基本信息
- 項目名稱：
- 水密艙滲漏及工況報警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品設計并研制了包含溫度測量、溫度測量，滲漏監(jiān)測、電源監(jiān)測和系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤顯示及串口通信在內(nèi)的一套高性能的水密艙滲漏及工況監(jiān)測報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實時綜合監(jiān)測和報警，為潛艇、UUV、水下機器人及魚雷水雷等水下裝備的試航實驗提供了一套有效的環(huán)境安全監(jiān)測分析系統(tǒng)，提高了水下裝備的環(huán)境性能保障評估能力和自救能力。
- 詳細介紹：
- 21世紀是海洋開發(fā)的新世紀，廣袤的海洋中蘊藏著豐富的資源。圍繞著海洋開發(fā)將產(chǎn)生一系列新的問題，如深海開發(fā)，深海資源勘探，以及領海保護等諸多問題都要用到水下裝備，它們在工作時都需要一個良好密封的內(nèi)部環(huán)境（水密艙），否則整個系統(tǒng)可能崩潰。同時，艙內(nèi)器件的工況也將影響其完成任務的能力。因此，在這些裝備的研制過程中需要一整套完整的設備對其密封以及工況進行實時監(jiān)測，并將檢測到的數(shù)據(jù)進行存儲，向主機報警，以便主機實時做出反應進行處理甚至自救。其采集到的數(shù)據(jù)將會成為該裝備進行正式投產(chǎn)時的重要參考，具有至關重要的意義。 本作品設計并研制了包含溫度測量、溫度測量，滲漏監(jiān)測、電源監(jiān)測和系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤顯示及串口通信在內(nèi)的一套高性能的水密艙滲漏及工況監(jiān)測報警系統(tǒng)，實現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實時綜合監(jiān)測和報警，為潛艇、UUV、水下機器人及魚雷水雷等水下裝備的試航實驗提供了一套有效的環(huán)境安全監(jiān)測分析系統(tǒng)，提高了水下裝備的環(huán)境性能保障評估能力和自救能力。整機功能完善，性能優(yōu)越：溫度在0~60°范圍測量誤差小于1℃，濕度在30%~95%RH范圍測量誤差小于5%，供電電壓范圍為DC6~24V，整機工作電流小于2mA。 創(chuàng)新點： 1）設計并研制了包含溫度測量、濕度測量，滲漏監(jiān)測、電源監(jiān)測，和系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤顯示及串口通信在內(nèi)的整套硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實時綜合監(jiān)測和報警。 2）編寫了測濕、測溫、滲漏監(jiān)測、電壓監(jiān)測、鍵盤顯示、串口通信、高溫報警、高濕報警、過壓欠壓報警、滲漏報警和信息發(fā)送等功能軟件和主控軟件，實現(xiàn)了對溫度、濕度的實時檢測及存儲、判決功能，可靠性高。 3）整機功能完善，性能優(yōu)越：溫度在0～60°C范圍測量誤差小于1°C，濕度在30%～95%RH范圍測量誤差小于5%；供電電壓范圍為DC 6-24V,整機工作電流小于2mA。 4）以本項目為依托，撰寫并公開發(fā)表了高質(zhì)量研究論文6篇，總結了項目研究成果，并申報發(fā)明專利一項。 為總結研究成果，提高理論研究水平，本團隊以項目為依托撰寫并公開發(fā)表了高質(zhì)量研究論文6篇，其中國際會議1篇（EI、ISTP索引）、核心期刊5篇。論文研究內(nèi)容涉及測量、控制、電子電路、元器件、仿真、建模等學科領域，全面論述了水密艙滲漏監(jiān)測報警系統(tǒng)和高精度溫度測量算法的設計依據(jù)，總結了項目研究成果，是該項目的技術結晶。 1) 超低功耗的水密艙工況綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)，測控技術，2010.6； 2) 低功耗的水密艙滲漏監(jiān)測報警系統(tǒng)，船舶工程，2010.8； 3) 基于uPD78F1166單片機的水密艙工況監(jiān)測系統(tǒng)，計算機測量與控制，2010.9； 4) 基于HDP-07的水密艙滲漏及工況報警系統(tǒng)，電子設計工程，2010.10； 5) 基于PT1000的高精度溫度測量系統(tǒng)，電子設計工程，2010.10； 6) Parameter Estimation under Discrete Gaussian Distribution Additive Noise, ICFIEA2010-734.
