CN217739757U - 集中式控制器以及无人船艇 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种集中式控制器以及无人船艇。集中式控制器包括：接口面板、电路背板、若干数据处理板卡和计算机板卡。接口面板上安装有若干航插接口，各航插接口用于与对应的功能模块通讯连接；各航插接口均与电路背板通讯连接，电路背板上安装有若干卡槽；各数据处理板卡可以通过对应的卡槽安装在电路背板上，以用于通过电路背板与对应的航插接口通讯连接；计算机板卡可以通过对应的卡槽安装在电路背板上，以用于通过电路背板与各数据处理板卡通讯连接，计算机板卡用于进行数据处理并通过各数据处理板卡和各航插接口进行数据的接收或发送。本申请通过接口面板和电路背板简化集中式控制器的设计，提高了集中式控制器可靠性。

Description

集中式控制器以及无人船艇

技术领域

本申请属于自动控制设备技术领域，尤其涉及一种集中式控制器以及无人船艇。

背景技术

目前，随着无人船艇电控系统的不断发展，功能的不断增加，连接和控制的设备越来越多，且现有的无人船艇电控系统通常采用模块分立的安装布置方式，其中，每个分立子模块均需要大量的接口和线缆与其他功能模块或控制模块连接，以进行数据交互。大量的接口和线缆会对各分立子模块的密封防护和线缆接线的设计带来较高的设计难度。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种集中式控制器以及无人船艇，旨在解决传统的无人船艇电控系统存在的接口与线缆过多带来的密封设计和接线设计的难度过高的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种集中式控制器，包括：接口面板，所述接口面板上安装有若干航插接口，各所述航插接口用于与对应的功能模块通讯连接，以进行电力传输或数据传输；电路背板，各所述航插接口均与所述电路背板通讯连接，所述电路背板上安装有若干卡槽；若干数据处理板卡，各所述数据处理板卡通过对应的所述卡槽安装在所述电路背板上，以用于通过所述电路背板与对应的所述航插接口通讯连接；计算机板卡，所述计算机板卡通过对应的所述卡槽安装在所述电路背板上，以用于通过所述电路背板与各所述数据处理板卡通讯连接，所述计算机板卡用于进行数据处理并通过各所述数据处理板卡和各所述航插接口进行数据的接收或发送，对各所述功能模块进行控制。

其中一实施例中，所述电路背板上布置有第一数据总线，所述第一数据总线用于将所述计算机板卡与对应的所述数据处理板卡进行通讯连接。

其中一实施例中，若干所述数据处理板卡中包括若干RS232数据处理板卡，若干所述航插接口中包括若干RS232接口；所述RS232数据处理板卡的数量小于或等于所述RS232接口的数量，各所述RS232数据处理板卡均通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述RS232数据处理板卡用于对所述RS232接口接收或发送的数据进行相应处理。

其中一实施例中，若干所述数据处理板卡中包括若干RS485数据处理板卡，若干所述航插接口中包括若干RS485接口；所述RS485数据处理板卡的数量小于或等于所述RS485接口的数量，各所述RS485数据处理板卡均通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述RS485数据处理板卡用于对所述RS485接口接收或发送的数据进行相应处理。

其中一实施例中，若干所述数据处理板卡中包括若干CAN数据处理板卡，若干所述航插接口中包括若干CAN接口；所述CAN数据处理板卡的数量小于或等于所述CAN接口的数量，各所述CAN数据处理板卡均通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述CAN数据处理板卡用于对所述CAN接口接收或发送的数据进行相应处理。

其中一实施例中，所述电路背板上布置有第二数据总线，所述第二数据总线用于将所述计算机板卡与对应的所述航插接口通讯连接。

其中一实施例中，若干所述航插接口中包括若干网络接口，各所述网络接口均通过所述第二数据总线与所述计算机板卡进行通讯连接。

其中一实施例中，还包括若干电源板卡，各所述电源板卡均通过对应的所述卡槽安装在所述电路背板上，若干所述电源板卡中包括相互连接的若干输入电源板卡和若干输出电源板卡；若干所述航插接口中包括若干输入电源接口和若干输出电源接口，所述输入电源板卡用于通过对应的所述输入电源接口与外部电源连接，以用于基于外部电源提供的输入电压生成驱动电压，为各所述输出电源板卡、各所述数据处理板卡和所述计算机板卡供电；所述输出电源板卡用于基于所述驱动电压生成输出电压，并通过对应的所述输出电源接口为对应的所述功能模块供电。

