CN112363514A - 一种机电一体化辅助施工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机电一体化辅助施工装置，包括气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、主控制模块和紧急报警模块。本发明无人艇自动返航控制是一个全自动、智能化控制系统，包含了航向和推进控制，全程无需人工干预，一键自动执行，自行修正偏差。利于工程实现，不受艇型限制，同时也无需测量复杂环境力，控制器设计所需测量参数只有无人艇的航向和推进等，便于调节；同时，对于航向控制模块的控制结果进行相应的二次检测，保证了航向控制的稳定性和准确性。
Description
技术领域
本发明属于无人艇自动控制技术领域，具体涉及一种机电一体化辅助施工装置。
背景技术
无人艇的兴起对传统的转舵方式提出了新的要求，新型的智能化操舵取代常规的液压舵机在我国的应用越来越多。无人艇自动返航控制系统及方法优异的操舵性能，便于操作、维修、节能，良好的稳定性和安全性等优点受到了广大船东的欢迎。
但是，无人艇在手动控制返航时需要反复操舵，此项工作非常繁琐，需要长时间保持专注操舵，容易造成身心疲劳，出现各种误操作；无人艇在复杂的水域尤其是出现视觉障碍时操舵返航困难，来自人工干预的航向操作存在一定的延迟，再加上无人艇本身的惯性，导致实际航线与理想中的航线存在偏差，尤其是当无人艇的视频出现故障或者遇到雨雾天气时，能见度极低，无法判断无人艇所在的位置和船头方位，这对人工操控无人艇返航会造成极大的困扰。
因此,现阶段需设计一种机电一体化辅助施工装置,来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种机电一体化辅助施工装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：无人艇在手动控制返航时需要反复操舵，此项工作非常繁琐，需要长时间保持专注操舵，容易造成身心疲劳，出现各种误操作；无人艇在复杂的水域尤其是出现视觉障碍时操舵返航困难，来自人工干预的航向操作存在一定的延迟，再加上无人艇本身的惯性，导致实际航线与理想中的航线存在偏差，尤其是当无人艇的视频出现故障或者遇到雨雾天气时，能见度极低，无法判断无人艇所在的位置和船头方位，这对人工操控无人艇返航会造成极大的困扰。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种机电一体化辅助施工装置，包括气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、主控制模块和紧急报警模块；
所述主控制模块分别与气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、紧急报警模块连接；
所述气象数据采集模块用于采集无人艇的实时气象数据；
所述图像采集模块用于采集无人艇的实时图像数据；
所述三维电子罗盘用于采集无人艇的实时航行数据；
所述定位导航模块用于对无人艇进行定位和导航；
所述航向控制模块用于控制无人艇的航向；
所述推进控制模块用于控制无人艇的推进；
所述供配电模块用于无人艇的供配电；
所述数据显示模块用于显示无人艇的各项数据；
所述数据存储模块用于存储无人艇的各项数据；
所述无线通信模块用于建立无人艇与远程监控中心之间的网络通信；
所述紧急报警模块用于进行紧急报警；
还包括航向控制检测模块，所述航向控制检测模块用于检测无人艇在航向控制模块控制下的实时航向数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同航向控制信号一一对应的各个标准航向数据；
当航向控制模块的航向控制信号为某一个特定航向控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据进行第一次航向匹配判断；
若第一次航向匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次航向匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据进行第二次航向匹配判断；
若第二次航向匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次航向匹配判断结果，以第一次航向匹配判断结果为实际航向匹配判断结果，且主控制模块控制航向控制模块停止动作；
若第二次航向匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次航向匹配判断结果，以第二次航向匹配判断结果为实际航向匹配判断结果，控制模块控制航向控制模块正常动作；
还包括温度检测模块和紧急冷却模块；所述温度检测模块、紧急冷却模块分别与主控制模块连接；
所述温度检测模块用于检测供配电模块的实时温度数据；
所述紧急冷却模块用于对所述供配电模块进行紧急降温；
所述数据存储模块还存储有所述供配电模块正常工作状态下需要进行降温时的标准温度数据；
其中，当所述实时温度数据达到所述标准温度数据时，所述主控制模块控制所述紧急冷却模块对所述供配电模块进行紧急降温；
还包括设备故障检测模块、设备故障报警模块、维修施工监测模块；所述主控制模块分别与设备故障检测模块、设备故障报警模块、维修施工监测模块连接；
所述设备故障检测模块用于对无人艇机械设备进行故障检测并反馈给所述主控制模块；
所述设备故障报警模块用于当检测到无人艇机械设备故障时所述主控制模块控制其进行报警；
所述维修施工监测模块用于对维修施工人员处理无人艇机械设备故障的过程进行监测并反馈给所述主控制模块。
进一步的，还包括航向控制异常报警模块，所述航向控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际航向匹配判断结果为实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据不匹配，则主控制模块控制航向控制异常报警模块动作。
进一步的，还包括推进控制检测模块，所述推进控制检测模块用于检测无人艇在推进控制模块控制下的实时推进数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同推进控制信号一一对应的各个标准推进数据；
当推进控制模块的推进控制信号为某一个特定推进控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据进行第一次推进匹配判断；
