基于NIcRIO的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统和方法与流程

基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统和方法
技术领域
1.本发明涉及水下打捞与回收装置控制技术，具体是一种基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统和方法。


背景技术：

2.近几年，世界各国对海洋的探索越来越频繁，不可避免的发生各类产品沉没，同时，在水下产品研制阶段，也会频繁出现沉没，因此对沉没产品的打捞回收需求日益提升，而打捞回收装置的控制系统决定了整体打捞的效率、质量，是最为核心的部分。
3.目前对常规形状、常规重量的物体打捞控制系统和方法已经趋于成熟，但对重型物的打捞回收的准确控制，仍面临较多问题：(1)重型物打捞需要特种重型打捞回收装置，对控制系统的控制精度提出了更高要求；(2)重型物打捞装置的夹钳、吊装架、水下设备等的操作控制需要制定实时性、可靠性、确定性更高的控制策略；(3)现有打捞回收控制系统信息化程度低，重型打捞回收装置包含大量搭载设备和电子舱体，应实时监测状态数据，给水面作业人员提供更全面的水下信息，使作业更具智能化、信息化。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供了一种基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统及方法，其能够实现对操作控制的高精度操控，具备可靠的系统控制的稳定性和可靠性、及时性，使重型物打捞回收作业更具智能化和信息化。具体的，本发明是这样实现的：
5.一种基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，系统组成包括水面操控台、上位机服务器、水下打捞回收控制器。其中，水面操控台包括第一操控台、第二操控台，用于实现控制输入和数据显示。其中，上位机服务器实现控制命令和状态数据的中转和同步。其中，水下打捞回收控制器包括控制电子舱、光学电子舱、推进器控制阀舱、通用控制阀舱、液压泵控制阀舱、水下电机、油箱、变压器舱、补偿器、搭载的水下观察、探测、导航设备(水下灯、云台、水下摄像机、高度计、深度计、声呐、组合导航系统)、执行机构(推进器、夹钳、吊装架、液压泵)、ni crio控制器，各部分连接至ni crio控制器，由控制器统一执行水下操作控制。
6.进一步，该控制系统功能组成包括ni crio水下控制器模块、水面操作控制输入模块、水下设备操作控制模块、液压系统控制模块、辅助操作控制模块、定向定位自动控制模块、水下状态数据监测模块、数据存储与状态预警模块；其中：ni crio水下控制器模块，作为打捞回收装置控制系统的核心，用于与水面的数据通信，水下打捞回收装置的控制执行，调度水下各模块协同工作；水面操作控制输入模块，用于作业人员在水面操控台给定相应的操作命令，并通过上位机服务器实时远程传输至水下控制器模块；水下设备操作控制模块，连接至水下光学电子舱和控制电子舱，用于完成打捞回收装置搭载的观察、探测、导航
设备及液压系统阀舱等电源开关控制、水下灯功率调节控制、水下云台操作控制、水下组合导航系统操作控制；液压系统控制模块，包括运动控制器、夹钳控制器、吊装架控制器、液压泵控制器，用于完成装置整体运动控制、装置夹钳开合控制、装置吊装架伸缩控制、液压泵压力设定控制；辅助操作控制模块，用于完成系统的档位控制，结合高低档位实现不同程度的精准控制量微调，当处于低档位时给定50％的控制量，高档位则给定100％；为防止水面左右操控台操作时的混淆，该模块还具有权限控制功能，只有具备权限时，才能进行相关控制；定向定位自动控制模块，实现打捞回收装置作业过程中的自动定向，便于快速航行至固定区域，同时该模块还具有自动定位功能，可以将装置整体悬停于某个区域，进行定点搜查，提高打捞回收效率；水下状态数据监测模块，用于监测控制、光学电子舱的温度、绝缘、湿度等状态数据，装置整体的航向角、姿态、深度、高度、运动速度等导航数据,液压系统温度、压力、泄露等状态数据，水下各设备、传感器、舱体与控制器的通信状态数据，水下控制器将上述数据回馈至水面，便于作业人员观察。数据存储与状态预警模块，包括历史状态数据表、当前状态数据表、状态预警表，用于数据记录、存储和查询，并根据水下温度、湿度、绝缘、泄露、压力数据、通信状态等数据进行预警，为作业人员提供告警信息。