其中一实施例中，各所述电源板卡中均安装有相互连接的采样单元和模数转换单元，所述模数转换单元通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述采样单元用于采集对应的所述电源板卡的供电参数，所述模数转换单元用于通过所述第一数据总线将所述供电参数发送至所述计算机板卡。

本申请实施例的第二方面提供了一种无人船艇，包括如上述的集中式控制器和与所述集中式控制器通讯连接的若干功能模块。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的集中式控制器可以将各功能装置通过各航插接口与计算机板卡进行连接，便于对各功能模块进行统一管理，航插接口也具有较好的防护性能。采用电路背板代替原本的连接线缆，减少了制造成本、整体体积和设计难度，提高了集中式控制器的可靠性。通过卡槽对数据处理板卡和计算机板卡进行固定和通讯连接，以便于对数据处理板卡和计算机板卡进行更换，可以根据实际需求增加或减少相应的数据处理板卡和计算机板卡，方便搭配不同的功能装置或进行系统扩展，具有较强的扩展性和通用性。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的集中式控制器的原理示意图；

图2为本申请第一实施例提供的集中式控制器的俯视图；

图3为本申请第一实施例提供的集中式控制器的正视图；

图4为本申请第一实施例提供的第一数据总线的原理示意图；

图5为本申请第一实施例提供的第二数据总线的原理示意图；

图6为本申请第一实施例提供的电源板卡的原理示意图；

图7为本申请第一实施例提供的计算机板卡的原理示意图；

图8为本申请第二实施例提供的无人船艇的结构示意图。

上述附图说明：10、集中式控制器；20、功能模块；100、接口面板；110、航插接口；111、RS232接口；112、RS485接口；113、CAN接口；114、网络接口；115、输入电源接口；116、输出电源接口；200、电路背板；210、卡槽；220、第一数据总线；230、第二数据总线；300、数据处理板卡；310、RS232数据处理板卡；320、RS485数据处理板卡；330、CAN数据处理板卡；400、计算机板卡；410、数据处理单元；411、中央处理器；412、缓存；413、内存；414、数据存储器；420、图像处理单元；421、图像处理器；422、显存；500、电源板卡；510、输入电源板卡；520、输出电源板卡；530、采样单元；540、模数转换单元。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本申请第一实施例提供的集中式控制器的原理示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种集中式控制器10，包括接口面板100、电路背板200、若干数据处理板卡300和计算机板卡400。

其中，如图2、图3所示，接口面板100上安装有若干航插接口110，各航插接口110用于与对应的功能模块通讯连接，以进行电力传输或数据传输，实现相应的功能。各航插接口110均与电路背板200通讯连接，电路背板200上安装有若干卡槽210。各数据处理板卡300可以通过对应的卡槽210安装在电路背板200上，以用于通过电路背板200与对应的航插接口110通讯连接。计算机板卡400可以通过对应的卡槽210安装在电路背板200上，以用于通过电路背板200与各数据处理板卡300通讯连接，计算机板卡400用于进行数据处理并通过各数据处理板卡300和各航插接口110进行数据的接收或发送。

通过上述的集中式控制器10可以将各功能装置通过各航插接口110与计算机板卡400进行连接，便于对各功能模块与集中式控制器10的连接进行管理，航插接口110也具有较好的防护性能，适用于无人船艇的使用环境，只需要给集中式控制器10加上相应的密闭壳体，即可得到较好的防水保护。采用电路背板200代替原本的连接导线，减少了成本，提高了集中式控制器10的可靠性。通过卡槽210对数据处理板卡300和计算机板卡400进行固定和通讯连接，以便于对数据处理板卡300和计算机板卡400进行更换，可以根据实际需求增加或减少相应的数据处理板卡300和计算机板卡400，方便搭配不同的功能装置或进行系统扩展。