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的： 水下裝備在工作時需要一個密封良好的內(nèi)部環(huán)境（水密艙），否則整個系統(tǒng)可能崩潰，同時艙內(nèi)器件的工況也將影響其完成任務的能力。本系統(tǒng)可對水密艙的密封性能以及工況進行實時監(jiān)測，將檢測到的數(shù)據(jù)進行存儲，向主機報警，以便主機實時處理、及時自救，并根據(jù)采集到的工況數(shù)據(jù)為該裝備正式投產(chǎn)時制定重要參考。 基本思路： 以超低功耗單片機作為核心，利用高靈敏度溫度、濕度傳感器作為數(shù)據(jù)采集前端，經(jīng)過高增益、低噪聲放大與處理電路，在單片機內(nèi)部處理、存儲并判決，實時對密封艙內(nèi)的溫濕度、饋電狀況等工況進行實時監(jiān)控、報警。 創(chuàng)新點： 1）實現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實時綜合監(jiān)測和報警。 2）編寫了采集、測量等功能軟件和主控軟件，實現(xiàn)實時監(jiān)測及存儲、判決功能，可靠性高。 3）整機功能完善，性能優(yōu)越。 技術關鍵： 1）選取高靈敏度的溫度濕度傳感器，配合低噪聲供電系統(tǒng)，設計高精度的預處理放大電路。 2）根據(jù)精度需求選取具有內(nèi)置A/D且其采樣位數(shù)及通道數(shù)合適的單片機，以及大容量低功耗存儲器等部件。 3）結合各傳感器的溫漂及噪聲性能，設計一套合適的數(shù)據(jù)處理算法，提高系統(tǒng)的測量精度和穩(wěn)定性。 技術指標： 1)供電電壓：DC 6-24V； 2)供電電流：<2mA； 3)檢測精度：濕度±5%RH，溫度±1℃，電壓±0.5V，工作溫度范圍0～60℃； 4)工作環(huán)境：溫度0～60℃，濕度30%RH～100%RH； 5)報警系統(tǒng)向上位機發(fā)送溫濕度，以及電池電量報警信號，自動輸出聲光報警信號；
科學性、先進性
- 作品的先進性與科學性： 本作品實現(xiàn)了對水密艙溫度、濕度、滲漏及供電狀況的實時監(jiān)測和超溫報警、超濕報警、超壓報警、滲漏報警及采集數(shù)據(jù)發(fā)送等功能，工作穩(wěn)定，功能齊全，而且功耗較低，性價比高。 檢測數(shù)據(jù)表明，在全溫度、濕度、供電環(huán)境變化條件下，整機最大工作電流≤1.65mA，最大功耗≤17.5mW；正常工作供電電壓范圍為DC6-24V，監(jiān)測精度為±0.1V，可超壓報警；溫度監(jiān)測范圍為0-60°C，誤差≤1.7%，可超溫報警；濕度監(jiān)測范圍為30%-98%RH，誤差≤4.3%，可超濕報警；滲漏報警判決門限為93%±2.5%RH，而且各通道檢測報警一致性很好。 本作品首次實現(xiàn)了水密艙工況的綜合監(jiān)測報警，性能參數(shù)優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。
獲獎情況及鑒定結果
- 為總結研究成果，提高理論研究水平，本團隊以項目為依托撰寫并公開發(fā)表了高質(zhì)量研究論文6篇，其中國際會議1篇（EI、ISTP索引）、核心期刊5篇。論文研究內(nèi)容涉及測量、控制、電子電路、元器件、仿真、建模等學科領域，全面論述了水密艙滲漏監(jiān)測報警系統(tǒng)和高精度溫度測量算法的設計依據(jù)，總結了項目研究成果，是該項目的技術結晶。 1)超低功耗的水密艙工況綜合監(jiān)測報警系統(tǒng)，測控技術，2010.6； 2)低功耗的水密艙滲漏監(jiān)測報警系統(tǒng)，船舶工程，2010.8； 3)基于uPD78F1166單片機的水密艙工況監(jiān)測系統(tǒng)，計算機測量與控制，2010.9； 4)基于PT1000的高精度溫度測量系統(tǒng)，電子設計工程，2010.10； 5)Parameter Estimation under Discrete Gaussian Distribution Additive Noise, ICFIEA2010-734.
