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用于 辐射探测的无人遥控工作艇系统

阅读：527发布：2022-03-20

专利汇可以提供用于辐射探测的无人遥控工作艇系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，用于在10km范围内无人遥控状态下通过搭载监测探头测量近场区域辐射量。包括设置在无人遥控工作艇上的艇载控制站以及母船遥控站，母船遥控站分为母船控制分系统和第一通讯分系统，艇载控制站分为航控分系统、第二通讯分系统和光电分系统。母船控制分系统通过通讯分系统将控制指令下发给航控分系统和光电分系统，航控分系统和光电分系统执行控制指令，实现轮机控制、监测探头的收放、光电分系统的视频采集等功能，同时航控分系统将轮机的工况信息以及监测探头测量数据回传给母船控制分系统。本实用新型实现对近场区域辐射量的无人探测，可以执行核辐射探测等这种不适于有人在船上的任务。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是用于辐射探测的无人遥控工作艇系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，包括母船遥控站以及设置在无人遥控工作艇上的艇载控制站；所述母船遥控站包括母船控制分系统和第一通讯分系统，母船控制分系统与第一通讯分系统电性相连，母船控制分系统用于将遥控指令通过第一通讯分系统发送至艇载控制站；所述艇载控制站包括航控分系统、光电分系统和第二通讯分系统，航控分系统、光电分系统与第二通讯分系统电性相连，航控分系统用于采集无人遥控工作艇和监测探头的数据，航控分系统中的监测探头实时监测无人遥控工作艇所处位置的海水和空气环境放射性水平，同时将测量数据通过第二通讯分系统，回传至母船遥控站；所述光电分系统采集无人遥控工作艇周边海域的视频信息，并通过第二通讯分系统，回传至母船遥控站；母船遥控站与艇载控制站之间的信息传递通过双向连接的第一通讯分系统与第二通讯分系统实现。
2.如权利要求1所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述第一通讯分系统与第二通讯分系统均包括一个全双工电台，用于数据在两个方向上瞬时同步传输；母船控制分系统将遥控指令通过第一通讯分系统中的第一电台发送至艇载控制站；第一电台通过与第一电台相连的第一通讯天线发射遥控指令，并接收艇载控制站通过第二通讯分系统中的第二电台发送回来的信息，接收的信息在控制综合显示屏上进行显示；母船遥控站设置在距离艇载控制站传输距离以内的地面上。
3.如权利要求2所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述第一电台或第二电台均包括数据接口单元、基带处理单元、射频前端，第一电台还包括第一通讯天线，第二电台还包括第二通讯天线，数据通过第一电台或第二电台的数据接口单元采集，并发送给基带处理单元处理，经过射频前端进行放大，最后通过第一通讯天线或第二通讯天线收发；母船遥控站距离艇载控制站10km以内。
4.如权利要求3所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述第一通讯分系统的第一通讯天线架设高度为10m，第二通讯分系统的第二通讯天线架设高度2m；第一通讯分系统与第二通讯分系统的通讯距离为10km。
5.如权利要求4所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述监测探头与航控分系统采用串口通信进行数据传输；所述监测探头包括水下监测探头和空气监测探头。
6.如权利要求5所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述水下监测探头固定设置在连杆的一端，连杆的另一端转动连接在安装基座上，还包括分别与连杆和安装基座相连的液压驱动机构，液压驱动机构用于水下监测探头的收放，安装基座设置在无人遥控工作艇的艇尾板上；所述空气监测探头通过L型安装支架安装在无人遥控工作艇的甲板上；所述水下监测探头测量范围为37Bq/L～3.7×105Bq/L，空气监测探头测量范-8
围：1×10 Gy/h～1Gy/h。
7.如权利要求6所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述母船控制分系统包括控制手柄、工控机及控制综合显示屏，控制手柄与工控机电性连接，工控机与控制综合显示屏电性连接，控制手柄用于发出遥控指令，工控机接收并处理遥控指令，并将指令发送给第一通讯分系统，控制综合显示屏用于显示从第一通讯分系统接收到的监测探头信息和光电分系统的视频信息。
8.如权利要求7所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述第二通讯分系统将接收到的遥控指令发送给航控分系统，航控分系统执行指令遥控工作艇和收放水下监测探头。
9.如权利要求8所述的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，其特征在于，所述航控分系统还包括设置在无人遥控工作艇上的发动机、齿轮箱和喷水推进器，发动机、齿轮箱和喷水推进器上均设置传感器，传感器用于收集无人遥控工作艇的工况，航控分系统将无人遥控工作艇的工况和监测探头采集的辐射数据整合成数据包通过第二通讯分系统实时传送给母船遥控站；光电分系统包括设置在无人遥控工作艇上的标清摄像头、红外热成像和控制器；光电分系统采集无人遥控工作艇周边水域的视频信息，并通过第二通讯分系统实时传送给母船遥控站，视频信息通过控制综合显示屏显示，用于辅助遥控工作艇。