7.本发明的另一方面，一种基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制方法，包括如下步骤：
8.s1、操作控制命令输入，根据水面操控台输入模块，将控制输入命令划分为间歇性命令和连续性命令，其中间歇性命令包括开关命令、功率调节命令、权限命令、压力泵压力设定命令；连续性命令包括运动控制、夹钳开合、吊装架伸缩命令、云台控制命令，连续性命令只有具有权限时才有效。
9.s2、间歇性控制命令解析，水下控制器根据命令内容完成相应的电源开关控制、水下灯调光控制、档位调节控制、定向定位开关控制、定向定位微调开关控制、定向定位微调控制命令、压力泵压力设定命令解析，并通过上位机服务器对左右操控台进行数据同步和命令下发。
10.s3、连续性控制命令解析，根据连续性命令及相应的操作权限，完成运动控制、夹钳控制、吊装架控制、云台控制的控制量解析与转换。
11.s4、控制器执行，控制器根据设备电源开关、功率调节命令，执行观察、探测、导航设备的控制，根据运动控制命令执行打捞回收装置的手动、定向定位自动控制，根据夹钳控制量执行打捞回收装置夹钳的开合、锁紧手动/自动控制，根据吊装架控制量执行打捞回收装置吊装架的伸缩、锁紧手动控制。
12.s5、水下状态数据处理，根据水下状态数据监测模块、数据存储与状态预警模块，实现数据采集、存储、显示、预警。
13.本发明的工作原理和有益效果介绍：本发明以ni crio控制器为中心，分层次的设计了水面操控台、上位机服务器、水下打捞回收控制器三层控制结构，水面操控台实现控制输入和数据显示，上位机服务器实现控制命令和状态数据的中转和同步，水下打捞回收控制器执行搭载设备控制器、运动控制器、夹钳控制器、吊装架控制器、液压泵控制器，具有手动/自动控制切换、实时状态监测、远距离数据传输等功能，使重型物打捞回收作业更具智能化和信息化。
附图说明
14.图1为重型物打捞回收装置长距离操作控制系统的硬件组成示意图；
15.图2为重型物打捞回收装置长距离操作控制系统的系统构成示意图；
16.图3为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法的流程图；
17.图4为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中操作控制命令输入流程图；
18.图5为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中间歇性控制命令解析流程图；
19.图6为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中连续性控制命令解析流程图；
20.图7为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中控制器执行流程图；
21.图8为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中轴向控制器流程图；
22.图9为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中横向控制器流程图；
23.图10为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中艏向控制器流程图；
24.图11为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中转速控制器流程图；
25.图12为重型物打捞回收装置长距离操作控制方法中水下数据处理流程图。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
