CN111504375B - 一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统和监控保护方法 - Google Patents

一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统和监控保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统和监控保护方法，包括总电源、RCD、AC/DC、电压监控模块、电流监控模块、漏水监测模块、电缆绝缘检测模块、总控模块、急停按钮、涉水电缆和若干子电系统。可通过RCD对水下机械臂电系统进行漏电保护；可通过AC/DC将外部输入的220V高电压隔离变换成低电压；可通过电压、电流监控模块实时监控电系统是否出现过压、过流、欠压、欠流等情况；可通过漏水检测传感器实时监控水下带电模块所在的密闭空间的密封措施是否有效；可通过熔断保护模块，在出现故障时，对各子电系统进行自我熔断和故障隔离；可通过电缆绝缘检测模块检查涉水电缆是否存在因绝缘层老化、磨损等原因造成绝缘性能下降的情况。

Description

一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统和监控保护 方法
技术领域
本发明涉及水下机器人用电安全领域，特别涉及一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统和监控保护方法。
背景技术
水下机械臂等水下机器人在水下工作时，面临用电安全的问题。特别是当水下机械臂用来辅助或训练人员，从而需要接触人体时，用电安全尤为重要。
现有水下机械臂的用电安全主要是通过对结构体采取防水、密封等措施，来隔绝水和带电设备的直接接触，从而间接保证系统用电安全。但由于老化、磨损或固有缺陷等原因，导致密封、防水等措施失效时，仍然存在人员触电及系统烧毁的风险。目前，也有较先进的系统增加了漏水检测措施——向密封舱内充气增压，通过检测舱内气压变化来判断舱体防水、密封措施是否有效。但压力检测系统复杂，对舱体结构要求非常高，且难以适用于电系统中的电缆、接插件以及较为零散的部件。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统和监控保护方法，解决水下机械臂用电安全问题。
为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明公开了一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，包括总电源、RCD、AC/DC、电压监控模块、电流监控模块、漏水监测模块、电缆绝缘检测模块、总控模块、急停按钮、涉水电缆和若干子电系统，其中：
所述总电源连接外部供电接口，用于为水下机械臂提供供电以及保护地；
所述RCD连接所述总电源和AC/DC，用于通过检测机械臂电系统的剩余电流进而对机械臂电系统进行漏电断路保护；
所述AC/DC连接所述RCD和电压监控模块，用于将外部输入电压转换为机械臂电系统所需电压；
所述电压监控模块连接所述AC/DC和电流监控模块，用于监测机械臂电系统水下部分的电压；
所述电流监控模块连接所述电压监控模块和若干子电系统，用于监测若干所述子电系统的电流；
所述漏水监测模块连接所述总控模块和若干子电系统，用于监测水下机械臂水下密闭空间的漏水情况；
所述电缆绝缘检测模块连接所述总控模块和涉水电缆，用于检测所述涉水电缆的绝缘性能；
所述急停按钮连接所述总控模块，用于实现监控人员对机械臂电系统进行紧急断电操作；
所述总控模块连接所述急停按钮，用于对机械臂电系统进行紧急断电；
所述总控模块连接所述电压监控模块、电流监控模块、电缆绝缘检测模块和漏水监测模块，用于采集上述各模块的监控/监测信息并向相应模块发送监控/监测指令；
所述总控模块连接水下机械臂的中央控制系统，用于接收所述中央控制系统指令并向所述中央控制系统发送状态信息；
所述总控模块通过通信总线连接若干所述子电系统，用于对若干所述子电系统进行控制指令的发送以及驱动、控制、传感器信息采集；
所述总控模块连接所述AC/DC，用于采集所述AC/DC的电压、电流及AC/DC工作状态信息并向所述AC/DC发送控制指令；
所述涉水电缆连接机械臂电系统的各部分，用于完成供电和信息传输。
进一步的，每个所述子电系统包括熔断保护模块、子电源模块、驱动模块、传感器类功能模块和控制模块，其中：