说明书全文

用于辐射探测的无人遥控工作艇系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种应用于核辐射测量的用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，属于无人遥控装备及自动测量系统技术领域，具体涉及用于辐射探测的无人遥控工作艇系统。

背景技术

[0002] 现代科学技术的发展所带来的智能领域的变革，已经不仅仅满足简单的交通运输目的，汽车飞机船舶的用途随着社会经济的发展，赋予了全新的内涵和用途。无人艇(USV)或者称为海上无人水面艇(USSV)作为一种无人操纵的舰艇，主要用于执行危险以及不适于有人或者长时间有人在船上的任务。

[0003] 核辐射探测器的发展是核技术进展的标志之一，一个国家核辐射探测器的研制与制作水平，也是该国核技术水平高低的重要标志之一。

[0004] 随着人类对自然界的应用能力增强，核能源逐渐走入了人们的视野。常规的核能源使用，为我们的生活提供了很多便利，但是核泄漏将会引发严重的后果。人类的很多活动都离不开放射性。少量的辐射照射不会危及人类的健康，过量的放射性射线对人体会造成伤害，使人致病、致死。剂量越大，危害越大。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，实现对近场区域辐射量的无人探测，可以执行核辐射探测等这种不适于有人在船上的任务。

[0006] 为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，包括母船遥控站以及设置在无人遥控工作艇上的艇载控制站；所述母船遥控站包括母船控制分系统和第一通讯分系统，母船控制分系统与第一通讯分系统电性相连，母船控制分系统用于将遥控指令通过第一通讯分系统发送至艇载控制站；所述艇载控制站包括航控分系统、光电分系统和第二通讯分系统，航控分系统、光电分系统与第二通讯分系统电性相连，航控分系统用于采集无人遥控工作艇和监测探头的数据，航控分系统中的监测探头实时监测无人遥控工作艇所处位置的海水和空气环境放射性水平，同时将测量数据通过第二通讯分系统，回传至母船遥控站；所述光电分系统采集无人遥控工作艇周边海域的视频信息，并通过第二通讯分系统，回传至母船遥控站；母船遥控站与艇载控制站之间的信息传递通过双向连接的第一通讯分系统与第二通讯分系统实现。用母船遥控站对遥控工作艇实施遥控，工作艇上的艇载控制站将监测探头探测的辐射数据发回母船遥控站。不仅能够实现无人采集辐射数据，而且实时观测无人遥控工作艇的各种工况，监测探头实时监测无人遥控工作艇所处位置的海水和空气环境放射性水平监测很全面。

