CN110572471A - 一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统。具体包括：水下部件通信子系统和控制组件；水下部件通信子系统包括：至少一个水下模块，至少一个水下模块被配置为与水下部件一一对应并通信；至少一个转换通信模块，被配置为与至少一个水下模块一一对应，且通过I/O网络与控制组件通信；数据传输组件，连接至少一个水下模块和至少一个转换通信模块；控制组件通过水下部件通信子系统获取水下数据，基于转换通信模块确定水下数据的来源；或接收控制指令，基于控制指令对应的水下部件，匹配对应的转换通信模块并下发控制指令。由此，能够方便的获取各个水下部件提供的水下数据，也能够快速将控制指令下发至对应的水下部件。

Description

一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统。

背景技术

地球上71％的面积都被海洋所覆盖，广袤的海洋蕴藏了丰富的石油、矿产、渔业资源。此前，由于开采装备不成熟，开采成本比较高。随着人类对资源的需求越来越高，海洋成为我们开采资源的主要领域，深海机器人应运而生，被广泛用于海底油气田施工，海底电缆和光缆铺设等领域。

然而，对于不同的应用领域，深海机器人设置的各种部件也存在巨大的差异。面对复杂的深海作业环境，对各种部件的数据采集与状态监控提出了更高的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统，方便的实现各种部件的数据采集和状态监控。

基于上述目的本发明提供的一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统，包括：

水下部件通信子系统和控制组件；

所述水下部件通信子系统包括：

至少一个水下模块，所述至少一个水下模块被配置为与所述水下遥控机器人的水下部件一一对应并通信；

至少一个转换通信模块，被配置为与所述至少一个水下模块一一对应，且通过I/O网络与所述控制组件通信；

数据传输组件，被配置为连接所述至少一个水下模块和所述至少一个转换通信模块；

所述控制组件被配置成执行以下步骤：

通过所述水下部件通信子系统获取水下数据，基于所述转换通信模块确定所述水下数据的来源；或

接收控制指令，基于所述控制指令对应的水下部件，匹配对应的所述转换通信模块并下发所述控制指令。

进一步的，还包括水上部件通信子系统，包括：

IO模块，所述IO模块通过所述I/O网络与所述控制组件通信；

IO板卡，设置在所述IO模块上，被配置为与指定水上部件对应并通信；

所述控制组件被配置成执行以下步骤：

通过所述水上部件通信子系统获取水上数据，基于所述IO模块和所述IO板卡确定所述水上数据的来源；或

接收控制指令，基于所述控制指令对应的水上部件，匹配对应的所述IO模块和所述IO板卡并下发所述控制指令。

进一步的，所述数据传输组件包括：

水下光电转换单元，与所述至少一个水下模块连接；

水上光电转换单元，与所述至少一个转换通信模块连接；

光纤，连接所述水下光电转换单元和所述水上光电转换单元；

所述光纤被配置为利用波分复用技术传输来自不同所述水下部件的数据和向不同所述水下部件下发的控制指令。

进一步的，所述控制组件包括：

可编程逻辑控制器和上位机，

所述可编程逻辑控制器连接所述上位机；

所述可编程逻辑控制器被配置为执行如下步骤中的至少一步：

获取所述水上数据和所述水下数据中的至少一者并确定来源，处理得到处理数据并发送给所述上位机；

获取控制指令，基于所述控制指令对应的水上部件或水下部件，匹配对应的所述转换通信模块或所述IO板卡并下发所述控制指令；

所述上位机被配置为执行如下步骤中的至少一步：

获取所述处理数据；

接收所述控制指令发送给所述可编程逻辑控制器。

进一步的，所述转换通信模块具有独立编号和与之对应的唯一IP地址，所述独立编号对应指定水下部件；

所述可编程逻辑控制器配置有各种水下部件对应的驱动程序，根据所述转换通信模块的IP地址，调用对应的驱动程序，获取来自指定水下部件的水下数据或向其下发所述控制指令。

进一步的，所述IO模块具有指定IP地址，所述IO板卡具有指定卡槽地址；

所述可编程逻辑控制器配置有各种水上部件对应的驱动程序，所述可编程逻辑控制器根据所述IO模块的IP地址和其上的所述IO板卡的卡槽地址，调用对应的驱动程序，获取所述水上数据或下发所述控制指令。