27.实施例1：一种基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统：
28.该控制系统硬件组成如图1所示，包括水面操控台、上位机服务器、水下打捞回收控制器。其中，水面操控台包括第一操控台、第二操控台，用于实现控制输入和数据显示。其中，上位机服务器实现控制命令和状态数据的中转和同步。其中，水下打捞回收控制器包括控制电子舱、光学电子舱、推进器控制阀舱、通用控制阀舱、液压泵控制阀舱、水下电机、油箱、变压器舱、补偿器、搭载的水下观察、探测、导航设备(水下灯、云台、水下摄像机、高度计、深度计、声呐、组合导航系统)、执行机构(推进器、夹钳、吊装架、液压泵)、ni crio控制器，各部分连接至ni crio控制器，由控制器统一执行水下操作控制。
29.优选地，该控制系统功能组成图如图2所示，包括ni crio水下控制器模块、水面操作控制输入模块、水下设备操作控制模块、液压系统控制模块、辅助操作控制模块、定向定位自动控制模块、水下状态数据监测模块、数据存储与状态预警模块。
30.其中，ni crio水下控制器模块，作为打捞回收装置控制系统的核心，用于与水面的数据通信，水下打捞回收装置的控制执行，调度水下各模块协同工作；
31.其中，水面操作控制输入模块，用于作业人员在水面操控台给定相应的操作命令，并通过上位机服务器实时远程传输至水下控制器模块；
32.其中，水下设备操作控制模块，连接至水下光学电子舱和控制电子舱，用于完成打捞回收装置搭载的观察、探测、导航设备及液压系统阀舱等电源开关控制、水下灯功率调节控制、水下云台操作控制、水下组合导航系统操作控制；
33.其中，液压系统控制模块，包括运动控制器、夹钳控制器、吊装架控制器、液压泵控制器，用于完成装置整体运动控制、装置夹钳开合控制、装置吊装架伸缩控制、液压泵压力
设定控制；
34.其中，辅助操作控制模块，用于完成系统的档位控制，结合高低档位实现不同程度的精准控制量微调；为防止水面第一、二操控台操作时的混淆，该模块还具有权限控制功能，只有具备权限时，才能进行相关控制；
35.其中，定向定位自动控制模块，实现打捞回收装置作业过程中的自动定向，便于快速航行至固定区域，同时该模块还具有自动定位功能，可以将装置整体悬停于某个区域，进行定点搜查，提高打捞回收效率；
36.其中，水下状态数据监测模块，用于监测控制、光学电子舱的温度、绝缘、湿度等状态数据，装置整体的航向角、姿态、深度、高度、运动速度等导航数据,液压系统温度、压力、泄露等状态数据，水下各设备、传感器、舱体与控制器的通信状态数据，水下控制器将上述数据回馈至水面，便于作业人员观察。
37.其中，数据存储与状态预警模块，包括历史状态数据表、当前状态数据表、状态预警表，用于数据记录、存储和查询，并根据水下温度、湿度、绝缘、泄露、压力数据、通信状态等数据进行预警，为作业人员提供告警信息。
38.优选地，ni crio水下控制器模块的ni crio控制器安装于水下控制电子舱，包括：1个rt 9036控制器和1个8槽fpga机箱，机箱中配置了7块9871和1块9021。其中，控制器用于完成数据传输、通信、运动控制算法等功能，9871为485/422数据通信接口，用于完成各类传感器、设备、舱体与控制器之间的数据交换，9201用于实时采集水下电压监测数据。
39.优选地，水面操作控制输入模块，包括左操控台、右操控台、上位机服务器，所述左右操控台功能完全一致，互为备份，提高了控制系统的整体容错率。所述上位机服务器，用于与操控台通信，实现控制命令中转、同步、下发。
40.优选地，液压系统控制模块中运动控制器输出量作用于推进器控制阀舱，用于驱动8组比例阀，进而控制左前、右前、右后、左后4个推进器正反转，实现对装置整体的前进、后退、左转、右转、左平移、右平移、停止运动控制，并与定向定位自动控制模块连接，实现航向保持、位置保持的自动控制；夹钳控制器和吊装架控制器输出量作用于通用控制阀舱，通过驱动8组比例阀，实现装置夹钳及插销的打开、闭合控制，吊装架和插销的伸开、收缩控制，并根据执行机构位移反馈，实现夹钳及插销的自动开合反馈控制。液压泵控制器输出量作用于液压泵控制阀舱，通过驱动2组比例阀，设定液压系统的压力值。