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 有償轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 功能說明： 系統(tǒng)可對顯示模式、報警門限等進行設定，上位機實時顯示當前溫濕度、電壓及報警信息，并持續(xù)監(jiān)測。 技術特點： 本系統(tǒng)能夠進行水密艙的實時綜合檢測、智能判決和自動報警，且本監(jiān)測系統(tǒng)功耗低(電源電流≤1.65mA)，適合于在低功耗場合進行監(jiān)測。 技術優(yōu)勢： 本系統(tǒng)能夠進行多點數(shù)據(jù)采集，采用了高靈敏度、高精度、高穩(wěn)定度傳感器和超低噪聲芯片作為預處理芯片，同時配置了高精密穩(wěn)壓電路以減少干擾，并采用低功耗高速的NEC單片機作為控制核心，在提高性能的同時保證系統(tǒng)的功耗較低。 使用范圍和市場分析： 對水下裝備的滲漏(凝露、濕度)、溫度等參數(shù)實時監(jiān)測、存儲、報警，同時記錄系統(tǒng)的工作狀態(tài)，為水下裝備產(chǎn)品的研制、優(yōu)化、定型、投產(chǎn)提供重要的依據(jù)。 經(jīng)濟效益預測： 本系統(tǒng)研制成本約在20000元/套；批量生產(chǎn)后成本可控制在3000元/套；銷售價格大約在2-5萬元/套。 目前我國市場上沒有完整功能的水密艙滲漏報警系統(tǒng)成品，該作品作為集成化的綜合性監(jiān)測統(tǒng)填補了國內(nèi)空白，經(jīng)濟效益較為可觀。
同類課題研究水平概述
- 水下機器人自救技術，前蘇聯(lián)及美國起步較早，而且已經(jīng)實用。國內(nèi)，1000米探索者號水下機器人，6000米水下機器人上的自救系統(tǒng)，采用的是俄羅斯系統(tǒng)，上海交大曾經(jīng)在863項目資助下，研制了一個實驗室系統(tǒng)，但沒見應用報道?？傃b備部下達的“軍用智能機器人”的研究項目，在“八五”及“九五”研制中，均沒裝自救系統(tǒng)，這使它的試驗深度受到了很大限制?！笆濉逼陂g，已立項研制并準備裝備一套自救系統(tǒng)，這套系統(tǒng)傳感器配置不多，智能程度不高，由人工通過獨立的水聲或光纖通信系統(tǒng)下達拋載命令，其深度達到300米。同時建立一個研究平臺，為“十一?五”研制智能自救系統(tǒng)打基礎。 據(jù)有關資料估計，民用需要方面，2010年，我國在水下探測、監(jiān)視和工程作業(yè)等方面將需要近百艘水下機器人；到2030年，將需要近千艘水下作業(yè)機器人。2030年以后，水下作業(yè)機器人的需求量將以每年10%的速度遞增，從而形成一個具有相當規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。軍用方面，2020年左右，將會有成建制的智能機器人裝備海軍。隨著海洋開發(fā)的發(fā)展，智能自救系統(tǒng)正越來越受到重視，需求量也將越來越大。 水密艙滲漏及工況監(jiān)測報警系統(tǒng)是水下機器人自救系統(tǒng)的重要組成部分，本作品的設計對這一研究具有很大實際意義，為水下機器人自救系統(tǒng)的設計、開發(fā)和應用打下了基礎。
