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一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统及方法

申请号 CN202410091459.0 申请日 2024-01-23 公开(公告)号 CN117908453A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所; 发明人 张永兵; 张凯丽; 李玉丛;
摘要 本 发明 涉及一种无人船上建毁伤情况下应急停车 监控系统 及方法,通过监控计算机、串口 服务器 、继电器、选择 开关 、停车电磁 铁 、启动 蓄 电池 、DI采集模 块 、使能 信号 触发盒及应急停车监控 软件 构成了应急停车监控系统,本发明能够在于不破坏现有主机控制系统,可选择性接入应急停车控制功能,实现 船舶 上层建筑毁伤后自动控制主机停机,避免船舶在上层建筑毁伤脱排异常时处于失控以当前航向继续航行状态,降低与任务海区其他船舶构成碰撞 风 险。
权利要求

1.一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,其特征在于:包括监控计算机、串口服务器、继电器、选择开关、停车电磁、启动电池、DI采集模和使能信号触发盒,其中,监控计算机通过网口与串口服务器相连,串口服务器的另一端口以RS485形式与继电器相连,继电器的常闭端子和公共端端子与选择开关相连,选择开关与停车电磁铁相连,同时选择开关与DI采集模块相连,DI采集模块通过RS485与继电器串口相连,启动蓄电池与继电器电源端子和接地端子相连,使能信号触发盒与继电器IO输入端端子相连,启动蓄电池与使能信号触发盒相连。
2.根据权利要求1所述的一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,其特征在于:
所述监控计算机设有100M RJ45接口,用于运行主机应急停车监控软件,主机应急停车监控软件用于继电器及选择开关状态信息的显示以及应急停车的控制。
3.根据权利要求1所述的一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,其特征在于:
所述串口服务器通过透传功能将继电器串口数据转化为网口输出至监控计算机。
4.根据权利要求1所述的一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,其特征在于:
所述使能信号触发盒输出线在驾驶室内部均匀等间距布设后,穿出驾驶室连接至机舱新增加继电器处。
5.根据权利要求1所述的一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,其特征在于:
所述继电器输出为常闭模式,用于实现停车电磁铁的闭合以及断开控制。
启动蓄电池为继电器、DI采集模块供电,同时经使能信号触发盒接入继电器IO输入端口。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统的监控方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1、接通选择开关,DI采集模块采集并将接通状态反馈至应急停车监控软件,选择开关开启状态指示灯显示为绿色,则表明已接入该项功能;
步骤2、闭合启动蓄电池闸刀开关,继电器获得使能信号控制停机继电器打开,并将继电器状态实时反馈至应急监控软件,若成功触发停机继电器打开状态则应急监控软件端停机继电器打开状态指示灯显示为绿色,停机继电器闭合状态指示灯为红色;
步骤3、通过应急监控软件交互界面判断停机继电器线圈是否断开,当停机继电器闭合状态指示灯为红色,且停机继电器打开状态指示灯为绿色则表明停机继电器已断开,可以正常启动主机(发动机),否则通过单击主机停机继电器打开按钮将停机继电器置为打开状态后,方可执行启动主机(发动机)操作;
步骤4、判断是否上建损坏,若上建损坏则触发停机继电器闭合指令,控制主机停机结束任务,否则继续执行航行指令,直至任务结束断开选择开关。

说明书全文

一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于海上无人系统技术领域,尤其是一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统及方法。

背景技术

[0002] 无人船在航行任务中被外来物体撞击驾驶室,造成驾驶室内驾驶控制设备及无人控制设备损坏,导致无人船无法继续接收岸基或母船端控制指令,若齿轮箱在驾驶室被毁伤后脱排异常,无人船将处于失控继续航行状态,与航行海区内其他船舶存在碰撞险。目前船用主机不具备驾驶室内(远程)控制仪表与机旁控制仪表通信断开,自动控制主机停机功能,仅能实现降为怠速

