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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 水密艙滲漏及工況報(bào)警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品設(shè)計(jì)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(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實(shí)時(shí)綜合監(jiān)測和報(bào)警，為潛艇、UUV、水下機(jī)器人及魚雷水雷等水下裝備的試航實(shí)驗(yàn)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(xì)介紹：
- 21世紀(jì)是海洋開發(fā)的新世紀(jì)，廣袤的海洋中蘊(yùn)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(lǐng)海保護(hù)等諸多問題都要用到水下裝備，它們在工作時(shí)都需要一個(gè)良好密封的內(nèi)部環(huán)境（水密艙），否則整個(gè)系統(tǒng)可能崩潰。同時(shí)，艙內(nèi)器件的工況也將影響其完成任務(wù)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(shè)備對其密封以及工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，向主機(jī)報(bào)警，以便主機(jī)實(shí)時(shí)做出反應(yīng)進(jìn)行處理甚至自救。其采集到的數(shù)據(jù)將會成為該裝備進(jìn)行正式投產(chǎn)時(shí)的重要參考，具有至關(guān)重要的意義。 本作品設(shè)計(jì)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(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實(shí)時(shí)綜合監(jiān)測和報(bào)警，為潛艇、UUV、水下機(jī)器人及魚雷水雷等水下裝備的試航實(shí)驗(yàn)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(jī)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(jī)工作電流小于2mA。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1）設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實(shí)時(shí)綜合監(jiān)測和報(bào)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(bào)警、高濕報(bào)警、過壓欠壓報(bào)警、滲漏報(bào)警和信息發(fā)送等功能軟件和主控軟件，實(shí)現(xiàn)了對溫度、濕度的實(shí)時(shí)檢測及存儲、判決功能，可靠性高。 3）整機(jī)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(jī)工作電流小于2mA。 4）以本項(xiàng)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(jié)了項(xiàng)目研究成果，并申報(bào)發(fā)明專利一項(xiàng)。 為總結(jié)研究成果，提高理論研究水平，本團(tuán)隊(duì)以項(xiàng)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(xué)科領(lǐng)域，全面論述了水密艙滲漏監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)和高精度溫度測量算法的設(shè)計(jì)依據(jù)，總結(jié)了項(xiàng)目研究成果，是該項(xiàng)目的技術(shù)結(jié)晶。 1) 超低功耗的水密艙工況綜合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，測控技術(shù)，2010.6； 2) 低功耗的水密艙滲漏監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，船舶工程，2010.8； 3) 基于uPD78F1166單片機(jī)的水密艙工況監(jiān)測系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)測量與控制，2010.9； 4) 基于HDP-07的水密艙滲漏及工況報(bào)警系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)工程，2010.10； 5) 基于PT1000的高精度溫度測量系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 水下裝備在工作時(shí)需要一個(gè)密封良好的內(nèi)部環(huán)境（水密艙），否則整個(gè)系統(tǒng)可能崩潰，同時(shí)艙內(nèi)器件的工況也將影響其完成任務(wù)的能力。本系統(tǒng)可對水密艙的密封性能以及工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，將檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，向主機(jī)報(bào)警，以便主機(jī)實(shí)時(shí)處理、及時(shí)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(shí)制定重要參考。 基本思路： 以超低功耗單片機(jī)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(jī)內(nèi)部處理、存儲并判決，實(shí)時(shí)對密封艙內(nèi)的溫濕度、饋電狀況等工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1）實(shí)現(xiàn)了對水密艙滲漏及工況的實(shí)時(shí)綜合監(jiān)測和報(bào)警。 2）編寫了采集、測量等功能軟件和主控軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測及存儲、判決功能，可靠性高。 3）整機(jī)功能完善，性能優(yōu)越。 技術(shù)關(guān)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(shè)計(jì)高精度的預(yù)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(jī)，以及大容量低功耗存儲器等部件。 3）結(jié)合各傳感器的溫漂及噪聲性能，設(shè)計(jì)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(shù)指標(biāo)： 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(bào)警系統(tǒng)向上位機(jī)發(fā)送溫濕度，以及電池電量報(bào)警信號，自動輸出聲光報(bào)警信號；