所述熔断保护模块通过所述涉水电缆连接所述子电源模块和电流监控模块，用于当机械臂电系统出现短路等故障造成大电流时对出现故障的相应子电系统进行热熔断保护和故障隔离；
所述子电源模块连接所述熔断保护模块、驱动模块、控制模块和传感器类功能模块，用于为所述驱动模块、控制模块和传感器类功能模块供电；
所述控制模块连接所述驱动模块、子电源模块、传感器类功能模块和总控模块，用于采集所述驱动模块、子电源模块、传感器类功能模块反馈的状态信息并发送所述总控模块的控制指令；
所述驱动模块连接所述控制模块和子电源模块，用于接收所述控制模块的控制指令并驱动水下机械臂的相应关节动作；
所述传感器类功能模块连接所述控制模块和子电源模块，用于所述水下机械臂本体位姿和周围环境的测量感知功能。
进一步的，每个所述子电系统还包括漏水检测传感器，所述漏水检测传感器通过所述涉水电缆连接所述漏水监测模块，用于监测水下机械臂各密闭空间漏水情况。
进一步的，所述涉水电缆由线缆和接插件组成，所述线缆采用防水软电缆，由外至内包括绝缘层、金属屏蔽层和若干相互绝缘的芯线；所述接插件为水密接插件。
进一步的，各段所述涉水电缆之间的所述金属屏蔽层通过所述接插件内部若干触点进行导通连接，组成电缆金属屏蔽层线路，所述电缆金属屏蔽层线路与所述接插件壳体及所述保护地之间在机械臂电系统水下部分加电前绝缘；
所述涉水电缆的所有所述接插件壳体通过若干所述芯线进行导通连接，单点接入所述保护地，确保接插件外壳进行良好的接地。
进一步的，所述涉水电缆分为通信总线电缆和功率总线电缆，其中：
所述通信总线电缆中可以包含多路不同类型的通信总线，各路所述通信总线的芯线采取双绞、加金属屏蔽层措施，用于防止各路所述通信总线的信号互相干扰；
所述功率总线电缆包含漏水检测传感器回路芯线和功率供电回路芯线，所述漏水检测传感器回路芯线排布于所述功率供电回路芯线外围。
优选的，所述总控模块选用工控机。
优选的，所述RCD选用A9R42225剩余电流断路器。
优选的，所述AC/DC选用N6952A电源隔离变换器。
优选的，所述漏水检测传感器选用定位式漏水检测绳。
本发明另外公开了一种水下机械臂用电安全监控保护方法，使用上述水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统进行监护，主要包含上电前自检和系统工作实时监控两部分：
所述上电前自检内容包括以下步骤：
步骤S11：通过手控总电源开始为机械臂电系统供电；
步骤S12：供配电安全监控单元自检，供配电安全监控单元自检包括总控模块自检、AC/DC自检、电压监控模块自检、电流监控模块自检、漏水监测模块自检和电缆绝缘检测模块自检；
步骤S13：在电系统水下部分上电前，通过电缆绝缘检测模块检测电缆金属屏蔽层线路和保护地的绝缘情况，确保绝缘层绝缘性能良好，无因绝缘层老化、磨损等导致的绝缘性能下降现象；
步骤S14：在供配电安全监控单元内部，通过继电器将电缆金属屏蔽层线路和保护地进行导通连接，使电缆金属屏蔽层线路进行良好的接地；
步骤S15：在电系统水下部分上电前，且电缆金属屏蔽层线路和保护地导通连接后，通过电缆绝缘检测模块检测电缆金属屏蔽层线路和保护地的导通情况，确保电缆金属屏蔽层线路的接地良好，从而使涉水电缆的EMC性能良好；
步骤S16：漏水监测模块通过实时监测漏水检测传感器和功率总线电缆中相关芯线所组成回路的特征阻值，从而判断水下带电模块所在的密闭空间和功率总线电缆是否漏水；
步骤S17：电系统水下部分上电前自检完成；
所述系统工作实时监控包括以下步骤：
步骤S21：启动机械臂电系统水下部分加电程序及实时监控程序；
步骤S22：为机械臂电系统水下部分的传感器类功能模块提供12V供电；
步骤S23：电压监控模块检测机械臂电系统水下部分的12V母线电压是否在正常范围内，电流监控模块检测机械臂电系统水下部分的12V母线电流是否在正常范围内；
步骤S24：为机械臂电系统水下部分的电机、制动器等功率元件提供30V供电；
步骤S25：在水下机械臂系统工作期间，水下机械臂供配电安全监控保护系统实时接收中央控制系统指令，判断是否结束供电；
步骤S26：在水下机械臂系统工作期间，漏水监测模块实时监测涉水电缆是否漏水，如漏水，停止向电系统水下部分供电；
步骤S27：在水下机械臂系统工作期间，漏水监测模块实时监测水下带电模块所在的密闭空间是否漏水，如漏水，则停止向电系统水下部分供电；