本实施例中，如图4所示，电路背板200上布置有第一数据总线220，第一数据总线220用于将计算机板卡400与对应的数据处理板卡300进行通讯连接。具体地，第一数据总线220可以是串行外设接口(Serial Peripheral Interface；SPI)总线。串行外设接口总线占用的管脚较少，节省了电路背板200的空间，减少了电路背板200的设计难度。

本实施例中，若干数据处理板卡300中包括若干RS232数据处理板卡310，若干航插接口110中包括若干RS232接口111，RS232数据处理板卡310的数量小于或等于RS232接口111的数量，各RS232数据处理板卡310均通过第一数据总线220与计算机板卡400通讯连接，RS232数据处理板卡310用于对RS232接口111接收或发送的数据进行相应处理，RS232数据处理板卡310可以对RS232接口111接收到的数据进行解析并将解析后的数据发送至计算机板卡400，RS232数据处理板卡310也可以对要通过RS232接口111发送的数据进行处理，使得数据的格式、协议与对应的功能模块相匹配。RS232数据处理板卡310既可以一对一地与RS232接口111对应连接，RS232数据处理板卡310也可以一对多地与多个RS232接口111对应连接。RS232数据处理板卡310和RS232接口111的数量可根据实际需求进行设置。

在一示例中，如图2、图3所示，共有1个RS232数据处理板卡310和2个RS232接口111，2个RS232接口111均与RS232数据处理板卡310通过电路背板200通讯连接。

本实施例中，若干数据处理板卡300中包括若干RS485数据处理板卡320，若干航插接口110中包括若干RS485接口112，RS485数据处理板卡320的数量小于或等于RS485接口112的数量，各RS485数据处理板卡320均通过第一数据总线220与计算机板卡400通讯连接，RS485数据处理板卡320用于对RS485接口112接收或发送的数据进行相应处理。RS485数据处理板卡320既可以一对一地与RS485接口112对应连接，RS485数据处理板卡320也可以一对多地与多个RS485接口112对应连接。RS485数据处理板卡320和RS485接口112的数量可根据实际需求进行设置。

在一示例中，如图2、图3所示，共有1个RS485数据处理板卡320和1个RS485接口112，RS485数据处理板卡320和RS485接口112通过电路背板200通讯连接。

本实施例中，若干数据处理板卡300中包括若干CAN数据处理板卡330，若干航插接口110中包括若干CAN接口113，CAN数据处理板卡330的数量小于或等于CAN接口113的数量，各CAN数据处理板卡330均通过第一数据总线220与计算机板卡400通讯连接，CAN数据处理板卡330用于对CAN接口113接收或发送的数据进行相应处理。CAN数据处理板卡330既可以一对一地与CAN接口113对应连接，CAN数据处理板卡330也可以一对多地与多个CAN接口113对应连接。CAN数据处理板卡330和CAN接口113的数量可根据实际需求进行设置。

在一示例中，如图2、图3所示，共有1个CAN数据处理板卡330和2个CAN接口113，CAN数据处理板卡330和2个CAN接口113通过电路背板200通讯连接。

另一实施例中，一个数据处理板卡300可以与多个不同类型的航插接口110通讯连接，一个数据处理板卡300可同时对多个航插接口110接收或发送的数据进行相应处理。在一示例中，1个数据处理板卡300可以与1个RS232接口111、1个RS485接口112以及1个CAN接口113连接。

本实施例中，如图5所示，电路背板200上布置有第二数据总线230，第二数据总线230用于将计算机板卡400与对应的航插接口110进行通讯连接。第二数据总线230可以是PCI-E(PCI-Express)总线。

本实施例中，如图5所示，若干航插接口110中包括若干网络接口114，各网络接口114均通过第二数据总线230与计算机板卡400通讯连接。网络接口114可以是千兆以太网接口，网络接口114可以通过局域网与其他功能模块连接。网络接口114的数量可根据实际需求进行设置。在一示例中，如图3所示，共有1个网络接口114。