进一步的，所述控制组件还包括控制台，所述控控制台上设置有物理硬件模块，所述物理硬件模块用于下发控制指令；

所述可编程逻辑控制器连接所述控制台，被配置为执行以下步骤：

当所述控制指令来自所述上位机时，同步所述控制指令到所述物理硬件模块；

当所述控制指令来自所述物理硬件模块时，同步所述控制指令到所述上位机。

进一步的，所述上位机被配置为执行以下步骤：

设置针对所述可编程逻辑控制器的参数，保存所述参数及其设置时间，同步所述参数至所述可编程逻辑控制器；

当所述可编程逻辑控制器中的所述参数丢失或出现错误，基于所述设置时间调用适宜的所述参数再次同步所述参数至所述可编程逻辑控制器。

进一步的，所述上位机包括：

领航员计算机和副领航员计算机，

所述领航员计算机包括第一数据库服务，

所述第一数据库服务被配置成与所述可编程逻辑控制器进行数据通信；

所述副领航员计算机包括第二数据库服务，

所述第二数据库服务被配置成与所述第一数据库服务保持同步；

所述副领航计算机还被配置成与外部进行串行通信，并通过所述第二数据库服务将串行通信数据同步至所述第一数据库服务。

进一步的，所述上位机还包括：

运维计算机，被配置为连接船用网络和控制网络，

所述船用网络连接互联网，

所述控制网络连接所述领航员计算机、所述副领航员计算机和所述可编程逻辑控制器。

从上面所述可以看出，本发明实施例提供的水下遥控机器人的数据采集与监控系统，通过设置至少一个水下模块与所述水下遥控机器人的水下部件一一对应并通信，至少一个转换通信模块与所述至少一个水下模块一一对应，使得每一个转换通信模块对应一个水下部件，由此，控制组件在获取水下数据时，能够基于所述转换通信模块直接确认数据来源，在下发控制指令时，能够直接匹配对应的所述转换通信模块。这样的技术方案，能够方便的获取各个水下部件提供的水下数据，也能够快速将控制指令下发至对应的水下部件，简单方便准确率高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种水上部件的通信原理图；

图4为本发明实施例提供的一种水下部件通信子系统的组成示意图；

图5为本发明实施例提供的一种增减水下部件时水下部件通信子系统的组成示意图；

图6为本发明实施例提供的一种多个水上部件IO通信原理图；

图7为本发明提供的一种实际运用时多个水上部件IO通信原理图的实施例；

图8为本发明实施例提供的一种控制组件的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种上位机的连接结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统的一个实施例。

如图1所示，为本发明提供的水下遥控机器人的数据采集与监控系统的一个实施例的结构示意图，具体包括：

水下部件通信子系统和控制组件；

所述水下部件通信子系统包括：

至少一个水下模块，所述至少一个水下模块被配置为与所述水下遥控机器人的水下部件一一对应并通信；其中，所述水下模块根据所述水下部件的特点选自水下IO模块或水下通信模块，例如：当所述水下部件为温度传感器时，其数据为简单的模拟量，则对应的水下模块为水下IO模块；当所述水下部件为机械手臂时，其数据具有特定的数据协议，则对应的水下模块为水下通信模块。本领域技术人员应当理解，所述水下部件包括搭载于所述水下遥控机器人上的作业部件，也包括水下遥控机器人自身的部件，例如驱动装置。

至少一个转换通信模块，被配置为与所述至少一个水下模块一一对应，且通过I/O网络与所述控制组件通信；

数据传输组件，被配置为连接所述至少一个水下模块和所述至少一个转换通信模块；

所述控制组件被配置成执行以下步骤：

通过所述水下部件通信子系统获取水下数据，基于所述转换通信模块确定所述水下数据的来源；或

接收控制指令，基于所述控制指令对应的水下部件，匹配对应的所述转换通信模块并下发所述控制指令。

从上面所述可以看出，本发明实施例提供的水下遥控机器人的数据采集与监控系统，通过设置至少一个水下模块与所述水下遥控机器人的水下部件一一对应并通信，至少一个转换通信模块与所述至少一个水下模块一一对应，使得每一个转换通信模块对应一个水下部件，由此，控制组件在获取水下数据时，能够基于所述转换通信模块直接确认数据来源，在下发控制指令时，能够直接匹配对应的所述转换通信模块。这样的技术方案，能够方便的获取各个水下部件提供的水下数据，也能够快速将控制指令下发至对应的水下部件，简单方便准确率高。