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统及方法,能够在不破坏原有主机控制系统的前提下,可选择性接入应急停车控制功能,实现船舶上层建筑损伤,脱排异常情况下自动控制主机停机。
[0004] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0005] 一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,包括监控计算机、串口服务器、继电器、选择开关、停车电磁、启动电池、DI采集模和使能信号触发盒,其中,监控计算机通过网口与串口服务器相连,串口服务器的另一端口以RS485形式与继电器相连,继电器的常闭端子和公共端端子与选择开关相连,选择开关与停车电磁铁相连,同时选择开关与DI采集模块相连,DI采集模块通过RS485与继电器串口相连,启动蓄电池与继电器电源端子和接地端子相连,使能信号触发盒与继电器IO输入端端子相连,启动蓄电池与使能信号触发盒相连。
[0006] 而且,所述监控计算机设有100M RJ45接口,用于运行主机应急停车监控软件,主机应急停车监控软件用于继电器及选择开关状态信息的显示以及应急停车的控制。
[0007] 而且,所述串口服务器通过透传功能将继电器串口数据转化为网口输出至监控计算机。
[0008] 而且,所述使能信号触发盒输出线在驾驶室内部均匀等间距布设后,穿出驾驶室连接至机舱新增加继电器处。
[0009] 而且,所述继电器输出为常闭模式,用于实现停车电磁铁的闭合以及断开控制。
[0010] 启动蓄电池为继电器、DI采集模块供电,同时经使能信号触发盒接入继电器IO输入端口
[0011] 一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统的监控方法,包括以下步骤:
[0012] 步骤1、接通选择开关;
[0013] 步骤2、闭合启动蓄电池闸刀开关;
[0014] 步骤3、判断继电器开启线圈是否断开,若断开则启动主机,否则手动开启继电器并启动主机;
[0015] 步骤4、判断是否上建损坏,若损坏则继电器断开线圈闭合,主机停止结束任务,否则继续航行,结束任务。
[0016] 本发明的优点和积极效果是:
[0017] 本发明通过监控计算机、串口服务器、继电器、选择开关、停车电磁铁、启动蓄电池、DI采集模块、使能信号触发盒及应急停车监控软件构成了应急停车监控系统,本发明能够在于不破坏现有主机控制系统,可选择性接入应急停车控制功能,实现船舶上层建筑毁伤后自动控制主机停机,避免船舶在上层建筑毁伤脱排异常时处于失控以当前航向继续航行状态,降低与任务海区其他船舶构成碰撞风险。附图说明
[0018] 图1为本发明的系统连接图;
[0019] 图2为本发明的主机应急停车监控软件的界面示意图;
[0020] 图3为本发明监控流程图