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的先進(jìn)性與科學(xué)性： 本作品實(shí)現(xiàn)了對水密艙溫度、濕度、滲漏及供電狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測和超溫報(bào)警、超濕報(bào)警、超壓報(bào)警、滲漏報(bào)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(jià)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(jī)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(bào)警；溫度監(jiān)測范圍為0-60°C，誤差≤1.7%，可超溫報(bào)警；濕度監(jiān)測范圍為30%-98%RH，誤差≤4.3%，可超濕報(bào)警；滲漏報(bào)警判決門限為93%±2.5%RH，而且各通道檢測報(bào)警一致性很好。 本作品首次實(shí)現(xiàn)了水密艙工況的綜合監(jiān)測報(bào)警，性能參數(shù)優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 為總結(jié)研究成果，提高理論研究水平，本團(tuán)隊(duì)以項(xiàng)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(xué)科領(lǐng)域，全面論述了水密艙滲漏監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)和高精度溫度測量算法的設(shè)計(jì)依據(jù)，總結(jié)了項(xiàng)目研究成果，是該項(xiàng)目的技術(shù)結(jié)晶。 1)超低功耗的水密艙工況綜合監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，測控技術(shù)，2010.6； 2)低功耗的水密艙滲漏監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，船舶工程，2010.8； 3)基于uPD78F1166單片機(jī)的水密艙工況監(jiān)測系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)工程，2010.10； 5)Parameter Estimation under Discrete Gaussian Distribution Additive Noise, ICFIEA2010-734.
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 功能說明： 系統(tǒng)可對顯示模式、報(bào)警門限等進(jìn)行設(shè)定，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫濕度、電壓及報(bào)警信息，并持續(xù)監(jiān)測。 技術(shù)特點(diǎn)： 本系統(tǒng)能夠進(jìn)行水密艙的實(shí)時(shí)綜合檢測、智能判決和自動報(bào)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(jìn)行監(jiān)測。 技術(shù)優(yōu)勢： 本系統(tǒng)能夠進(jìn)行多點(diǎn)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(yù)處理芯片，同時(shí)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(jī)作為控制核心，在提高性能的同時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測、存儲、報(bào)警，同時(shí)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(jì)效益預(yù)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(jià)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(bào)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(bǔ)了國內(nèi)空白，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。
同類課題研究水平概述
- 水下機(jī)器人自救技術(shù)，前蘇聯(lián)及美國起步較早，而且已經(jīng)實(shí)用。國內(nèi)，1000米探索者號水下機(jī)器人，6000米水下機(jī)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(xiàng)目資助下，研制了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，但沒見應(yīng)用報(bào)道?？傃b備部下達(dá)的“軍用智能機(jī)器人”的研究項(xiàng)目，在“八五”及“九五”研制中，均沒裝自救系統(tǒng)，這使它的試驗(yàn)深度受到了很大限制?！笆濉逼陂g，已立項(xiàng)研制并準(zhǔn)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(dú)立的水聲或光纖通信系統(tǒng)下達(dá)拋載命令，其深度達(dá)到300米。同時(shí)建立一個(gè)研究平臺，為“十一?五”研制智能自救系統(tǒng)打基礎(chǔ)。 據(jù)有關(guān)資料估計(jì)，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(jī)器人；到2030年，將需要近千艘水下作業(yè)機(jī)器人。2030年以后，水下作業(yè)機(jī)器人的需求量將以每年10%的速度遞增，從而形成一個(gè)具有相當(dāng)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(jī)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(bào)警系統(tǒng)是水下機(jī)器人自救系統(tǒng)的重要組成部分，本作品的設(shè)計(jì)對這一研究具有很大實(shí)際意義，為水下機(jī)器人自救系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