41.优选地，辅助操作控制模块的权限控制功能，按操作面板划分：装置运动操作控制、夹钳操作控制、吊装架操作控制、云台1操作控制、云台2操作控制5个权限，每个操控台拥有控制权限时才能进行该功能的操作控制，并具有申请权限和撤销权限的功能。
42.优选地，辅助操作控制模块的档位控制功能，当处于低档位时给定50％的控制量，高档位则给定100％。
43.优选地，定向定位自动控制模块，还包括定向和定位微调功能，并设置微调开关，根据微调数值进行自动控制，当微调开关关闭后，自动保持当前状态，有利于打捞回收过程的重型物定位。
44.实施例2：一种基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制方法
45.该方法流程图如图3所示，包括操作控制命令输入s1、间歇性控制命令解析s2、连续性控制命令解析s3、控制器执行s4、水下状态数据处理s5。
46.优选地，操作控制命令输入s1，根据水面操控台输入模块，将控制输入命令划分为间歇性命令和连续性命令，其中间歇性命令包括开关命令、功率调节命令、权限命令、压力泵压力设定命令；连续性命令包括运动控制、夹钳开合、吊装架伸缩命令、云台控制命令，连续性命令只有具有权限时才有效。间歇性控制命令解析s2，水下控制器根据命令内容完成相应的电源开关控制、水下灯调光控制、档位调节控制、定向定位开关控制、定向定位微调开关控制、定向定位微调控制命令、压力泵压力设定命令解析，这些命令通过上位机服务器对左右操控台进行数据中转同步。并将所有命令缓存于带fifo缓冲机制的网络共享变量中，保证控制器不遗漏任何一个命令，实现确定性控制。连续性控制命令解析s3，根据连续性命令及相应的操作权限，完成运动控制、夹钳控制、吊装架控制、云台控制的控制量解析与转换。s4、控制器执行，包括：运动控制器、夹钳控制器、吊装架控制器、液压泵控制器及搭载设备控制器，搭载设备控制器根据设备电源开关、功率调节命令，执行观察、探测、导航设备的控制，根据运动控制命令运动控制器执行打捞回收装置的手动、定向定位自动控制，根据夹钳控制量夹钳控制器执行打捞回收装置夹钳的开合、锁紧手动/自动控制，根据吊装架控制量吊装架控制器执行打捞回收装置吊装架的伸缩、锁紧手动控制。根据压力设定命令，液压泵控制器执行压力控制。水下状态数据处理s5，根据水下状态数据监测模块、数据存储与状态预警模块，实现数据采集、存储、显示、预警。
47.优选地，操作控制命令输入主要流程如图4所示，包括左右操作台命令输入s10、上位机服务器接收操控命令s11、添加命令至fifo队列、s12读取fifo队列s13、处理操控命令s14。
48.优选地，间歇性控制命令解析流程图如图5所示，包括开关命令s20、功率调节命令s21、档位控制命令s22、微调控制命令s23、权限命令s24、压力设定命令s25。
49.开关命令包括打捞回收装置搭载的所有设备和舱体的电源开关控制、定位开关、定位微调开关、定向开关、定向微调开关、夹钳自动开合开关；
50.其中，功率调节命令包括水下灯功率调节、定位前后微调数值、定位左右微调数值、定向微调数值、夹钳自动开合位置；
51.其中，档位控制命令设置高低两个档位，对应装置整体运动控制、夹钳开合、吊装架伸缩、云台转动的控制量；
52.其中，权限命令用于控制左右操控台的控制权限，只有拥有权限时，才能进行相应操作；
53.其中，压力设定命令包括190压力泵和45压力泵。
54.优选地，连续性控制命令解析流程如图6所示，包括云台转动操作控制s30、装置整体运动控制s31、夹钳开合控制s32、吊装架伸缩控制s33。依次将命令解析为对应的控制模式和控制量。
55.优选地，控制器执行流程如图7所示，包括搭载设备控制器s40、装置运动控制器s41、夹钳控制器s42、吊装架控制器s43、液压泵控制器s44。具体实施方式如下：
56.更进一步，搭载设备控制器s40，ni crio控制器根据开关命令，完成对水下继电器开关控制实现电源开关控制，根据功率控制命令，完成对水下灯的电压控制功能，根据云台转动命令，执行前、后、左、右的转动控制。
57.其中，电源开关控制包括2组云台、8组水下摄像机、10个水下灯、液压系统各舱体、
高度计、深度计、组合导航、声呐。