[0007] 进一步的技术方案是，第一通讯分系统与第二通讯分系统均包括一个全双工电台，用于数据在两个方向上瞬时同步传输；母船控制分系统将遥控指令通过第一通讯分系统中的第一电台发送至艇载控制站；第一电台通过与第一电台相连的第一通讯天线发射遥控指令，并接收艇载控制站通过第二通讯分系统中的第二电台发送回来的信息，接收的信息在控制综合显示屏上进行显示；母船遥控站设置在距离艇载控制站传输距离以内的地面上。光电分系统采集周边海域的视频信息，航控分系统和光电分系统所采集到的信息，通过第二电台回传至母船控制分系统；第一通讯分系统与第二通讯分系统配套使用，用于发送母船控制分系统的遥控指令以及接收艇载控制端；光电分系统既设置了摄像头，还设置了红外热成像仪，获取无人遥控工作艇附近水域的信息很全面，更符合远程采集数据无人工作艇的发展趋势。

[0008] 进一步的技术方案是，第一电台或第二电台均包括数据接口单元、基带处理单元、射频前端，第一电台还包括第一通讯天线，第二电台还包括第二通讯天线，数据通过第一电台或第二电台的数据接口单元采集，并发送给基带处理单元处理，经过射频前端进行放大，最后通过第一通讯天线或第二通讯天线收发；母船遥控站距离艇载控制站10km以内。

[0009] 进一步的技术方案为，第一通讯分系统的第一通讯天线架设高度为10m，第二通讯分系统的第二通讯天线架设高度2m；第一通讯分系统与第二通讯分系统的通讯距离为10km。为实现10km的遥控距离，应在允许的条件下尽可能架高第一通讯天线的高度，第一通讯天线的架设高度不应低于10m。

[0010] 进一步的技术方案为，监测探头与航控分系统采用串口通信进行数据传输；所述监测探头包括水下监测探头和空气监测探头。

[0011] 进一步的技术方案为，水下监测探头固定设置在连杆的一端，连杆的另一端转动连接在安装基座上，还包括分别与连杆和安装基座相连的液压驱动机构，液压驱动机构用于水下监测探头的收放，安装基座设置在无人遥控工作艇的艇尾板上；所述空气监测探头通过L型安装支架安装在无人遥控工作艇的甲板上；所述水下监测探头测量范围为37Bq/L～3.7×105Bq/L，空气监测探头测量范围：1×10-8Gy/h～1Gy/h。水下监测探头可设置多个，通过顶面端盖预留8个直径5.5mm的通孔作为安装孔的连接件连接在连杆上，通过液压油缸可以实现水下监测探头的收放，整个机构由安装基座、液压油缸、连杆、监测探头等部分组成。机构平时处于收缩状态，整个机构基本高于吃水线，使用时控制液压缸推动放入水下，以工作艇拖带的形式对水下剂量进行测量。

[0012] 进一步的技术方案为，母船控制分系统包括控制手柄、工控机及控制综合显示屏，控制手柄与工控机电性连接，工控机与控制综合显示屏电性连接，控制手柄用于发出遥控指令，工控机接收并处理遥控指令，并将指令发送给第一通讯分系统，控制综合显示屏用于显示从第一通讯分系统接收到的监测探头信息和光电分系统的视频信息。

[0013] 进一步的技术方案为，第二通讯分系统将接收到的遥控指令发送给航控分系统，航控分系统执行指令遥控工作艇和收放水下监测探头。

[0014] 进一步的技术方案为，航控分系统还包括设置在无人遥控工作艇上的发动机、齿轮箱和喷水推进器，发动机、齿轮箱和喷水推进器上均设置传感器，传感器用于收集无人遥控工作艇的工况，航控分系统将无人遥控工作艇的工况和监测探头采集的辐射数据整合成数据包通过第二通讯分系统实时传送给母船遥控站；光电分系统包括设置在无人遥控工作艇上的标清摄像头、红外热成像和控制器；光电分系统采集无人遥控工作艇周边水域的视频信息，并通过第二通讯分系统实时传送给母船遥控站，视频信息通过控制综合显示屏显示，用于辅助遥控工作艇。