水下遥控机器人上搭载的设备多种多样，其通信协议和接口各不相同，使用转换通信模块进行通信接口转换后，使得与所述控制组件通信的接口统一，这样的设计更为精简也更为标准化。特别是，当所述转化通信模块为Anybus通信模块时，通过以太网作为唯一通信接口对接I/O网络和控制组件，具有结构精简，接口简单，扩展性好的特点。需要说明的是，所述Anybus通信模块是由HMS Networks公司提供的一种让工业设备可以以任意现场总线或工业以太网进行通讯的模块，所述Anybus通信模块能够实现电信号和以太网信号的相互转换。

应该理解的，通常水下遥控机器人不仅包括水下部件，还包括水上部件，例如供电系统、用于实现所述水下遥控机器人在作业船和作业位置之间升降的绞盘等。因此，如图2所示，在本发明的一些实施例中，所述水下遥控机器人的数据采集与监控系统还包括用于水上部件与所述控制组件进行通信的水上部件通信子系统。

参考图3，所述水上部件通信子系统，包括：

IO模块，所述IO模块通过所述I/O网络与所述控制组件通信；

IO板卡，设置在所述IO模块上，被配置为与指定水上部件对应并通信；

所述控制组件被配置成执行以下步骤：

通过所述水上部件通信子系统获取水上数据，基于所述IO模块和所述IO板卡确定所述水上数据的来源；或

接收控制指令，基于所述控制指令对应的水上部件，匹配对应的所述IO模块和所述IO板卡并下发所述控制指令。

更具体的，所述IO模块连接所述I/O网络通信，IO模块上设置有所述IO板卡(一个IO模块可以包括多个IO板卡)，每一个IO板卡连接一个水上部件，IO板卡和所述水上部件一对一设置且固定，这样的结构，通过所述IO模块以及其上的IO板卡，即可确定与之连接的水上部件。

可见，采用本发明实施例的技术方案，通过硬件的设置，无需复杂的程序，即可准确判断水上数据的来源，下发控制指令到对应的水上部件。

本领域技术人员能够理解的，水下遥控机器人是一个作业载体，其实际功能取决于机器人上搭载的作业设备和传感器，客户往往会根据作业内容的需要增加或减少机器人上的作业设备。为实现水下遥控机器人与控制组件的正常通信，需要根据客户的需求重新定制通信线缆，而这样的代价是巨大的。

因此，参考图2和图4所示，在本发明的一些实施例中，所述数据传输组件包括：

水下光电转换单元，与所述至少一个水下模块连接；

水上光电转换单元，与所述至少一个转换通信模块连接；

光纤，连接所述水下光电转换单元和所述水上光电转换单元；

所述光纤被配置为利用波分复用技术传输来自不同所述水下部件的数据和向不同所述水下部件下发的控制指令。

本实施例的技术方案，通过水下模块将来自水下部件的电信号连接至水下光电转换单元，利用所述水下光电转换单元将其转换为光信号，借助波分复用技术通过一根光纤传输，将光信号传输至水上光电转换单元，将光信号转换回电信号，再通过与所述水下部件对应的转换通信模块，将电信号转换为统一格式的信号(这里统一格式的信号可以是以太网信号)接入所述I/O网络，提供给所述控制组件。同样的，所述控制组件经由同样的链路将各个部件的控制指令下发给水下的设备，实现对水下机器人的控制。采用这样的数据传输组件，仅需要一根光纤即可实现对多种水下设备产生的水下数据进行采集和控制指令的传输，极大的节约成本。

