CN111426438A - 一种水下机器人舱体漏水检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人舱体漏水检测装置，包括通信连接的水下控制单元和岸上控制单元，还包括：至少两个检测部，用于分通道采集漏水信息并产生电压信号；检测单元，电性连接所述检测部，用于接收电压信号并经放大、滤波后通过电压采集电路判断得到一漏水判断信号并发送至所述水下控制单元；水下控制单元电性连接检测单元，接收漏水判断信号并根据该漏水判断信号产生漏水报警信号并发送至岸上控制单元。采用上述方案的水下机器人舱体漏水检测装置，可以根据空间大小灵活选择检测部且可分别安装检测部和检测单元的舱体漏水检测装置，解决舱体漏水检测装置体积大无法安装或无法大量安装的缺陷，同时有效提高报警正确率。

Description

一种水下机器人舱体漏水检测装置

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，尤其涉及一种水下机器人舱体漏水检测装置。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。由于水下机器人运行的环境复杂，其舱体的可靠密封是其正常工作及安全的前提，因此，漏水检测装置是水下机器人安全保障的重要部分。

如专利文献CN201821505950所述的一种水下机器人水密舱的漏水检测装置，其漏水检测装置整体放置于水密舱的最低端，与水面监控终端连接。但其结构简单，无法进一步解决目前现有的水下机器人舱体漏水检测装置存在的以下缺点：一是体积大无法安装在狭小的密封的空间里；二是检测不准确导致误报；三是安装困难。

发明内容

为解决至少一个上述技术问题，本发明提供了一种水下机器人舱体漏水检测装置，可以根据空间大小灵活调整检测部且可仅安装检测部于待检测位置，解决舱体漏水检测装置体积大无法安装或无法大量安装的缺陷，同时有效提高报警正确率。

为实现上述目的，本发明公开了一种水下机器人舱体漏水检测装置，包括通信连接的水下控制单元和岸上控制单元，还包括：

至少两个检测部，用于采集漏水信息并产生电压信号；

检测单元，电性连接所述检测部，用于接收电压信号并经放大、滤波后通过一电压采集电路产生一漏水判断信号并发送至所述水下控制单元；

所述水下控制单元电性连接检测单元，用于接收漏水判断信号并根据该漏水判断信号产生漏水报警信号并发送至岸上控制单元，以便于岸上工作人员根据漏水报警信号进行调度和工作调整；

进一步地，所述检测部设于所述水下机器人舱体内待检测部位，所述检测部与所述检测单元分离设置，具体的，至少两个所述检测部分散安装于所述舱体底部或其他容易漏水的部位，而将所述检测单元安装于所述水下机器人舱体内部其他空闲位置，以全面检测舱体漏水情况并返回至检测单元，实现可以全方位检测舱体漏水情况，同时可根据舱体空间情况分别安装检测部和检测单元，解决舱体空间紧张的问题。

进一步地，所述检测单元还包括：

一模拟开关电路，电性连接所述检测部及水下控制单元，用于根据水下控制单元的选择信号选择检测通道并将采集到的电压信号输出；

一运算放大电路，电性连接所述模拟开关电路，用于接收所述模拟开关电路发送的电压信号并输出放大的电压信号；

一滤波电路，电性连接所述运算放大电路及电压采集电路，用于过滤电压信号中的干扰信号；

一电压采集电路，电性连接所述滤波电路和水下控制单元，用于接收所述滤波电路输出的电压信号、检测判断是否漏水并产生一漏水判断信号，以便于水下控制单元根据该漏水判断信号作出决策。

进一步地，所述模拟开关电路还包括一信号发生电路，电性连接所述水下控制单元，用于根据所述水下控制单元的驱动信号产生一基础电压信号发送至所述模拟开关电路，并将所述基础电压作为安全状态的参考电压。

进一步地，所述模拟开关电路还包括：

至少一模拟开关元件，每一所述模拟开关元件U2通过引接转接头接插件J1挂载至少两个检测部，以接收水下控制单元的选择信号导通采集通道选择不同检测部实现漏水采集。

进一步地，所述检测部还包括一壳体，所述壳体上沿长度方向均匀分布有多个镂空，所述壳体内设有导体，该导体接触空气或水会引起阻性的不同，所述壳体大小、形状可灵活调整。

进一步地，所述运算放大电路采用由反向放大器U1A、同向放大器U1B、反向放大器U1CA组成的运算放大电路，所述同向放大器U1B、反向放大器U1CA的输出端分别连接单向二极管D2、D5，以确保输出正电压。