本实施例中，如图2、图3所示，集中式控制器10还包括若干电源板卡500，若干电源板卡500均可以通过对应的卡槽210安装在电路背板200上，若干电源板卡500中包括相互连接的若干输入电源板卡510和若干输出电源板卡520，若干航插接口110中包括若干输入电源接口115和若干输出电源接口116。输入电源板卡510用于通过对应的输入电源接口115与外部电源连接，以用于为各输出电源板卡520、各数据处理板卡300和计算机板卡400供电，输出电源板卡520用于通过对应的输出电源接口116为对应的功能模块供电。其中，输入电源板卡510可以基于外部电源提供的输入电压，通过电压转换生成电压不同的多个驱动电压，分别为各输出电源板卡520、各数据处理板卡300和计算机板卡400供电。输出电源板卡520可以基于输入电源板卡510提供的驱动电压，通过电压转换生成相应的输出电压。输入电源板卡510和输出电源板卡520的数量可以根据实际情况进行设置。

在一示例中，如图2、图3所示，共有1个输入电源板卡510和3个输出电源板卡520，同时，接口面板100上共有1个输入电源接口115和3个输出电源接口116。

另一实施例中，计算机板卡400还通过电路背板200与各输出电源板卡520通讯连接，输出电源板卡520可以基于输入电源板卡510提供的驱动电压，在计算机板卡400的控制下通过电压转换生成相应的输出电压。

本实施例中，如图6所示，各电源板卡500中均安装有相互连接的采样单元530和模数转换单元540，模数转换单元540通过第一数据总线220与计算机板卡400通讯连接，采样单元530用于采集对应的电源板卡500的供电参数，模数转换单元540用于通过第一数据总线220将供电参数发送至计算机板卡400。具体地，在输入电源板卡510上的采样单元530用于对输入电源板卡510提供的各驱动电压进行电压采样和电流采样，得到对应的供电参数。在输出电源板卡520上的采样单元530用于对输出电源板卡520提供的输出电压进行电压采样和电流采样，得到对应的供电参数。模数转换单元540可以将供电参数进行模数转换，得到相应的供电数字信号，并通过第一数据总线220将供电数字信号发送至计算机板卡400，计算机板卡400可根据接收到的供电数字信号对各电源板卡500进行反馈控制，提高电源板卡500的供电稳定性。

另一实施例中，接口面板100上还安装有额外的多个航插接口110和多个与航插接口110对应连接的空闲的卡槽210。当需要增加功能模块时，可以将增加的功能模块与对应的航插接口110连接并直接向卡槽210中插入新的数据处理板卡300或电源板卡500，即可立即实现对集中式控制器10的升级。

本实施例中，如图7所示，计算机板卡400上安装有相互连接的数据处理单元410和图像处理单元420，以用于分别进行数据处理和图像处理。数据处理单元410包括中央处理器411(Central Processing Unit；CPU)，图像处理单元420包括图像处理器421(GraphicsProcessing Unit；GPU)。

本实施例中，如图7所示，数据处理单元410还包括数据存储器414、缓存412和内存413。数据存储器414和缓存412均与中央处理器411连接，内存413与缓存412连接，缓存412用于对中央处理器411运算时产生的临时数据进行存储，内存413用于对数据处理单元410和图像处理单元420之间相互交换的数据进行临时存储，数据存储器414用于对中央处理器411工作需要的程序、参数进行存储，具体地，数据存储器414可以是只读存储器或随机存取存储器，数据存储器414可以通过SATA接口与中央处理器411连接。数据处理单元410用于对接收到的数据进行分析处理，以对各功能模块进行控制。图像处理单元420还包括显存422，显存422分别与内存413和图像处理器421连接，显存422用于对图像处理单元420需要处理的图像数据进行临时存储。图像处理单元420用于对数据处理单元410接收到的图像数据进行处理，以进行图像识别、分析，可用于实现无人船挺的自动寻路。

本实施例中，集中式控制器10还包括风冷装置，风冷装置安装在集中式控制器10内并通过电路背板200与计算机板卡400连接，以用于在计算机板卡400的控制下对集中式控制器10内部的各器件进行冷却。