58.更进一步，装置运动控制器s41，包括轴向控制器、横向控制器、艏向控制器、转速控制器，根据控制器输出量和推力分配算法(如伪逆法)实现运动控制。
59.进一步地，轴向控制器是实现打捞回收装置在前、后方向上的远程缆控运动控制和前向定位及微调控制。根据控制指令，如果控制模式为远程缆控模式，则根据控制指令中的轴向控制量，转换为轴向推进器控制量输出。如果控制模式为定位控制，则根据组合导航系统的反馈数据进行前向定位控制，轴向控制器输出的控制量转换为轴向推进器控制量输出。
60.轴向控制器的具体控制流程如图8所示，在手动控制模式下，根据控制指令中轴向的控制量，进行控制量转换后得到控制量，从而进行前后运动控制，运动速度的快慢取决于轴向运动控制量的大小。在定位模式下，轴向pid控制器根据轴向位置的设定值与经过组合导航系统数据融合后返回的实际位置数据进行偏差反馈控制，控制装置稳定在定位点。
61.进一步地，横向控制器是实现打捞回收装置在左、右方向上的远程缆控运动控制和横向定位及微调控制。根据控制指令，如果控制模式为远程缆控模式，则根据控制指令中的横向控制量，转换为横向推进器控制量输出。如果控制模式为定位控制，则根据组合导航系统的反馈数据进行横向定位控制，横向控制器输出的控制量转换为横向推进器控制量输出。
62.横向控制器的具体控制流程如图9所示，在手动控制模式下，根据控制指令中横向的控制量，进行控制量转换后得到控制量，从而进行左右运动控制，运动速度的快慢取决于横向运动控制量的大小。在定位模式下，横向pid控制器根据轴向位置的设定值与经过组合导航系统数据融合后返回的实际位置数据进行偏差反馈控制，控制装置稳定在定位点。
63.进一步地，艏向控制器是实现打捞回收装置在左转、右转的远程缆控运动控制和定向及微调控制。
64.艏向运动控制器的具体控制流程如图10所示，在手动控制模式下，根据控制指令中艏向的控制量，转换为相应的控制量，控制装置左转、右转运动。在定向控制模式下，控制器输出量由角速度控制环和角度控制环两个控制环给出。角速度控制环期望的角速度值为航向角偏差，控制装置稳定在定向控制点。角度控制环根据航向角的设定值与当前航向实际角度值数据进行偏差反馈控制，控制量的大小与航向角和航向设定值偏差正相关。
65.进一步地，由于液压系统的非线性、滞后的特性，需要设计转速控制器使控制更稳定，推进器转速控制器如图11所示，将经过推力分配后得到的推力，转换为期望的转速，再结合反馈转速数值进行转速pid反馈控制，得到的控制量转换为输出的推力数值。
66.进一步，夹钳控制器s42，包括夹钳和插销的手动、自动控制器。具体实施方式为：
67.其中，手动开合控制器，根据控制模式和运动速度控制量，驱动通用控制阀舱，进而控制4组比例阀输出，实现夹钳和夹钳插销的开合控制。
68.其中，自动开合控制器，用于夹钳和插销自动开合，当处于该模式时，控制器通过实时采集行程机构的行程数值，将其转换为夹钳和插销开合控制的反馈，并与给定的行程位置进行pid算法等反馈控制，使得自动开合到某一位置。
69.进一步，吊装架控制器s43，用于手动完成吊装架和插销的手动伸缩，根据控制模式和运动速度控制量，驱动通用控制阀舱，进而控制4组比例阀输出，实现伸缩控制。
70.进一步，水下状态数据处理流程如图12所示，包括水下状态数据采集s50、水下状态数据显示s51、水下状态数据存储s52、水下状态数据预警s53。
71.其中，水下状态数据包括，电子舱数据、液压系统数据、导航数据(深度、高度、航向、姿态、速度、加速度、经纬度等)、水下设备通信状态数据(深度计、高度计、惯导、云台1，云台2，推进器阀舱、通用阀舱、泵控阀舱、水下电机、油箱、变压器舱、补偿器)、云台姿态数据；
72.其中，水下状态数据存储通过建立历史状态数据表、当前状态数据表、状态预警表实现数据记录和查询；
73.其中，水下状态数据预警，包括水下设备电源预警、电子舱状态预警、液压系统状态预警、水下设备通信预警4类；进一步地，电源预警优先级最高，只有电源打开后，才会进行其他状态数据预警功能。
74.其中，电子舱预警变量包括：温度、湿度、漏水、绝缘、电压；液压系统预警变量包括：温度、压力、泄露；通信预警变量包括：通信是否正常；电源预警变量包括：电源打开状态。