步骤S28：电压监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的12V母线电压情况，如出现过压或欠压，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S29：电压监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的30V母线电压情况，如出现过压或欠压，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S30：电流监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的30V母线电流情况，如出现过流或欠流，则停止机械臂向电系统水下部分供电；
步骤S31：电流监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的12V母线电流情况，如出现过流或欠流，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S32：停止为机械臂电系统水下部分30V供电；
步骤S33：停止为机械臂电系统水下部分12V供电。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明提供一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统、监控保护方法。水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统可通过漏电保护模块对水下机械臂电系统进行漏电保护，当检测到系统出现漏电时，可及时进行断路保护；可通过隔离变压模块将外部输入的220V高电压隔离变换成低电压，供电系统水下部分等使用，防止了岸上高压电引入水下低电压系统，确保高电压不会引入水下，从而进一步保证水下人员人身安全；可通过电压、电流监控模块实时监控电系统是否出现过压、过流、欠压、欠流等情况，从而及时发现短路、搭地及堵转等故障情况并采取相应保护措施；可通过漏水检测传感器实时监测水下带电模块所在的密闭空间的密封措施是否有效；可通过熔断保护模块，在出现故障时，对各子电系统进行自我熔断和故障隔离，避免故障单元，甚至是整个电系统烧毁；可通过电缆绝缘检测模块，在系统上电前，检查涉水电缆是否存在因绝缘层老化、磨损等原因造成绝缘性能下降的情况；可通过对涉水电缆的有效设计，实时监测涉水电缆中的线缆、线缆和接插件连接处、接插件的插头和插座处以及水下带电单元所在的密闭空间是否出现漏水情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1为本发明的系统组成及连接关系示意图；
图2为本发明的较佳实例的接插件接点示意图；
图3为本发明的较佳实例的电缆横截面示意图；
图4为本发明的系统上电自检流程示意图；
图5为本发明的系统工作实时监控流程示意图。
【主要符号说明】
1-总电源；
2-RCD；
3-AC/DC；
4-电压监控模块；
5-电流监控模块；
6-漏水监测模块；
7-电缆绝缘检测模块；
8-总控模块；
9-急停按钮；
10-功率总线电缆；
11-漏水检测传感器线路；
12-熔断保护模块；
13-子电源模块；
14-驱动模块；
15-传感器类功能模块；
16-漏水检测传感器；
17-控制模块；
18-电缆金属屏蔽层线路；
19-通信总线电缆；
20-接插件内外层触点；
21-接插件内内层触点；
22-绝缘层；
23-金属屏蔽层；
24-涉水电缆外层芯线；
25-涉水电缆内层芯线。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1-3所示，本发明公开了一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，包括总电源1、RCD2(Residual Current Device，剩余电流装置)、AC/DC3(交流变直流隔离变压器)、电压监控模块4、电流监控模块5、漏水监测模块6、电缆绝缘检测模块7、总控模块8、急停按钮9、涉水电缆和若干子电系统，其中：
所述总电源1连接外部供电接口，用于为水下机械臂提供供电以及保护地；