若第一次推进匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次推进匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据进行第二次推进匹配判断；
若第二次推进匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次推进匹配判断结果，以第一次推进匹配判断结果为实际推进匹配判断结果，且主控制模块控制推进控制模块停止动作；
若第二次推进匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次推进匹配判断结果，以第二次推进匹配判断结果为实际推进匹配判断结果，控制模块控制推进控制模块正常动作。
进一步的，还包括推进控制异常报警模块，所述推进控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际推进匹配判断结果为实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据不匹配，则主控制模块控制推进控制异常报警模块动作。
进一步的，还包括供配电控制检测模块，所述供配电控制检测模块用于检测无人艇在供配电模块控制下的实时供配电数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同供配电控制信号一一对应的各个标准供配电数据；
当供配电控制模块的供配电控制信号为某一个特定供配电控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据进行第一次供配电匹配判断；
若第一次供配电匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次供配电匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据进行第二次供配电匹配判断；
若第二次供配电匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次供配电匹配判断结果，以第一次供配电匹配判断结果为实际供配电匹配判断结果，且主控制模块控制供配电控制模块停止动作；
若第二次供配电匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次供配电匹配判断结果，以第二次供配电匹配判断结果为实际供配电匹配判断结果，控制模块控制供配电控制模块正常动作。
进一步的，还包括供配电控制异常报警模块，所述供配电控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际供配电匹配判断结果为实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据不匹配，则主控制模块控制供配电控制异常报警模块动作。
进一步的，所述供配电模块为不间断电源。
进一步的，所述图像采集模块为全景摄像头。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本方案的一个创新点在于，无人艇自动返航控制是一个全自动、智能化控制系统，包含了航向和推进控制，全程无需人工干预，一键自动执行，自行修正偏差。利于工程实现，不受艇型限制，同时也无需测量复杂环境力，控制器设计所需测量参数只有无人艇的航向和推进等，便于调节；同时，对于航向控制模块的控制结果进行相应的二次检测，保证了航向控制的稳定性和准确性。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
现有的。
如图1所示，因此提出一种机电一体化辅助施工装置，包括气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、主控制模块和紧急报警模块；
所述主控制模块分别与气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、紧急报警模块连接；
所述气象数据采集模块用于采集无人艇的实时气象数据；
所述图像采集模块用于采集无人艇的实时图像数据；
所述三维电子罗盘用于采集无人艇的实时航行数据；
所述定位导航模块用于对无人艇进行定位和导航；
所述航向控制模块用于控制无人艇的航向；
所述推进控制模块用于控制无人艇的推进；
所述供配电模块用于无人艇的供配电；
所述数据显示模块用于显示无人艇的各项数据；
所述数据存储模块用于存储无人艇的各项数据；
所述无线通信模块用于建立无人艇与远程监控中心之间的网络通信；
所述紧急报警模块用于进行紧急报警；
还包括航向控制检测模块，所述航向控制检测模块用于检测无人艇在航向控制模块控制下的实时航向数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同航向控制信号一一对应的各个标准航向数据；
当航向控制模块的航向控制信号为某一个特定航向控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据进行第一次航向匹配判断；
若第一次航向匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次航向匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据进行第二次航向匹配判断；
若第二次航向匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次航向匹配判断结果，以第一次航向匹配判断结果为实际航向匹配判断结果，且主控制模块控制航向控制模块停止动作；
若第二次航向匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次航向匹配判断结果，以第二次航向匹配判断结果为实际航向匹配判断结果，控制模块控制航向控制模块正常动作；
还包括温度检测模块和紧急冷却模块；所述温度检测模块、紧急冷却模块分别与主控制模块连接；
所述温度检测模块用于检测供配电模块的实时温度数据；
所述紧急冷却模块用于对所述供配电模块进行紧急降温；
所述数据存储模块还存储有所述供配电模块正常工作状态下需要进行降温时的标准温度数据；
其中，当所述实时温度数据达到所述标准温度数据时，所述主控制模块控制所述紧急冷却模块对所述供配电模块进行紧急降温；
还包括设备故障检测模块、设备故障报警模块、维修施工监测模块；所述主控制模块分别与设备故障检测模块、设备故障报警模块、维修施工监测模块连接；
所述设备故障检测模块用于对无人艇机械设备进行故障检测并反馈给所述主控制模块；
所述设备故障报警模块用于当检测到无人艇机械设备故障时所述主控制模块控制其进行报警；
