进行显示。本单元在能实时显示当前工作状态，并显示相关的设定舵角值及实际舵角值。 
所述的机舱监控单元由多个子模块构成，主要实现对主机、发电机的状态与参数监控及 蓄电池充放电的控制等功能。可以实现对游艇主机的状态检测与控制，并将游艇主机的状态数据通过CAN总线发送到驾驶台显示及操控单元 
所述的信号输入单元可以将其他总线接口的传感器数据发送CAN总线上，如电罗经、测深仪、GPS等常用的RS422/485信号。 
所述的报警单元可以在接收到报警命令后或者长时间接收不到数据时，发出声光报警信号以提醒驾驶人员注意，并指示相应的警报位置。 
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例图用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 
图1是根据本发明的实施例的豪华游艇监控与操纵一体化系统的结构原理示意框图。 
图2是根据本发明的实施例的驾驶台显示与操控单元的结构示意图。 
图3是根据本发明的实施例的舵机控制与信号检测单元的结构示意图。 
图4是根据本发明的实施例的机舱监控单元的结构示意图。 
图中：101、驾驶台显示与操控单元；102、舵机控制与信号检测单元；103、机舱监控单元；104、信号输入单元；105、报警单元；106、CAN总线；201、液晶触控模块；202、CAN通讯模块；203、驾驶台显示与操控单元控制器；204、旋钮；205、主机操纵手柄；206、舵机操纵手柄；207、按钮；301、数码管显示模块；302、CAN通讯模块；303、标定按钮；304、舵机控制与信号检测单元控制器；305、舵角检测模块；306、舵机控制模块；401、发电机参数检测模块；402、蓄电池充放电控制模块；403、主机监控模块；404、俯仰角控制模块；405、机舱监控单元控制器；406、本地人机接口模块；407、CAN通讯模块。 
具体实施方法
下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。 
本发明从系统设计上采用了一种全新的设计思路。系统采用模块化的思想设计，各模块采用独立的控制器，使得系统的处理性能大大提高。 
如图1所示，本发明的实施例包括驾驶台显示与操控单元101、舵机控制与信号检测单元102、机舱监控单元103、信号输入单元104、报警单元105、CAN网络106，是一种分布式控制系统。驾驶台显示与操控单元101是该豪华游艇操纵设备的核心部件。驾驶台显示与操控单元控制器203采用Cortex-M3内核的ARM控制器作为核心控制器，与液晶触控模块201、操作模块及CAN通讯模块202构成驾驶台显示与操控单元，完成豪华游艇状态数据的显示及对游艇的操纵。其中液晶触控模块201采用5.7寸带触摸功能的图文液晶屏JM320240D，显 示的状态数据来自于信号输入单元104输入的多种信息、舵机控制与信号检测单元102的舵角信号以及机舱监控单元103的游艇机舱设备状态信息。操作模块是完成游艇操纵的主要操作部件，其中包含旋钮204、主机操纵手柄205、舵机操纵手轮206、按钮207。旋钮204主要用于指定数据单元的数据设定，是一种简易的增量式编码器。主机操纵手柄205用于调整主机转速及推进方向，由电位器和手柄组成。舵机操纵手轮206由操舵手轮和电位器组成，用于控制舵叶偏转的角度设定及操纵。按钮207由多种形式的按钮组成，用于完成对游艇操纵方式及工作方式的设定。采用按键及旋钮组合的方式设计，最大程度上实现操作便利的目的。驾驶台显示与操控单元101具有对接收到的各类信息进行数据的有效性检验的功能，如果长时间接收不到数据或者数据出现异常时，会发出控制命令，通过报警单元105发出声光报警，提醒操作人员注意。 
舵机控制与信号检测单元102主要由数码管显示模块301、CAN通讯模块302、标定按钮303、舵机控制与信号检测单元控制器304、舵角检测模块305、舵机控制模块306组成的。该单元通过CAN通讯模块302与CAN总线106相连接，完成数据的传输。舵机控制306是由步进电机及其控制电路组成的微型控制系统，将步进电机的转动转换成液压杆的直线运动，通过液压杆的伸缩，带动舵叶的转动，从而实现操舵。舵角检测模块305实现对舵角的检测。通过连杆装置，舵叶的转动带动电位器的轴转动，从而将舵叶偏转的角度值变成了一个电压信号，然后通过A/D变换及标度变换，变成数字信号。该数字信号通过CAN总线发送到驾驶台显示与操控单元101及其它控制单元。 
机舱监控单元103由发电机参数检测模块401、蓄电池充放电控制模块402、主机监控模块403、俯仰角控制模块404、机舱监控单元控制器405、本地人机接口模块406、CAN通讯模块407组成。发电机参数检测模块401通过对发电机电压、输出电流等参数的检测，实现对发电机的监控。蓄电池充放电模块402可以根据游艇发电机的状态自动控制蓄电池的充放电。主机监控模块403主要实现游艇主机的监控，完成主机转速、燃油等参数的测量并实现对主机的控制。俯仰角控制模块404实现对游艇航行中的尾倾的控制。本地人机接口模块406用于在机旁显示游艇机舱设备的工作状态，并完成机旁控制功能。机舱监控单元103将采集到的游艇机舱设备的信息通过CAN总线发送到到驾驶台显示与操控单元101，并通过CAN总线接收来自驾驶台显示与操控单元101的控制命令信息。机舱监控单元103具备数据异常报警能力，当发现数据异常时可直接发送报警命令到报警单元105。 
信号输入单元104可以实现多种形式的信号输入，其中包含各种NMEA0183格式的传感器数据，例如电罗经的HDT/HDG，GPS语句等。 
报警单元105由控制器、报警位置指示器和声光报警器组成，当接收到总线上的报警命 令后，会发出声光报警，同时通过报警位置指示器显示报警信息及来源。另外该报警单元还对CAN总线106起到监视作用，如果CAN总线106上长时间没有数据传送，报警单元会针对CAN总线故障发出警报信息。 

Claims (4)

1.一种豪华游艇监控与操纵一体化系统，其特征在于：包括驾驶台显示与操控单元、舵机控制与信号检测单元、机舱监控单元、信号输入单元、报警单元、CAN网络，是一种分布式控制系统；所述的驾驶台显示与操控单元是整个豪华游艇操纵设备的核心部件，通过CAN总线与其他各单元相连接，完成游艇航行状态以及各设备运行情况的显示，并能对其他单元发出操纵命令；所述的舵机控制与信号检测单元可以完成舵机的控制及舵角信号的检测，并将舵角信号通过CAN总线发送到驾驶台显示及操控单元；所述的机舱监控单元可以实现对游艇主机的状态检测与控制，并将游艇主机的状态数据通过CAN总线发送到驾驶台显示及操控单元；所述的信号输入单元可以将其他总线接口的传感器数据发送CAN总线上；所述的报警单元可以在数据出现异常时实现声光报警的功能。
2.根据权利要求1所述的豪华游艇监控与操纵一体化系统，其特征在于：能够实现对游艇状态及运行参数的监控，同时还能够实现对游艇的操纵。
3.根据权利要求1所述的豪华游艇监控与操纵一体化系统，其特征在于：采用分布式控制系统的设计方案，当系统中某单元出现故障时，故障单元能自动脱离系统，最大程度降低了严重事故发生的概率。
4.根据权利要求1所述的豪华游艇监控与操纵一体化系统，其特征在于：报警单元还对CAN总线由监视功能，如果CAN总线出现故障，报警单元会针对CAN总线故障发出声光报警。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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