所述RCD2连接所述总电源1和AC/DC3，用于通过检测机械臂电系统的剩余电流进而对机械臂电系统进行漏电断路保护；本实施例中，所述RCD2选用A9R42225剩余电流断路器，采用电磁式剩余电流检测方式，对所述电系统进行漏电断路保护，检测灵敏度为10mA。
所述AC/DC3连接所述RCD2和电压监控模块4，用于将外部输入电压转换为机械臂电系统所需电压；本实施例中，所述AC/DC3选用N6952A电源隔离变换器，将外部220V交流电隔离转换为30V和12V低压直流电，供系统内部使用，并对输出电流进行限流保护。进一步地，所述AC/DC3的电压和电流信息实时传送给所述总控模块8，接收并执行所述总控模块8相关指令。
所述电压监控模块4连接所述AC/DC3和电流监控模块5，用于监测机械臂电系统水下部分的电压，出现过压和欠压时采取断电保护措施。进一步地，所述电压监控模块4和所述总控模块8连接，将所述电系统水下部分的电压等信息发送给所述总控模块8，接收所述总控模块8的断电等指令信息；
所述电流监控模块5连接所述电压监控模块4和若干子电系统，用于监测若干所述子电系统的电流，出现过流和欠流时采取断电保护措施。进一步地，所述电流监控模块5和所述总控模块8连接，将所述电系统水下部分的电流等信息发送给所述总控模块8，接收所述总控模块8的断电等指令信息。
所述漏水监测模块6连接所述总控模块8和若干子电系统，用于监测水下机械臂各部分(关节、传感器密闭盒等)的漏水情况；本实施例中，由于所述漏水检测传感器回路芯线贯穿所述功率总线电缆10，所述漏水监测模块6还可实时检测所述功率总线电缆10中所述线缆本体、所述线缆和所述接插件连接处、所述接插件的插头和插座连接处是否出现漏水
所述电缆绝缘检测模块7连接所述总控模块8和涉水电缆，用于检测所述涉水电缆的绝缘性能；本实施例中，在所述机械臂电系统水下部分上电前，通过检查所述电缆金属屏蔽层线路18和所述保护地之间的绝缘阻值来确认所述涉水电缆是否存在因绝缘层22老化、磨损等原因造成绝缘层22的绝缘性能下降的情况；
所述急停按钮9连接所述总控模块8，用于实现监控人员对机械臂电系统进行紧急断电操作；当急停按钮9按下时，通知总控模块8对机械臂电系统进行断电。
所述总控模块8连接所述急停按钮9，用于对机械臂电系统进行紧急断电；
所述总控模块8连接所述电压监控模块4、电流监控模块5、电缆绝缘检测模块7和漏水监测模块6，用于采集上述各模块的监控/监测信息并向相应模块发送监控/监测指令；
所述总控模块8连接水下机械臂的中央控制系统，用于接收所述中央控制系统指令并向所述中央控制系统发送状态信息；
所述总控模块8通过通信总线连接若干所述子电系统，用于对若干所述子电系统进行控制指令的发送以及驱动、控制、传感器信息采集；
所述总控模块8连接所述AC/DC3，用于采集所述AC/DC3的电压、电流及AC/DC工作状态信息并向所述AC/DC3发送控制指令；
本实施例中，所述总控模块8选用工控机。所述总控模块8接收并处理水下机械臂中央控制系统指令，并对水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统各模块发送指令。进一步地，所述总控模块8采集供配电及用电安全监控保护系统各模块信息，并将处理后信息发送至中央控制系统指令。
所述涉水电缆连接机械臂电系统的各部分，用于完成供电和信息传输。
进一步的，所述机械臂电系统水下部分为每个机械臂关节设计一个独立的子电系统，每个所述子电系统包括熔断保护模块12、子电源模块13、驱动模块14、传感器类功能模块15(如水下相机、超声波传感器、水深雷达等)和控制模块17，其中：
所述熔断保护模块12通过所述涉水电缆连接所述子电源模块13和电流监控模块5，用于当机械臂电系统出现短路、搭地等故障造成大电流时对出现故障的相应子电系统进行热熔断保护和故障隔离；
所述子电源模块13连接所述熔断保护模块12、驱动模块14、控制模块17和传感器类功能模块15，用于为所述驱动模块14、控制模块17和传感器类功能模块15供电；
所述控制模块17连接所述驱动模块14、子电源模块13、传感器类功能模块15和总控模块8，用于采集所述驱动模块14、子电源模块13、传感器类功能模块15反馈的状态信息并发送所述总控模块8的控制指令；
所述驱动模块14连接所述控制模块17和子电源模块13，用于接收所述控制模块17的控制指令并驱动水下机械臂的相应关节动作；
所述传感器类功能模块15连接所述控制模块17和子电源模块13，用于实现所述水下机械臂本体位姿和周围环境的测量感知功能。