所述维修施工监测模块用于对维修施工人员处理无人艇机械设备故障的过程进行监测并反馈给所述主控制模块。
上述方案中，无人艇自动返航控制是一个全自动、智能化控制系统，包含了航向和推进控制，全程无需人工干预，一键自动执行，自行修正偏差。利于工程实现，不受艇型限制，同时也无需测量复杂环境力，控制器设计所需测量参数只有无人艇的航向和推进等，便于调节；同时，对于航向控制模块的控制结果进行相应的二次检测，保证了航向控制的稳定性和准确性。还设置了紧急冷却模块和温度检测模块配合使用，解决供配电模块极易发热损耗的问题。
进一步的，还包括航向控制异常报警模块，所述航向控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际航向匹配判断结果为实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据不匹配，则主控制模块控制航向控制异常报警模块动作。
上述方案中，对于航向控制的检测结果，若出现故障及时进行报警。
进一步的，还包括推进控制检测模块，所述推进控制检测模块用于检测无人艇在推进控制模块控制下的实时推进数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同推进控制信号一一对应的各个标准推进数据；
当推进控制模块的推进控制信号为某一个特定推进控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据进行第一次推进匹配判断；
若第一次推进匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次推进匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据进行第二次推进匹配判断；
若第二次推进匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次推进匹配判断结果，以第一次推进匹配判断结果为实际推进匹配判断结果，且主控制模块控制推进控制模块停止动作；
若第二次推进匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次推进匹配判断结果，以第二次推进匹配判断结果为实际推进匹配判断结果，控制模块控制推进控制模块正常动作。
上述方案中，对于推进控制模块的控制结果进行相应的二次检测，保证了推进控制的稳定性和准确性。
进一步的，还包括推进控制异常报警模块，所述推进控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际推进匹配判断结果为实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据不匹配，则主控制模块控制推进控制异常报警模块动作。
上述方案中，对于推进控制的检测结果，若出现故障及时进行报警。
进一步的，还包括供配电控制检测模块，所述供配电控制检测模块用于检测无人艇在供配电模块控制下的实时供配电数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同供配电控制信号一一对应的各个标准供配电数据；
当供配电控制模块的供配电控制信号为某一个特定供配电控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据进行第一次供配电匹配判断；
若第一次供配电匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次供配电匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据进行第二次供配电匹配判断；
若第二次供配电匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次供配电匹配判断结果，以第一次供配电匹配判断结果为实际供配电匹配判断结果，且主控制模块控制供配电控制模块停止动作；
若第二次供配电匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次供配电匹配判断结果，以第二次供配电匹配判断结果为实际供配电匹配判断结果，控制模块控制供配电控制模块正常动作。
上述方案中，对于供配电模块的控制结果进行相应的二次检测，保证了供配电控制的稳定性和准确性。
进一步的，还包括供配电控制异常报警模块，所述供配电控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际供配电匹配判断结果为实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据不匹配，则主控制模块控制供配电控制异常报警模块动作。
上述方案中，对于供配电控制的检测结果，若出现故障及时进行报警。
进一步的，所述供配电模块为不间断电源。
进一步的，所述图像采集模块为全景摄像头。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种机电一体化辅助施工装置，其特征在于，包括气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、主控制模块和紧急报警模块；
所述主控制模块分别与气象数据采集模块、图像采集模块、三维电子罗盘、定位导航模块、航向控制模块、推进控制模块、供配电模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通信模块、紧急报警模块连接；
所述气象数据采集模块用于采集无人艇的实时气象数据；
所述图像采集模块用于采集无人艇的实时图像数据；
所述三维电子罗盘用于采集无人艇的实时航行数据；
所述定位导航模块用于对无人艇进行定位和导航；
所述航向控制模块用于控制无人艇的航向；
所述推进控制模块用于控制无人艇的推进；
所述供配电模块用于无人艇的供配电；
所述数据显示模块用于显示无人艇的各项数据；
所述数据存储模块用于存储无人艇的各项数据；
所述无线通信模块用于建立无人艇与远程监控中心之间的网络通信；
所述紧急报警模块用于进行紧急报警；
还包括航向控制检测模块，所述航向控制检测模块用于检测无人艇在航向控制模块控制下的实时航向数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同航向控制信号一一对应的各个标准航向数据；
当航向控制模块的航向控制信号为某一个特定航向控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据进行第一次航向匹配判断；