[0015] 采用用于辐射探测的无人遥控工作艇系统探测辐射源及屏蔽辐射源的方法，包括探测辐射源及屏蔽辐射源的步骤，其中探测辐射源的步骤如下：

[0016] 一、在无人遥控工作艇的船头和船尾分别设置核辐射源探测模块并在无人遥控工作艇出海前测量核辐射源的回波数据后记录在探测模块内；

[0017] 二、无人遥控工作艇出海后根据船头和船尾探测模块探测到的辐射量调整无人遥控工作艇的航行方向；

[0018] 屏蔽辐射源的步骤如下：

[0019] ①配合无人遥控工作艇上的光电分系统及探测模块，探测到核辐射源后无人遥控工作艇行进到核辐射源正上方后，将设置在无人遥控工作艇上的辐射屏蔽罩放下；②通过无人遥控工作艇上的光电分系统能在母船遥控站处的控制综合显示屏上观察到是否盖住核辐射源，若没有成功盖住则收回辐射屏蔽罩再重复辐射屏蔽罩的放下过程或执行无人遥控工作艇返航的工作；返航后更换尺寸合适的辐射屏蔽罩再执行出海的工作。也可以在无人遥控工作艇的左舷和右舷处分别设置核辐射源探测模块；辐射屏蔽罩可以是铅罩或水泥罩或中间设置水泥层的铅罩或中间设置铅层的水泥罩；辐射屏蔽罩一端连接缆绳，缆绳另一端绕在转动连接在无人遥控工作艇的滚筒上，滚筒位于无人遥控工作艇的艇侧板上，辐射屏蔽罩悬吊于无人遥控工作艇的外侧，滚筒一侧设置制动板，制动板通过控制器控制以实现卡住滚筒或不再卡住滚筒以实现辐射屏蔽罩的下放以盖住核辐射源。

[0020] 无人遥控工作艇的使用步骤如下：

[0021] ①无人遥控工作艇状态检查完毕；

[0022] ②启动无人遥控工作艇，检查轮机工况；

[0023] ③通过母船遥控站遥控工作艇到测量水域；

[0024] ④远程下方水下监测探头，采集水下辐射数值；

[0025] ⑤按照作业要求实时调整无人遥控工作艇航姿、航速，以满足任务需求；

[0026] ⑥任务完成后，收起水下监测探头；

[0027] ⑦遥控回航。

[0028] 本实用新型的优点和有益效果在于：

[0029] 1、实现对近场区域辐射量的无人探测，可以执行核辐射探测等这种不适于有人在船上的任务；

[0030] 2、不仅能够实现无人采集辐射数据，而且实时观测无人遥控工作艇的各种工况，监测探头实时监测无人遥控工作艇所处位置的海水和空气环境放射性水平监测很全面。

[0031] 3、光电分系统既设置了摄像头，还设置了红外热成像仪，获取无人遥控工作艇附近水域的信息很全面，更符合远程采集数据无人工作艇的发展趋势；

[0032] 4、架高第一通讯天线的高度实现了10km的遥控距离；

[0033] 5、水下监测探头可设置多个，通过顶面端盖预留8个直径5.5mm的通孔作为安装孔的连接件连接在连杆上，这样多个探头采集数据更能避免单个探头采集数据的误差或偏差，采集的数据更准确。附图说明

[0034] 图1是本实用新型用于辐射探测的无人遥控工作艇系统中母船遥控站示意图；

[0035] 图2是本实用新型中艇载控制站示意图；

[0036] 图3是第一电台或第二电台的内部结构示意图；

[0037] 图4是水下探头的安装示意图；

[0038] 图5是空气探头的安装示意图；

[0039] 图6是本实用新型的母船遥控站与艇载控制站相连的示意图。

[0040] 图中：1、连杆；2、水下监测探头；3、安装基座；4、液压驱动机构；5、艇尾板；6、L型安装支架；7、空气监测探头。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