进一步的，每个所述子电系统还包括漏水检测传感器16，所述漏水检测传感器16通过所述涉水电缆连接所述漏水监测模块6，用于监测水下机械臂各密闭空间漏水情况。本实施例中，所述漏水检测传感器16选用定位式漏水检测绳连接所述漏水监测模块6，能够检测出漏水位置。
进一步的，所述涉水电缆由线缆(图3)和接插件(图2)组成，所述线缆采用防水软电缆，由外至内包括绝缘层22、金属屏蔽层23和若干相互绝缘的芯线；所述接插件为水密接插件。本实施例中，各段所述涉水电缆之间的所述金属屏蔽层23通过所述接插件内部若干触点进行导通连接，组成电缆金属屏蔽层线路18，所述电缆金属屏蔽层线路18与所述接插件壳体及所述保护地之间在机械臂电系统水下部分加电前绝缘；
所述涉水电缆的所有所述接插件壳体通过若干所述芯线进行导通连接，单点接入所述保护地，确保接插件外壳进行良好的接地。
进一步的，所述涉水电缆分为通信总线电缆19和功率总线电缆10，其中：
所述通信总线电缆19中可以包含多路不同类型的通信总线，可以理解，所述通信总线的芯线除采取双绞等EMC措施外，视情况可以为各路通信总线增加独立的子金属屏蔽层(图中未标出)，各所述子金属屏蔽层直接连接两端的接插件，用于防止各路所述通信总线的信号互相干扰；
所述功率总线电缆10包含漏水检测传感器回路芯线和功率供电回路芯线，所述漏水检测传感器回路芯线排布于所述功率供电回路芯线外围。
实施例二
参照图4～图5所示，基于同一构思，本发明还提供了一种水下机械臂用电安全监控保护方法，使用上述水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统进行监护，主要包含上电前自检和系统工作实时监控两部分：
所述上电前自检内容包括以下步骤：
步骤S11：通过手控总电源1开始为机械臂电系统供电；
步骤S12：供配电安全监控单元自检，供配电安全监控单元自检包括总控模块8自检、AC/DC3自检、电压监控模块4自检、电流监控模块5自检、漏水监测模块6自检和电缆绝缘检测模块7自检；
步骤S13：在电系统水下部分上电前，通过电缆绝缘检测模块7检测电缆金属屏蔽层线路18和保护地的绝缘情况，确保绝缘层22绝缘性能良好，无因绝缘层22老化、磨损等导致的绝缘性22能下降现象；
步骤S14：在供配电安全监控单元内部，通过继电器将电缆金属屏蔽层线路18和保护地进行导通连接，使电缆金属屏蔽层线路18进行良好的接地；
步骤S15：在电系统水下部分上电前，且电缆金属屏蔽层线路18和保护地导通连接后，通过电缆绝缘检测模块7检测电缆金属屏蔽层线路18和保护地的导通情况，确保电缆金属屏蔽层线路18的接地良好，从而使涉水电缆的EMC性能良好；
步骤S16：漏水监测模块6通过实时监测漏水检测传感器16和功率总线电缆10中相关芯线所组成回路的特征阻值，从而判断水下带电模块所在的密闭空间和功率总线电缆10是否漏水；
步骤S17：电系统水下部分上电前自检完成；
所述系统工作实时监控包括以下步骤：
步骤S21：启动机械臂电系统水下部分加电程序及实时监控程序；
步骤S22：为机械臂电系统水下部分的传感器类功能模块15提供12V供电；
步骤S23：电压监控模块4检测机械臂电系统水下部分的12V母线电压是否在正常范围内，电流监控模块5检测机械臂电系统水下部分的12V母线电流是否在正常范围内；
步骤S24：为机械臂电系统水下部分的电机、制动器等功率元件提供30V供电；
步骤S25：在水下机械臂系统工作期间，水下机械臂供配电安全监控保护系统实时接收中央控制系统指令，判断是否结束供电；
步骤S26：在水下机械臂系统工作期间，漏水监测模块6实时监测涉水电缆是否漏水，如漏水，停止向电系统水下部分供电；
步骤S27：在水下机械臂系统工作期间，漏水监测模块6实时监测水下带电模块所在的密闭空间是否漏水，如漏水，则停止向电系统水下部分供电；
步骤S28：电压监控模块4实时监控机械臂电系统水下部分的12V母线电压情况，如出现过压或欠压，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S29：电压监控模块4实时监控机械臂电系统水下部分的30V母线电压情况，如出现过压或欠压，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S30：电流监控模块5实时监控机械臂电系统水下部分的30V母线电流情况，如出现过流或欠流，则停止机械臂向电系统水下部分供电；