同时，如果用户有更改水下遥控机器人搭载的水下部件的需求，需要增加水下通信设备，并不需要额外增加光纤，而是增加一个与之唯一对应的转换通信模块即可，成本低廉。

此外，因为水下遥控机器人可能会下潜至数千米的深度，采用光纤通信，通信效率高且质量可靠。

在本发明的一些实施例中，所述控制组件包括：

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)和上位机，

所述可编程逻辑控制器连接所述上位机；

所述可编程逻辑控制器被配置为执行如下步骤中的至少一步：

获取所述水上数据和所述水下数据中的至少一者并确定来源，处理得到处理数据并发送给所述上位机；

获取控制指令，基于所述控制指令对应的水上部件或水下部件，匹配对应的所述转换通信模块或所述IO板卡并下发所述控制指令；

所述上位机被配置为执行如下步骤中的至少一步：

获取所述处理数据；

接收所述控制指令发送给所述可编程逻辑控制器。

通过所述可编程逻辑控制器和所述上位机的配合，各司其职，实现对所述水下遥控机器人的数据采集与监控，保障所述数据采集与监控系统的运行效率和准确性。

可选的，所述可编程逻辑控制器和所述上位机之间通过以太网实现实时通讯，当所述可编程逻辑控制器只选用以太网接口时，大大简化了所述可编程逻辑控制器的组成，节约空间，简化了系统的复杂度，同时使系统的可扩展性大大提升。

为便于本领域技术人员更多了解所述控制组件的功能，举例说明如下：

所述上位机被配置为以数据波形或是状态量的形式显示所述处理数据，便于用户掌握水下遥控机器人的状态。

所述可编程逻辑控制器处理得到处理结果的步骤包括：

算法分析所述水上数据或所述水下数据，基于分析结果，判断所述水下部件或所述水上部件是否处于异常状态得到处理结果，如果处于异常状态，发送所述处理结果至所述上位机并触发报警；相应的，所述上位机被配置为接收所述处理结果并保存，同时显示所述报警，便于用户查看、分析。

所述上位机配置有分级账号，不同的所述分级账号对应不同的权限。例如：普通用户账号具有获得所述数据采集与监控系统的基本使用功能，高级用户账户在基本使用功能的基础上，还可以使用水下遥控机器人的先进自动控制功能；用户级账号一般为客户使用，在用户账号登陆的情况下，不能更改系统级的配置参数，不能访问Windows的桌面，防止用户误操作修改了系统配置或者保存在Windows中的可编程逻辑控制器中的参数文件而导致水下遥控机器人工作异常，管理员账户享有全部的使用权限，可以执行全部权限的操作。

可选的，所述上位机配置有基于Wonderware InTouch平台的人机交互软件，方便用户对机器人的控制和状态监控。前述上位机的功能也可以通过所述人机交互软件实现。其中，所述Wonderware InTouch平台由施耐德推出的人机交互软件平台，可以在Windows系统上设计并运行人机交互软件。

在本发明的一些实施例中，所述转换通信模块具有独立编号和与之对应的唯一IP地址，所述独立编号对应指定水下部件；

所述可编程逻辑控制器配置有各种水下部件对应的驱动程序，根据所述转换通信模块的IP地址调用对应的驱动程序，获取来自指定水下部件的水下数据或向其下发所述控制指令。

这里，所述驱动程序能够驱动对应部件的全部功能，包括但不限于解析来自对应部件的数据或处理发送给对应部件的控制指令。所述驱动程序和对应部件的通信协议匹配。当系统配置完成后，所述独立编号和与其对应的水下部件的对应关系特定且不能更改，所述转换通信模块IP地址唯一且不能更改，从而所述可编程逻辑控制器能够调用对应的驱动程序正确解析相应的通信数据。通过上述方法，保证了系统在使用过程中可以进行自由快速的配置，而不需要反复更改程序。

本领域技术人员能够理解，所述的各种水下部件不仅包括已经搭载于所述水下遥控机器人上的水下部件，还包括可能搭载于所述水下遥控机器人上的水下部件，也就是说，所述可编程逻辑控制器被配置成一个标准化的可编程逻辑控制器，根据搭载的水下部件的不同，调用相应的驱动程序即可，无需反复修改可编程逻辑控制器，节约成本。

所述可编程逻辑控制器通过IP地址能够确定特定的转换通信模块，而特定的转换通信模块又与特定水下部件唯一对应，当需要增加或减少所需水下部件时，只需要在水下遥控机器人本体上增加或移除对应的水下模块(参考图5，其中虚线框表示移除)，同时增加或移除与该模块对应的转换通信模块即可，不需要修改软件，使得水下部件在拓展时方便易操作。