若第一次航向匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次航向匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据进行第二次航向匹配判断；
若第二次航向匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次航向匹配判断结果，以第一次航向匹配判断结果为实际航向匹配判断结果，且主控制模块控制航向控制模块停止动作；
若第二次航向匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次航向匹配判断结果，以第二次航向匹配判断结果为实际航向匹配判断结果，控制模块控制航向控制模块正常动作；
还包括温度检测模块和紧急冷却模块；所述温度检测模块、紧急冷却模块分别与主控制模块连接；
所述温度检测模块用于检测供配电模块的实时温度数据；
所述紧急冷却模块用于对所述供配电模块进行紧急降温；
所述数据存储模块还存储有所述供配电模块正常工作状态下需要进行降温时的标准温度数据；
其中，当所述实时温度数据达到所述标准温度数据时，所述主控制模块控制所述紧急冷却模块对所述供配电模块进行紧急降温；
还包括设备故障检测模块、设备故障报警模块、维修施工监测模块；所述主控制模块分别与设备故障检测模块、设备故障报警模块、维修施工监测模块连接；
所述设备故障检测模块用于对无人艇机械设备进行故障检测并反馈给所述主控制模块；
所述设备故障报警模块用于当检测到无人艇机械设备故障时所述主控制模块控制其进行报警；
所述维修施工监测模块用于对维修施工人员处理无人艇机械设备故障的过程进行监测并反馈给所述主控制模块。
2.如权利要求1所述的一种机电一体化辅助施工装置，其特征在于，还包括航向控制异常报警模块，所述航向控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际航向匹配判断结果为实时航向数据与该特定航向控制信号对应的标准航向数据不匹配，则主控制模块控制航向控制异常报警模块动作。
3.如权利要求1所述的一种机电一体化辅助施工装置，其特征在于，还包括推进控制检测模块，所述推进控制检测模块用于检测无人艇在推进控制模块控制下的实时推进数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同推进控制信号一一对应的各个标准推进数据；
当推进控制模块的推进控制信号为某一个特定推进控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据进行第一次推进匹配判断；
若第一次推进匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次推进匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据进行第二次推进匹配判断；
若第二次推进匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次推进匹配判断结果，以第一次推进匹配判断结果为实际推进匹配判断结果，且主控制模块控制推进控制模块停止动作；
若第二次推进匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次推进匹配判断结果，以第二次推进匹配判断结果为实际推进匹配判断结果，控制模块控制推进控制模块正常动作。
4.如权利要求3所述的一种机电一体化辅助施工装置，其特征在于，还包括推进控制异常报警模块，所述推进控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际推进匹配判断结果为实时推进数据与该特定推进控制信号对应的标准推进数据不匹配，则主控制模块控制推进控制异常报警模块动作。
5.如权利要求1所述的一种机电一体化辅助施工装置，其特征在于，还包括供配电控制检测模块，所述供配电控制检测模块用于检测无人艇在供配电模块控制下的实时供配电数据并发送至所述主控制模块；
所述数据存储模块存储有与不同供配电控制信号一一对应的各个标准供配电数据；
当供配电控制模块的供配电控制信号为某一个特定供配电控制信号时；
所述主控制模块通过常用判断单元将此时的实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据进行第一次供配电匹配判断；
若第一次供配电匹配判断结果为二者不匹配，则暂存第一次供配电匹配判断结果；
所述主控制模块通过备用判断单元将此时的实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据进行第二次供配电匹配判断；
若第二次供配电匹配判断结果为二者不匹配，则舍弃第二次供配电匹配判断结果，以第一次供配电匹配判断结果为实际供配电匹配判断结果，且主控制模块控制供配电控制模块停止动作；
若第二次供配电匹配判断结果为二者匹配，则舍弃第一次供配电匹配判断结果，以第二次供配电匹配判断结果为实际供配电匹配判断结果，控制模块控制供配电控制模块正常动作。
6.如权利要求5所述的一种机电一体化辅助施工装置，其特征在于，还包括供配电控制异常报警模块，所述供配电控制异常报警模块与所述主控制模块连接；
当实际供配电匹配判断结果为实时供配电数据与该特定供配电控制信号对应的标准供配电数据不匹配，则主控制模块控制供配电控制异常报警模块动作。
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| CN116299148A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-06-23 | 武汉能钠智能装备技术股份有限公司四川省成都市分公司 | 双通道空间谱测向系统及方法 |
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2020
- 2020-11-26 CN CN202011352247.1A patent/CN112363514A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116299148A (zh) * | 2023-05-18 | 2023-06-23 | 武汉能钠智能装备技术股份有限公司四川省成都市分公司 | 双通道空间谱测向系统及方法 |
| CN116299148B (zh) * | 2023-05-18 | 2024-04-26 | 武汉能钠智能装备技术股份有限公司四川省成都市分公司 | 双通道空间谱测向系统及方法 |
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