进一步地，所述滤波电路采用由电阻R4、电容C2、电阻R5、电容C3组成的二级RC滤波电路。

进一步地，所述信号发生电路包括MOS管Q1、三极管Q2、电阻R7、R9、R11及电容C1，MOS管Q1的源极连接一供电电源5，栅极连接三极管Q2的集电极，漏极连接电容C1后输出，MOS管Q1的源极和栅极之间设有分压电阻R7；三极管Q2的基极经电阻R9连接水下控制单元以接收控制信号PWM，三极管Q2的基极和发射极之间连接电阻R12，发射极接地，电容C1输入端连接一分压电阻R11，电阻R11的另一端接地。

进一步地，所述导体为铜柱，但不限于铜柱，也可选用其他适用于水下的耐锈蚀的导电材料。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

利用本发明的水下机器人舱体漏水检测装置，通过所述检测部采集漏水信号并产生一电压信号，该电压信号经运算放大电路、滤波电路发送至电压采集电路产生一漏水判断信号发送至水下控制单元；当检测部检测到漏水时，检测部中导体的阻值随漏水程度减小，从而改变运算放大电路的放大倍数，水下控制单元根据电压采集电路输出的漏水判断信号输出漏水报警信号，并通过有线通信或无线通信将该漏水报警信号发送至岸上控制单元，通过上述系统有效提高报警正确率。

本发明的水下机器人舱体漏水检测装置可以根据空间来选择安放检测装置的大小、形状，把检测部和检测单元分开安装，从而解决了体积大无法安装的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例水下机器人舱体漏水检测装置结构示意框图；

图2为本发明实施例优选模拟开关电路和信号转换电路结构示意图；

图3为本发明实施例的优选运算放大电路和滤波电路结构示意图；

图4为本发明实施例的优选检测部结构示意图；

图5为本发明实施例的优选检测部侧面结构示意图。

其中：1、检测部；2、检测单元；3、水下控制单元；4、岸上控制单元；11、壳体；12、导体；21、模拟开关电路；211、信号发生电路；22、运算放大电路；23、滤波电路；24、电压采集电路；5、电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明实施例水下机器人舱体漏水检测装置结构示意框图，参考图1所示的水下机器人舱体漏水检测装置包括通信连接的水下控制单元3和岸上控制单元4，还包括：至少两个检测部1，检测部1包括壳体11，沿长度方向均匀分布有多个镂空，壳体11内设有两根铜柱；检测单元2，包括依次串联的模拟开关电路21、运算放大电路22、滤波电路23及电压采集电路24，模拟开关电路21、电压采集电路24还电性连接水下控制单元3；模拟开关电路21包括：信号发生电路211、至少一模拟开关元件U2，信号发生电路211电性连接水下控制单元3；每一所述模拟开关元件U2通过引接转接头接插件J1挂载至少两个检测部1；

其中，检测部1采集漏水信息并产生电压信号；模拟开关电路21接收水下控制单元3的选择信号导通检测通道，每一检测通道对应一检测部1；同时信号发生电路211根据水下控制单元3的控制信号产生一基础电压，提供给模拟开关电路21并作为安全状态的参考电压；模拟开关电路21将检测部1采集到的电压信号并发送给运算放大电路22，运算放大电路22接收该电压信号并输出放大的电压信号；该电压信号经滤波电路23发送至电压采集电路24，电压采集电路24接收滤波电路23输出的过滤后的电压信号、检测判断是否漏水并产生一漏水判断信号并发送至水下控制单元3，水下控制单元3根据该漏水判断信号产生相应漏水报警信号并发送至岸上控制单元4，以便于岸上工作人员根据漏水报警信号进行调度和工作调整。本实施例的至少两个检测部1分散安装于水下机器人舱体底部或其他容易漏水的部位，而将检测单元2安装于水下机器人舱体内部其他空闲位置，以全面检测舱体漏水情况并返回至检测单元2，实现可以全方位检测舱体漏水情况，同时可根据舱体空间情况分别安装检测部和检测单元，解决舱体空间紧张的问题，也可以根据空间的大小裁剪检测部的大小。

图2为本实施例模拟开关电路和信号转换电路结构示意图，参考图2所示的模拟开关电路包括信号发生电路211、信号转换电路、模拟开关电路21；信号发生电路211包括MOS管Q1、三极管Q2、电阻R7、R9、R11及电容C1，MOS管Q1的源极连接一供电电源，栅极连接三极管Q2的集电极，漏极连接电容C1后输出，MOS管Q1的源极和栅极之间设有分压电阻R7；三极管Q2的基极经电阻R9连接水下控制单元3以接收控制信号PWM，三极管Q2的基极和发射极之间连接电阻R12，发射极接地，电容C1输入端连接一分压电阻R11，电阻R11的另一端接地。水下控制单元3根据控制信号PWM控制三极管Q2的导通与否，从而控制MOS管Q1的通断，将信号发生电路211电源电压转换成基础电压发送至模拟开关电路21；采用本实施例模拟开关电路21，将检测部1的两根铜柱分别引接转接头接插件J1的引脚1、引脚2，另一检测部1的两根铜柱分别引接转接头接插件J1的引脚3、引脚4，同时，引脚1和引脚3均连接信号发生电路211的输出端，为导体12铜柱提供一稳定的参考电压。