如图6所示，在本发明的一些实施例中，所述IO模块具有指定IP地址，所述IO板卡具有指定卡槽地址；

所述可编程逻辑控制器配置有各种水上部件对应的驱动程序，这里，所述可编程逻辑控制器配置有指定水上部件与指定IP地址和指定IP地址上的指定卡槽地址的对应关系；

所述可编程逻辑控制器根据所述IO模块的IP地址和其上的所述IO板卡的卡槽地址，调用对应的驱动程序，获取所述水上数据或下发所述控制指令。

需要说明的是，这样的各种水上部件包括所有的已知水上部件，也就说，所述可编程逻辑控制器中集成了所有水上部件的驱动程序，可以说，所述可编程逻辑控制器被配置成一个标准化的可编程逻辑控制器，根据搭载的水上部件的不同，调用相应的驱动程序即可，无需反复修改可编程逻辑控制器，节约成本。这样的设计方式让系统更为标准化，同时如果客户有改变水上部件配置的需求，也不需要更改软件，可以大大提高扩展的便利性，维护方便。

本领域技术人员能够理解，根据指定IP地址、指定卡槽地址能够确定指定的水上部件，每一水上部件都会有对应的IO模块和对应的IO板卡与之通信，一旦水上部件与对应的IO板卡通信，IO板卡即可将对应的数据实时与可编程逻辑控制器进行交互，可编程逻辑控制器可以通过I/O网络得知数据源的IP地址，同时也通过数据得知该数据来源的板卡卡槽地址，即可自动得知该水上部件的功能并调用驱动程序进行数据处理。通过这样的方法实现了水上部件数据的自动解析，而不需要进行额外的配置。所述驱动程序能够驱动对应部件的全部功能，包括但不限于解析来自对应部件的数据或处理发送给对应部件的控制指令。所述驱动程序和对应部件的通信协议匹配。

参考图7，在系统实际运用过程中，只需要根据客户的实际需求按照正确位置连接对应的水上部件或IO模块即可，可扩展性强，简单方便。可编程逻辑控制器能够依据数据地址的是能情况自动启用或禁用对应的水上部件的通信功能。如果只是移除IO模块上的某一个部件，则用占位空白IO板卡代替该槽位，占位空白板卡可以起到节约成本和保留槽位的作用，同时使整个系统更为标准化。如果某个IO模块上的所有水上部件全部移除，则可以将整个IO模块移除，可编程逻辑控制器会因为检测不到对应IP地址的数据而禁用掉对应IO模块上水上部件的全部功能。

在本发明的一些实施例中，所述控制组件还包括控制台，所述控控制台上设置有物理硬件模块，所述物理硬件模块用于下发控制指令；

所述可编程逻辑控制器连接所述控制台，被配置为执行以下步骤：

当所述控制指令来自所述上位机时，同步所述控制指令到所述物理硬件模块；

当所述控制指令来自所述物理硬件模块时，同步所述控制指令到所述上位机。

通过设置控制台，用户不仅可以通过上位机进行系统控制，也可以通过操作控制台上的物理硬件模块进行系统控制，实现控制指令的多路径输入，即便有一路出现故障，也能够对所述水下遥控机器人进行控制。在所述控制台和所述上位机之间同步控制指令，能够保障在多路径控制的情况下，避免控制紊乱。

此外，比较所述物理硬件模块下发的控制指令和同步至所述上位机的控制指令，如果比较结果不一致，则无需检查所述物理硬件模块，就可以判断所述物理硬件模块发生故障，迅速掌握物理硬件模块的状态；如果比较结果一致，而对应的水上部件或水下部件的状态异常，则水上传输子系统或水下传输子系统或部件本身故障，用户可以根据工作需要选择适宜的应对方案。

本领域技术人员公知，当可编程逻辑控制器长时间断电，可能导致保存在其中的参数和程序丢失。尽管部分可编程逻辑控制器可以将程序保存在内部物理存储器上从而保证程序不丢失，但是这种方法需要由一定PLC使用基础的人员完成，且在每次更改参数后，都需要用户主动将参数从PLC处理器向物理存储器上备份，操作非常麻烦，并不方便由普通客户来做。本发明的实施例提出一种简单的方法，解决该问题。