75.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

技术特征：
1.基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，系统组成包括：水面操控台、用于控制输入和数据显示；上位机服务器、用于控制命令和状态数据的中转和同步；水下打捞回收控制器、包括控制电子舱、ni crio控制器、综合控制舱组；控制电子舱、综合控制舱组均与ni crio控制器连接，由ni crio控制器统一执行水下操作控制，综合控制舱组控制整个重型物打捞回收装置的硬件设施部件；控制系统功能组、包括有：ni crio水下控制器模块、是控制系统的核心，用于与水面的数据通信，水下打捞回收装置的控制执行，调度水下各模块协同工作。2.根据权利要求1所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，控制系统功能组还包括：水面操作控制输入模块、用于作业人员在水面操控台给定相应的操作命令，并通过上位机服务器实时远程传输至水下控制器模块；水下设备操作控制模块、连接至水下光学电子舱和控制电子舱，用于完成打捞回收装置搭载的观察、探测、导航设备及液压系统阀舱等电源开关控制、水下灯功率调节控制、水下云台操作控制、水下组合导航系统操作控制；液压系统控制模块、包括运动控制器、夹钳控制器、吊装架控制器、液压泵控制器，用于完成装置整体运动控制、装置夹钳开合控制、装置吊装架伸缩控制、液压泵压力设定控制；辅助操作控制模块、用于完成系统的档位控制，结合高低档位实现不同程度的精准控制量微调，当处于低档位时给定50％的控制量，高档位则给定100％；定向定位自动控制模块、实现打捞回收装置作业过程中的自动定向，便于快速航行至固定区域，同时该模块还具有自动定位功能，可以将装置整体悬停于某个区域，进行定点搜查，提高打捞回收效率；水下状态数据监测模块、用于监测控制、光学电子舱的温度、绝缘、湿度等状态数据，装置整体的航向角、姿态、深度、高度、运动速度等导航数据,液压系统温度、压力、泄露等状态数据，水下各设备、传感器、舱体与控制器的通信状态数据，水下控制器将上述数据回馈至水面，便于作业人员观察；数据存储与状态预警模块、包括历史状态数据表、当前状态数据表、状态预警表，用于数据记录、存储和查询，并根据水下温度、湿度、绝缘、泄露、压力数据、通信状态等数据进行预警，为作业人员提供告警信息。3.根据权利要求1所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，所述综合控制舱组包括：光学电子舱、推进器控制阀舱、通用控制阀舱、液压泵控制阀舱、水下电机、油箱、变压器舱、补偿器、搭载的水下观察、探测、导航设备、执行机构；各部分连接至ni crio控制器，由控制器统一执行水下操作控制；所述导航设备包括水下灯、云台、水下摄像机、高度计、深度计、声呐和组合导航系统；所述执行机构包括推进器、夹钳、吊装架和液压泵。4.根据权利要求1所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，所述ni crio水下控制器模块的ni crio控制器安装于水下控制电子舱，包括：rt 9036控制器和fpga机箱，fpga机箱中配置了通信接口和电压监测器；其中，rt 9036控制器用于完成数据
传输、通信、运动控制算法等功能，通信接口为485/422数据通信接口，用于完成各类传感器、设备、舱体与控制器之间的数据交换，电压监测器用于实时采集水下电压监测数据。5.根据权利要求1所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，所述水面操作控制输入模块包括第一操控台、第二操控台、上位机服务器，所述第一、二操控台功能完全一致，互为备份，提高了控制系统的整体容错率；所述上位机服务器，用于与操控台通信，实现控制命令中转、同步、下发；为防止水面第一、二操控台操作时的混淆，该模块还具有权限控制功能，只有具备权限时，才能进行相关控制。6.