步骤S31：电流监控模块5实时监控机械臂电系统水下部分的12V母线电流情况，如出现过流或欠流，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S32：停止为机械臂电系统水下部分30V供电；
步骤S33：停止为机械臂电系统水下部分12V供电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，包括总电源、RCD、AC/DC、电压监控模块、电流监控模块、漏水监测模块、电缆绝缘检测模块、总控模块、急停按钮、涉水电缆和若干子电系统，其中：
所述总电源连接外部供电接口，用于为水下机械臂提供供电以及保护地；
所述RCD连接所述总电源和AC/DC，用于通过检测机械臂电系统的剩余电流进而对机械臂电系统进行漏电断路保护；
功率总线电缆的金属屏蔽层在正常工作时与保护地良好导通，用于当机械臂电系统漏电时，根据并联电路分流原理，提高所述RCD对于机械臂电系统外漏电的检测精度；
所述AC/DC连接所述RCD和电压监控模块，用于将外部输入电压转换为机械臂电系统所需电压；
所述电压监控模块连接所述AC/DC和电流监控模块，用于监测机械臂电系统水下部分的电压；
所述电流监控模块连接所述电压监控模块和若干子电系统，用于监测若干所述子电系统的电流；
所述漏水监测模块连接所述总控模块和若干子电系统，用于监测水下机械臂各水下密闭空间的漏水情况；
所述电缆绝缘检测模块连接所述总控模块和涉水电缆；
所述急停按钮连接所述总控模块，用于实现监控人员对机械臂电系统进行紧急断电操作；
所述总控模块连接所述急停按钮，用于对机械臂电系统进行紧急断电；
所述总控模块连接所述电压监控模块、电流监控模块、电缆绝缘检测模块和漏水监测模块，用于采集上述各模块的监控/监测信息并向相应模块发送监控/监测指令；
所述总控模块连接水下机械臂的中央控制系统，用于接收所述中央控制系统指令并向所述中央控制系统发送状态信息；
所述总控模块通过通信总线连接若干所述子电系统，用于对若干所述子电系统进行控制指令的发送以及驱动、控制、传感器信息采集；
所述总控模块连接所述AC/DC，用于采集所述AC/DC的电压、电流及 AC/DC工作状态信息并向所述AC/DC发送控制指令；
所述涉水电缆连接机械臂电系统的各部分，用于完成供电和信息传输；
每个所述子电系统包括熔断保护模块、子电源模块、驱动模块、传感器类功能模块和控制模块，其中：
所述熔断保护模块通过所述涉水电缆连接所述子电源模块和电流监控模块，用于当机械臂电系统出现短路等故障造成大电流时对出现故障的相应子电系统进行热熔断保护和故障隔离；
所述子电源模块连接所述熔断保护模块、驱动模块、控制模块和传感器类功能模块，用于为所述驱动模块、控制模块和传感器类功能模块供电；
所述控制模块连接所述驱动模块、子电源模块、传感器类功能模块和总控模块，用于采集所述驱动模块、子电源模块、传感器类功能模块反馈的状态信息并发送所述总控模块的控制指令；
所述驱动模块连接所述控制模块和子电源模块，用于接收所述控制模块的控制指令并驱动水下机械臂的相应关节动作；
所述传感器类功能模块连接所述控制模块和子电源模块，用于实现所述水下机械臂本体位姿和周围环境的测量感知功能；
每个所述子电系统还包括漏水检测传感器，所述漏水检测传感器通过所述涉水电缆连接所述漏水监测模块，用于监测水下机械臂各密闭空间漏水情况；
所述漏水检测传感器采用定位式漏水检测绳连接所述漏水监测模块，能够检测出漏水位置。
2.根据权利要求1所述的一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，所述涉水电缆由线缆和接插件组成，所述线缆采用防水软电缆，由外至内包括绝缘层、金属屏蔽层和若干相互绝缘的芯线；所述接插件为水密接插件。
3.根据权利要求2所述的一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，各段所述涉水电缆之间的所述金属屏蔽层通过所述接插件内部若干触点进行导通连接，组成电缆金属屏蔽层线路，所述电缆金属屏蔽层线路与所述接插件壳体及所述保护地之间在机械臂电系统水下部分加电前绝缘；
所述涉水电缆的所有所述接插件壳体通过若干所述芯线进行导通连接，单点接入所述保护地，确保接插件外壳进行良好的接地。
4.根据权利要求1所述的一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，所述涉水电缆分为通信总线电缆和功率总线电缆，其中：