具体的，在本发明的一些实施例中，所述上位机被配置为执行以下步骤：

设置针对所述可编程逻辑控制器的参数，保存所述参数及其设置时间，同步所述参数至所述可编程逻辑控制器；可选的，通过人机交互软件进行参数设置，实现系统参数可配置化；可选的，所述参数以CSV文件保存在所述上位机中，所述CSV文件是一种逗号分隔值格式的文件，其文件以纯文本的格式存储表格数据；

当所述可编程逻辑控制器中的所述参数丢失或出现错误，基于所述设置时间调用适宜的所述参数再次同步所述参数至所述可编程逻辑控制器。

这里，所述参数丢失的原因可以是PLC长时间断电，所述参数出现错误的原因可以是非法或误操作造成参数被更改。

进一步的，上位机中保存的参数文件，设置了管理员级别访问权限，不允许普通用户随意更改，也可以防止在正常作业时因为误操作导致意外修改了参数配置。

本发明实施例的技术方案，通过将参数保存在上位机中，保障了系统的参数不丢失；同时保存设置时间，在系统运行过程中，用户可以按照时间节点选择不同时期的参数，将需要的参数通过上位机同步到PLC中，且不会影响系统的正常运行。

如图8所示，在本发明的一些实施例中，所述上位机包括：

领航员计算机和副领航员计算机；其中，可选的，领航员计算机用于控制操作，副领航员计算机用于数据记录和状态监测，本领域技术人员应该理解，互换领航员计算机和副领航员计算机的功能也是可行的；

所述领航员计算机包括第一数据库服务，

所述第一数据库服务被配置成与所述可编程逻辑控制器进行数据通信；

所述副领航员计算机包括第二数据库服务，

所述第二数据库服务被配置成与所述第一数据库服务保持同步；

所述副领航计算机还被配置成与外部进行串行通信，并通过所述第二数据库服务将串行通信数据同步至所述第一数据库服务。

可选的，所述第一数据库服务和所述第二数据库服务均是ABCIP数据库服务(ABCIP数据库是Wonderware InTouch包含的一种数据库服务，主要负责实现人机交互软件与PLC之间的数据通信)。

这样的技术方案，采用两台计算机同时完成水下遥控机器人的数据采集与监控，可以应对深海复杂的作业需求。

又，领航员计算机管理第一数据库服务与PLC通信，副领航员计算机的第二数据库服务保持与第一数据库服务同步，不直接参与PLC通信。副领航员计算机管理串行通讯端口的数据交互，通讯数据通过副领航员计算机的第二数据库服务同步至领航员的计算机的第一数据库服务中，通过所述第一数据库服务传输至PLC实现外部串行数据的采集和控制。通过分别操作数据库服务和串行通讯端口的方法，避免了两台计算器同时操作数据库中同一数据或者串行通讯同一端口却又因操作时序的问题导致的数据交互紊乱，可以保证两台控制计算机和数据库、通信端口的正常有序工作。

进一步的，领航员计算机与副领航员计算机被配置的人机交互软件完全一致，所述人机交互软件本身又通过自动识别计算机的IP地址和计算机名称来驱动软件自动运行不同的功能模块。这样的技术方案，采用一套软件可以降低系统的维护成本；同时保证了人机交互软件的界面和操作完全一致；使领航员和副领航员，或者多个副领航员交换作业位置，无需重新熟悉操作界面，可以降低操作员的作业难度，积极应对海底复杂的作业工况。此外，同一套软件能能够有效防止通信接口冲突，保障通信稳定可靠。

如图9所示，在本发明的一些实施例中，所述上位机还包括：

运维计算机，被配置为连接船用网络和控制网络；这里，所述运维计算机主要负责部分第三方设备的驱动；

所述船用网络连接互联网，

所述控制网络连接所述领航员计算机、所述副领航员计算机和所述可编程逻辑控制器。

这样的设置，通过互联网，技术支持可以通过远程访问控制运维计算机，又因为运维计算机和领航员计算机、副领航员计算机处在同一个控制网络中，技术支持可以通过操作运维计算机，远程操作领航员计算机和副领航员计算机，达到远程控制整个系统的功能。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下遥控机器人的数据采集与监控系统，其特征在于，包括：