模拟开关元件U2的引脚6、引脚7分别是通道1和通道2，引脚5是选择信号的输入端，引脚1是模拟开关元件U2的输出端，其工作原理为：水下控制单元3通过模拟开关元件U2的引脚5选择采集通道1或通道2的漏水情况，模拟开关元件U2通过转接头插接件J1接收检测部1采集到的电压信号并发送至运算放大电路22的输入端。

图3为本实施例的运算放大电路和滤波电路结构示意图，参考图3所示的运算放大电路22采用由反向放大器U1A、同向放大器U1B、反向放大器U1CA组成的运算放大电路22，所述同向放大器U1B、反向放大器U1CA的输出端分别连接单向二极管D2、D5，以确保输出正电压，运算放大电路22输出的信号经过R4、C2和R5、C3组成二级RC滤波后滤除干扰信号，保证送入电压采集电路24的电压信号可靠稳定。

图4、图5为本实施例检测部结构示意图，参考图4-5所示的检测部1，检测部1包括壳体11，沿长度方向均匀分布有多个镂空，壳体11内设有两根铜柱，将检测部1一面用胶带封装，防止其他东西掉落短接铜柱影响检测结果，将检测部另一面紧挨所述水下机器人舱体筒壁底部放置；当检测部1检测到水时，漏水情况越严重，检测部1中的导体12之间阻值越小，从而改变运算放大电路22的放大倍数，电压信号越强。

采用本实施例的漏水检测装置进行漏电测试，未漏水情况下的电压<0.1V，漏水情况下的电压>0.5V，因此，可以基于此作为依据直接判断舱体内是否漏水，也可以根据电压值偏离阈值电压情况，判断漏水程度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种水下机器人舱体漏水检测装置，包括通信连接的水下控制单元和岸上控制单元，其特征在于，还包括：

至少两个检测部，用于采集漏水信息并产生电压信号；

检测单元，电性连接所述检测部，用于接收电压信号并经放大、滤波后通过一电压采集电路产生一漏水判断信号并发送至所述水下控制单元；

所述水下控制单元电性连接检测单元，用于接收漏水判断信号并根据该漏水判断信号产生漏水报警信号发送至所述岸上控制单元。

2.如权利要求1所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于：所述检测部设于所述水下机器人舱体内待检测部位，所述检测部与所述检测单元分离设置。

3.如权利要求1或2所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述检测单元还包括：

一模拟开关电路，电性连接所述检测部及水下控制单元，用于根据水下控制单元的选择信号选择检测通道并将采集到的电压信号输出；

一运算放大电路，电性连接所述模拟开关电路，用于接收所述模拟开关电路发送的电压信号并输出放大的电压信号；

一滤波电路，电性连接所述运算放大电路及电压采集电路，用于过滤电压信号中的干扰信号；

一电压采集电路，电性连接所述滤波电路和水下控制单元，用于接收所述滤波电路输出的电压信号、检测判断是否漏水并产生一漏水判断信号。

4.如权利要求3所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述模拟开关电路还包括一信号发生电路，电性连接所述水下控制单元，用于根据所述水下控制单元的驱动信号产生一基础电压信号发送至所述模拟开关电路，并将所述基础电压作为安全状态的参考电压。

5.如权利要求4所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述模拟开关电路进一步包括：

至少一模拟开关元件，每一所述模拟开关元件U2通过引接转接头接插件J1挂载至少两个检测部，以接收水下控制单元的选择信号导通采集通道选择不同检测部实现漏水采集。

6.如权利要求1所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述检测部还包括一壳体，所述壳体上沿长度方向均匀分布有多个镂空，所述壳体内设有导体。

7.如权利要求3所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述运算放大电路采用由反向放大器U1A、同向放大器U1B、反向放大器U1CA组成的运算放大电路，所述同向放大器U1B、反向放大器U1CA的输出端分别连接单向二极管D2、D5。

8.如权利要求3所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述滤波电路采用由电阻R4、电容C2、电阻R5、电容C3组成的二级RC滤波电路。

9.如权利要求4所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述信号发生电路包括MOS管Q1、三极管Q2、电阻R7、电阻R9、电阻R11及电容C1，MOS管Q1的源极连接一供电电源，栅极连接三极管Q2的集电极，漏极连接电容C1后输出，MOS管Q1的源极和栅极之间设有分压电阻R7；三极管Q2的基极经电阻R9连接水下控制单元以接收控制信号PWM，三极管Q2的基极和发射极之间连接电阻R12，发射极接地，电容C1输入端连接一分压电阻R11，电阻R11的另一端接地。

10.如权利要求6所述的水下机器人舱体漏水检测装置，其特征在于，所述导体为铜柱。

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