[0042] 如图1至图6所示(图4中虚线部分为探测状态)，本实用新型是用于辐射探测的无人遥控工作艇系统，包括母船遥控站以及设置在无人遥控工作艇上的艇载控制站；所述母船遥控站包括母船控制分系统和第一通讯分系统，母船控制分系统与第一通讯分系统相连，母船控制分系统用于将遥控指令通过第一通讯分系统发送至艇载控制站；所述艇载控制站包括航控分系统、光电分系统和第二通讯分系统，航控分系统、光电分系统与第二通讯分系统电性相连，航控分系统用于采集无人遥控工作艇和监测探头的数据，航控分系统中的监测探头实时监测无人遥控工作艇所处位置的海水和空气环境放射性水平，同时将测量数据通过第二通讯分系统，回传至母船遥控站；所述光电分系统采集无人遥控工作艇周边海域的视频信息，并通过第二通讯分系统，回传至母船遥控站；母船遥控站与艇载控制站之间的信息传递通过双向连接的第一通讯分系统与第二通讯分系统实现。第一通讯分系统与第二通讯分系统均包括一个全双工电台，用于数据在两个方向上瞬时同步传输；母船控制分系统将遥控指令通过第一通讯分系统中的第一电台发送至艇载控制站；第一电台通过与第一电台相连的第一通讯天线发射遥控指令，并接收艇载控制站通过第二通讯分系统中的第二电台发送回来的信息，接收的信息在控制综合显示屏上进行显示。第一电台或第二电台均包括数据接口单元、基带处理单元、射频前端，第一电台还包括第一通讯天线，第二电台还包括第二通讯天线，数据通过第一电台或第二电台的数据接口单元采集，并发送给基带处理单元处理，经过射频前端进行放大，最后通过第一通讯天线或第二通讯天线收发；母船遥控站距离艇载控制站10km以内。第一通讯分系统的第一通讯天线架设高度为10m，第二通讯分系统的第二通讯天线架设高度2m；第一通讯分系统与第二通讯分系统的通讯距离为10km。监测探头与航控分系统采用串口通信进行数据传输；所述监测探头包括水下监测探头2和空气监测探头7。水下监测探头2固定设置在连杆1的一端，连杆1的另一端转动连接在安装基座3上，还包括分别与连杆1和安装基座3相连的液压驱动机构4，液压驱动机构4用于水下监测探头2的收放，安装基座3设置在无人遥控工作艇的艇尾板5上；所述空气监测探头
7通过L型安装支架6安装在无人遥控工作艇的甲板上。水下监测探头2测量范围为37Bq/L～
3.7×105Bq/L，空气监测探头7测量范围：1×10-8Gy/h～1Gy/h。母船控制分系统包括控制手柄、工控机及控制综合显示屏，控制手柄用于发出遥控指令，工控机接收并处理遥控指令，并将指令发送给第一通讯分系统，控制综合显示屏用于显示从第一通讯分系统接收到的监测探头信息和光电分系统的视频信息。第二通讯分系统将接收到的遥控指令发送给航控分系统，航控分系统执行指令遥控工作艇和收放水下监测探头2。航控分系统还包括设置在无人遥控工作艇上的发动机、齿轮箱和喷水推进器，发动机、齿轮箱和喷水推进器上均设置传感器，传感器用于收集无人遥控工作艇的工况，航控分系统将无人遥控工作艇的工况和监测探头采集的辐射数据整合成数据包通过第二通讯分系统实时传送给母船遥控站；光电分系统包括设置在无人遥控工作艇上的标清摄像头、红外热成像和控制器；光电分系统采集无人遥控工作艇周边水域的视频信息，并通过第二通讯分系统实时传送给母船遥控站，视频信息通过控制综合显示屏显示，用于辅助遥控工作艇。

[0043] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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