水下部件通信子系统和控制组件；

所述水下部件通信子系统包括：

至少一个水下模块，所述至少一个水下模块被配置为与所述水下遥控机器人的水下部件一一对应并通信；

至少一个转换通信模块，被配置为与所述至少一个水下模块一一对应，且通过I/O网络与所述控制组件通信；

数据传输组件，被配置为连接所述至少一个水下模块和所述至少一个转换通信模块；

所述控制组件被配置成执行以下步骤：

通过所述水下部件通信子系统获取水下数据，基于所述转换通信模块确定所述水下数据的来源；或

接收控制指令，基于所述控制指令对应的水下部件，匹配对应的所述转换通信模块并下发所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的数据采集与监控系统，其特征在于，还包括水上部件通信子系统，包括：

IO模块，所述IO模块通过所述I/O网络与所述控制组件通信；

IO板卡，设置在所述IO模块上，被配置为与指定水上部件对应并通信；

所述控制组件被配置成执行以下步骤：

通过所述水上部件通信子系统获取水上数据，基于所述IO模块和所述IO板卡确定所述水上数据的来源；或

接收控制指令，基于所述控制指令对应的水上部件，匹配对应的所述IO模块和所述IO板卡并下发所述控制指令。

3.根据权利要求1所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述数据传输组件包括：

水下光电转换单元，与所述至少一个水下模块连接；

水上光电转换单元，与所述至少一个转换通信模块连接；

光纤，连接所述水下光电转换单元和所述水上光电转换单元；

所述光纤被配置为利用波分复用技术传输来自不同所述水下部件的数据和向不同所述水下部件下发的控制指令。

4.根据权利要求1～3任一项所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述控制组件包括：

可编程逻辑控制器和上位机，

所述可编程逻辑控制器连接所述上位机；

所述可编程逻辑控制器被配置为执行如下步骤中的至少一步：

获取所述水上数据和所述水下数据中的至少一者并确定来源，处理得到处理数据并发送给所述上位机；

获取控制指令，基于所述控制指令对应的水上部件或水下部件，匹配对应的所述转换通信模块或所述IO板卡并下发所述控制指令；

所述上位机被配置为执行如下步骤中的至少一步：

获取所述处理数据；

接收所述控制指令发送给所述可编程逻辑控制器。

5.根据权利要求4所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述转换通信模块具有独立编号和与之对应的唯一IP地址，所述独立编号对应指定水下部件；

所述可编程逻辑控制器配置有各种水下部件对应的驱动程序，根据所述转换通信模块的IP地址，调用对应的驱动程序，获取来自指定水下部件的水下数据或向其下发所述控制指令。

6.根据权利要求4所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述IO模块具有指定IP地址，所述IO板卡具有指定卡槽地址；

所述可编程逻辑控制器配置有各种水上部件对应的驱动程序，所述可编程逻辑控制器根据所述IO模块的IP地址和其上的所述IO板卡的卡槽地址，调用对应的驱动程序，获取所述水上数据或下发所述控制指令。

7.根据权利要求4所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述控制组件还包括控制台，所述控控制台上设置有物理硬件模块，所述物理硬件模块用于下发控制指令；

所述可编程逻辑控制器连接所述控制台，被配置为执行以下步骤：

当所述控制指令来自所述上位机时，同步所述控制指令到所述物理硬件模块；

当所述控制指令来自所述物理硬件模块时，同步所述控制指令到所述上位机。

8.根据权利要求4所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述上位机被配置为执行以下步骤：

设置针对所述可编程逻辑控制器的参数，保存所述参数及其设置时间，同步所述参数至所述可编程逻辑控制器；

当所述可编程逻辑控制器中的所述参数丢失或出现错误，基于所述设置时间调用适宜的所述参数再次同步所述参数至所述可编程逻辑控制器。

9.根据权利要求4所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述上位机包括：

领航员计算机和副领航员计算机，

所述领航员计算机包括第一数据库服务，

所述第一数据库服务被配置成与所述可编程逻辑控制器进行数据通信；

所述副领航员计算机包括第二数据库服务，

所述第二数据库服务被配置成与所述第一数据库服务保持同步；

所述副领航计算机还被配置成与外部进行串行通信，并通过所述第二数据库服务将串行通信数据同步至所述第一数据库服务。

10.根据权利要求9所述的数据采集与监控系统，其特征在于，所述上位机还包括：

运维计算机，被配置为连接船用网络和控制网络，

所述船用网络连接互联网，

所述控制网络连接所述领航员计算机、所述副领航员计算机和所述可编程逻辑控制器。