所述通信总线电缆中可以包含多路不同类型的通信总线，各路所述通信总线的芯线采取双绞、加金属屏蔽层措施，用于防止各路所述通信总线的信号互相干扰；
所述功率总线电缆包含漏水检测传感器回路芯线和功率供电回路芯线，所述漏水检测传感器回路芯线排布于所述功率供电回路芯线外围。
5.根据权利要求1所述的一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，所述总控模块选用工控机。
6.根据权利要求1所述的一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，所述RCD选用A9R42225剩余电流断路器。
7.根据权利要求1所述的一种水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统，其特征在于，所述AC/DC选用N6952A电源隔离变换器。
8.一种水下机械臂用电安全监控保护方法，其特征在于，使用上述权利要求1-7中任意一项所述水下机械臂供配电及用电安全监控保护系统进行监护，主要包含上电前自检和系统工作实时监控两部分：
所述上电前自检内容包括以下步骤：
步骤S11：通过手控总电源开始为机械臂电系统供电；
步骤S12：供配电安全监控单元自检，供配电安全监控单元自检包括总控模块自检、AC/DC 自检、电压监控模块自检、电流监控模块自检、漏水监测模块自检和电缆绝缘检测模块自检；
步骤S13：在电系统水下部分上电前，通过电缆绝缘检测模块检测电缆金属屏蔽层线路和保护地的绝缘情况，确保绝缘层绝缘性能良好，无因绝缘层老化、磨损等导致的绝缘性能下降现象；
步骤S14：在供配电安全监控单元内部，通过继电器将电缆金属屏蔽层线路和保护地进行导通连接，使电缆金属屏蔽层线路进行良好的接地；
步骤S15：在电系统水下部分上电前，且电缆金属屏蔽层线路和保护地导通连接后，通过电缆绝缘检测模块检测电缆金属屏蔽层线路和保护地的导通情况，确保电缆金属屏蔽层线路的接地良好，从而使涉水电缆的EMC性能良好；
步骤S16：漏水监测模块通过实时监测漏水检测传感器和功率总线电缆中相关芯线所组成回路的特征阻值，从而判断水下带电模块所在的密闭空间和功率总线电缆是否漏水；
步骤S17：电系统水下部分上电前自检完成；
所述系统工作实时监控包括以下步骤：
步骤S21：启动机械臂电系统水下部分加电程序及实时监控程序；
步骤S22：为机械臂电系统水下部分的传感器类功能模块提供12V供电；
步骤S23：电压监控模块检测机械臂电系统水下部分的12V母线电压是否在正常范围内，电流监控模块检测机械臂电系统水下部分的12V母线电流是否在正常范围内；
步骤S24：为机械臂电系统水下部分的电机、制动器等功率元件提供 30V供电；
步骤S25：在水下机械臂系统工作期间，水下机械臂供配电安全监控保护系统实时接收中央控制系统指令，判断是否结束供电；
步骤S26：在水下机械臂系统工作期间，漏水监测模块实时监测涉水电缆是否漏水，如漏水，停止向电系统水下部分供电；
步骤S27：在水下机械臂系统工作期间，漏水监测模块实时监测水下带电模块所在的密闭空间是否漏水，如漏水，则停止向电系统水下部分供电；
步骤S28：电压监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的12V母线电压情况，如出现过压或欠压，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S29：电压监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的30V母线电压情况，如出现过压或欠压，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S30：电流监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的30V母线电流情况，如出现过流或欠流，则停止机械臂向电系统水下部分供电；
步骤S31：电流监控模块实时监控机械臂电系统水下部分的12V母线电流情况，如出现过流或欠流，则停止向机械臂电系统水下部分供电；
步骤S32：停止为机械臂电系统水下部分30V供电；
步骤S33：停止为机械臂电系统水下部分12V供电。
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