图8示出了本申请第二实施例提供的无人船艇的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种无人船艇，包括如上述任意实施例的集中式控制器10和与集中式控制器10通讯连接的若干功能模块20，集中式控制器10可以对各功能模块20进行供电、控制，以实现相应的功能，例如，功能模块20可以是驱动电机模块，集中式控制器10可以通过控制驱动电机模块实现无人船艇的移动。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集中式控制器，其特征在于，包括：

接口面板，所述接口面板上安装有若干航插接口，各所述航插接口用于与对应的功能模块通讯连接，以进行电力传输或数据传输；

电路背板，各所述航插接口均与所述电路背板通讯连接，所述电路背板上安装有若干卡槽；

若干数据处理板卡，各所述数据处理板卡通过对应的所述卡槽安装在所述电路背板上，以用于通过所述电路背板与对应的所述航插接口通讯连接；

计算机板卡，所述计算机板卡通过对应的所述卡槽安装在所述电路背板上，以用于通过所述电路背板与各所述数据处理板卡通讯连接，所述计算机板卡用于进行数据处理并通过各所述数据处理板卡和各所述航插接口进行数据的接收或发送，对各所述功能模块进行控制。

2.如权利要求1所述的集中式控制器，其特征在于，所述电路背板上布置有第一数据总线，所述第一数据总线用于将所述计算机板卡与对应的所述数据处理板卡进行通讯连接。

3.如权利要求2所述的集中式控制器，其特征在于，若干所述数据处理板卡中包括若干RS232数据处理板卡，若干所述航插接口中包括若干RS232接口；

所述RS232数据处理板卡的数量小于或等于所述RS232接口的数量，各所述RS232数据处理板卡均通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述RS232数据处理板卡用于对所述RS232接口接收或发送的数据进行相应处理。

4.如权利要求2所述的集中式控制器，其特征在于，若干所述数据处理板卡中包括若干RS485数据处理板卡，若干所述航插接口中包括若干RS485接口；

所述RS485数据处理板卡的数量小于或等于所述RS485接口的数量，各所述RS485数据处理板卡均通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述RS485数据处理板卡用于对所述RS485接口接收或发送的数据进行相应处理。

5.如权利要求2所述的集中式控制器，其特征在于，若干所述数据处理板卡中包括若干CAN数据处理板卡，若干所述航插接口中包括若干CAN接口；

所述CAN数据处理板卡的数量小于或等于所述CAN接口的数量，各所述CAN数据处理板卡均通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述CAN数据处理板卡用于对所述CAN接口接收或发送的数据进行相应处理。

6.如权利要求1至5任一项所述的集中式控制器，其特征在于，所述电路背板上布置有第二数据总线，所述第二数据总线用于将所述计算机板卡与对应的所述航插接口进行通讯连接。

7.如权利要求6所述的集中式控制器，其特征在于，若干所述航插接口中包括若干网络接口，各所述网络接口均通过所述第二数据总线与所述计算机板卡通讯连接。

8.如权利要求2至5任一项所述的集中式控制器，其特征在于，还包括若干电源板卡，各所述电源板卡均通过对应的所述卡槽安装在所述电路背板上，若干所述电源板卡中包括相互连接的若干输入电源板卡和若干输出电源板卡；

若干所述航插接口中包括若干输入电源接口和若干输出电源接口，所述输入电源板卡用于通过对应的所述输入电源接口与外部电源连接，以用于基于外部电源提供的输入电压生成驱动电压，为各所述输出电源板卡、各所述数据处理板卡和所述计算机板卡供电；所述输出电源板卡用于基于所述驱动电压生成输出电压，并通过对应的所述输出电源接口为对应的所述功能模块供电。

9.如权利要求8所述的集中式控制器，其特征在于，各所述电源板卡中均安装有相互连接的采样单元和模数转换单元，所述模数转换单元通过所述第一数据总线与所述计算机板卡通讯连接，所述采样单元用于采集对应的所述电源板卡的供电参数，所述模数转换单元用于通过所述第一数据总线将所述供电参数发送至所述计算机板卡。

10.一种无人船艇，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的集中式控制器和与所述集中式控制器通讯连接的若干功能模块。

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