根据权利要求2所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，液压系统控制模块中运动控制器输出量作用于推进器控制阀舱，对装置整体的前进、后退、左转、右转、左平移、右平移、停止运动控制，并与定向定位自动控制模块连接，实现航向保持、位置保持的自动控制；夹钳控制器和吊装架控制器输出量作用于通用控制阀舱，通过驱动比例阀，实现装置夹钳及插销的打开、闭合控制，吊装架和插销的伸开、收缩控制，并根据执行机构位移反馈，实现夹钳及插销的自动开合反馈控制；液压泵控制器输出量作用于液压泵控制阀舱，通过驱动2组比例阀，设定液压系统的压力值。7.根据权利要求2所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，辅助操作控制模块的权限控制功能，按操作面板划分：装置运动操作控制、夹钳操作控制、吊装架操作控制、一号云台操作控制、二号云台操作控制5个权限，每个操控台拥有控制权限时才能进行该功能的操作控制，并具有申请权限和撤销权限的功能。8.根据权利要求2所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统，其特征在于，定向定位自动控制模块，还包括定向和定位微调功能，并设置微调开关，根据微调数值进行自动控制，当微调开关关闭后，自动保持当前状态，有利于打捞回收过程的重型物定位。9.基于ni crio的重型物打捞回收装置长距离操作控制方法，其特征在于包括如下步骤：s1、操作控制命令输入，根据水面操控台输入模块，将控制输入命令划分为间歇性命令和连续性命令；s2、间歇性控制命令解析，水下控制器根据命令内容完成相应的电源开关控制、水下灯调光控制、档位调节控制、定向定位开关控制、定向定位微调开关控制、定向定位微调控制命令、压力泵压力设定命令解析，并通过上位机服务器对左右操控台进行数据同步和命令下发；s3、连续性控制命令解析，根据连续性命令及相应的操作权限，完成运动控制、夹钳控制、吊装架控制、云台控制的控制量解析与转换。s4、控制器执行，控制器根据设备电源开关、功率调节命令，执行观察、探测、导航设备的控制，根据运动控制命令执行打捞回收装置的手动、定向定位自动控制，根据夹钳控制量执行打捞回收装置夹钳的开合、锁紧手动或自动控制，根据吊装架控制量执行打捞回收装置吊装架的伸缩、锁紧手动控制；s5、水下状态数据处理，根据水下状态数据监测模块、数据存储与状态预警模块，实现数据采集、存储、显示、预警。
10.根据权利要求9所述的重型物打捞回收装置长距离操作控制方法，其特征在于，所述步骤s5中水下状态数据存储，包括历史状态数据表、当前状态数据表、状态预警表；所述步骤s5中水下状态数据预警，包括水下设备电源预警、电子舱状态预警、液压系统状态预警、水下设备通信预警4类，电源预警优先级最高，只有电源打开后，才会进行其他状态数据预警功能；所述电子舱预警变量包括：温度、湿度、漏水、绝缘、电压；液压系统预警变量包括：温度、压力、泄露；通信预警变量包括：通信是否正常；电源预警变量包括：电源打开状态。

技术总结
本发明公开了基于NI cRIO的重型物打捞回收装置长距离操作控制系统和方法，具有水下控制器模块、水面操作控制输入模块、水下设备操作控制模块、液压系统控制模块、辅助操作控制模块、定向定位自动控制模块、水下状态数据监测模块、数据存储与状态预警模块；以NI cRIO控制器为中心，分层次设计了水面操控台、上位机服务器、水下打捞回收控制器三层控制结构，水面操控台实现控制输入和数据显示，上位机服务器实现控制命令和状态数据的中转和同步，水下打捞回收控制器执行搭载设备控制器、运动控制器、夹钳控制器、吊装架控制器、液压泵控制器，具有手动/自动控制切换、实时状态监测、远距离数据传输等功能，使重型物打捞回收作业更具智能化和信息化。能化和信息化。能化和信息化。


技术研发人员：杨明东 周红坤 阎超 郭磊 夏开权 李豪
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司七五0试验场
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/4/25