具体实施方式

[0021] 以下结合附图对本发明做进一步详述。
[0022] 本发明所示指上建毁伤情况是船舶上层建筑含驾驶室及内部设备因受到外来物体撞击被毁坏。
[0023] 一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,如图1所示,包括监控计算机、串口服务器、继电器、选择开关、停车电磁铁、启动蓄电池、DI采集模块和使能信号触发盒,其中,监控计算机通过网口与串口服务器相连,串口服务器的另一端口以RS485形式与继电器相连,继电器的常闭端子和公共端端子与选择开关相连,选择开关与停车电磁铁相连,同时选择开关与DI采集模块相连,DI采集模块通过RS485与继电器串口相连,启动蓄电池与继电器电源端子和接地端子相连,使能信号触发盒与继电器IO输入端端子相连,启动蓄电池与使能信号触发盒相连。
[0024] 其中,监控计算机设有100M RJ45接口,用于运行主机应急停车监控软件,主机应急停车监控软件用于继电器及选择开关状态信息的显示以及应急停车的控制。如图2所示,应急停车监控软件包含停机继电器闭合/打开状态指示灯、主机停机继电器打开/停机继电器闭合按钮、选择开关状态指示灯。继电器闭合/打开状态指示灯绿色则表明处于当前状态,选择开关状态指示灯红色表示未接入主机应急停车功能,反之表示接入主机应急停车功能。主机停机继电器打开/停机继电器闭合按钮被触发则高亮显示。
[0025] 串口服务器通过透传功能将继电器串口数据转化为网口输出至监控计算机。
[0026] 所述继电器输出为常闭模式,用于实现停车电磁铁的闭合、断开控制,常闭触点和公共端经选择开关并联接入停车电磁铁控制电路
[0027] 选择开关选择带有状态指示灯的自开关,用于实现应急停车监控功能的选择性接入,闭合接入该功能。
[0028] 启动蓄电池用于为继电器、DI采集模块提供供电,同时经使能信号触发盒提供使能信号。使能信号触发盒由接线端子、保险管底座和保险管组成。
[0029] DI采集模块具备RS485通信接口,用于采集选择开关的工作状态,用于在应急停车监控软件端显示应急停车控制功能是否接入。
[0030] 同时为保证驾驶室毁伤情况下主机自动进入应急断油停车模式,需将由使能信号触发盒输出线在驾驶室内部均匀等间距布设后,穿出驾驶室至机舱新增加继电器处。
[0031] 本发明的应急停车监控功能仅在任务执行过程中使用,在日常使用过程通过选择开关关闭该项功能的接入。控制逻辑为将继电器常闭触点与现有停车电磁铁(常开控制模式)并联使用,当需要启动主机(发动机)时,闭合主机(发动机)启动蓄电池闸刀开关作为使能信号触发继电器,驱动继电器由常闭转换为开启状态,按动主机启动按钮正常启动主机,关闭主机则通过按正常停机按钮实现停机,驾驶室毁伤连接使能信号触发盒与继电器间使能线缆断开,继电器恢复常闭状态控制主机停车电磁铁吸合,主机断油停车。
[0032] 一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统的监控方法,如图3所示,包括以下步骤:
[0033] 步骤1、接通选择开关;
[0034] 步骤2、闭合启动蓄电池闸刀开关;
[0035] 步骤3、判断继电器开启线圈是否断开,若断开则启动主机,否则手动开启继电器并启动主机;
[0036] 步骤4、判断是否上建损坏,若损坏则继电器断开线圈闭合,主机停止结束任务,否则继续航行,结束任务。
[0037] 根基上述一种无人船上建毁伤情况下应急停车监控系统,通过双主机配置,以验证本发明的效果。
[0038] 以双主机配置为例,组成包含监控计算机、串口服务器、1号主机继电器、1号选择开关、左主机停车电磁铁、左主机启动蓄电池、1号DI采集模块、2号主机继电器、2号选择开关、右主机停车电磁铁、右主机启动蓄电池、2号DI采集模块使能信号触发盒及停车监控软件,各设备间连接关系如下:监控计算机通过网口与串口服务器相连,串口服务器port1端口以RS485形式与1号主机继电器RS485对应接线端子相连,1号主机继电器(常闭及公共端端子)与1号选择开关相连,1号选择开关与左主机停车电磁铁相连。1号选择开关与1号DI采集模块DI接口相连,1号DI采集模块以RS485形式与串口服务器port3相连,左主机启动蓄电池为1号主机继电器(DC 24V)、1号DI采集模块(DC 24V)提供供电,同时经使能信号触发盒接入1号主机继电器IO输入端口。串口服务器port2端口以RS485形式与2号主机继电器RS485接线端子相连,2号主机继电器(常闭及公共端端子)与2号选择开关相连,2号选择开关与右主机停车电磁铁相连。2号选择开关与2号DI采集模块DI接口相连,2号DI采集模块以RS485形式与串口服务器port4相连,右主机启动蓄电池为2号主机继电器(DC 24V)、2号DI采集模块(DC 24V)提供供电,同时经使能信号触发盒接入2号主机继电器IO输入端口。
[0039] 监控计算机装载Windows系统,具备100M RJ45接口,用于运行主机应急停车监控软件,实现控制交互、继电器及选择开关状态信息反馈显示。
[0040] 串口服务器采用4串口可配置设备,用于将1号、2号主机继电器串口信息输出转换成网口输出,实现RS485串口接口继电器由串口向网口的转换。
[0041] 继电器采用常闭模式设备,具备RS485和4路IO输入接口,1号、2号主机继电器分别用于实现左、右主机停车电磁铁的闭合、断开控制,将1号、2号主机继电器输出端第一组常闭触点和公共端分别经1号、2号选择开关对应并联接入左、右主机停车电磁铁控制电路(以博度安6M33C550‑18发电机为例,需接入远程仪表线束处1和5引脚,其中1为+24V,5为远程停机引脚)。
[0042] 选择开关采用带有状态指示灯的自锁开关,用于实现选择应急停车监控功能的接入,开关闭合状态为接入该功能,在1号、2号选择开关指示灯回路分别对应串联1号、2号DI采集模块,经1号DI采集模块串口与串口服务器port3相连、经2号DI采集模块串口与串口服务器port4相连。
[0043] 左主机启动蓄电池用于为1号主机继电器、1号DI采集模块提供供电,1号主机继电器、1号DI采集模块采用直流24V供电,右主机启动蓄电池用于为2号主机继电器、2号DI采集模块提供供电,2号主机继电器、2号DI采集模块采用直流24V供电,同时左、右主机启动蓄电池分别经使能信号触发盒对应接线端子为1号、2号主机继电器提供使能信号。
[0044] 使能信号触发盒由接线端子、保险管底座和保险管组成,保相管采用3A规格,各个接线端子间相互独立。
[0045] 应急停车监控软件包含停机继电器闭合/打开状态指示灯、主机停机继电器打开/停机继电器闭合按钮、1号、2号选择开关状态指示灯。继电器闭合/打开状态指示灯为绿色则表明处于当前状态,若停机继电器闭合指示灯亮起则主机处于停机状态,选择开关状态指示灯红色表示未接入主机应急停车功能,反之表示接入主机应急停车功能。主机停机继电器打开/停机继电器闭合按钮被触发则高亮显示。
[0046] 为保证驾驶室毁伤情况下主机自动进入应急断油停车模式,需将由使能信号触发盒输出线在驾驶室内部均匀等间距布设后,穿出驾驶室至机舱新增加继电器处。
[0047] 该项功能使用及控制逻辑如下,该功能仅在任务执行过程中使用,在日常使用过程通过选择开关关闭该项功能的接入。控制逻辑为将继电器常闭触点与现有停车电磁铁(常开控制模式)并联使用,当需要启动主机时,启动主机蓄电池作为使能触发继电器,驱动继电器由常闭转换为开启状态,按动主机启动按钮正常启动主机,关闭主机则通过按正常停机按钮实现停机,驾驶室毁伤后连接使能信号触发盒与继电器间使能线缆断开,继电器恢复常闭状态控制主机停车电磁铁吸合,主机断油停车。
[0048] 需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。
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