[发明专利]一种小型水下设备的零动力悬停系统及方法

说明书

本发明公开了一种小型水下设备的零动力悬停系统，包括水密仓、升降控制器和水电解模块，所述水密仓的底部设置有通水口，顶部设置有放气口，所述升降控制器包括姿态角度传感器、单片机、电磁阀控制回路和放气电磁阀，所述放气电磁阀设置在所述水密仓顶部的放气口处，本悬停系统的电子电路均采用密封部件内置在水密仓内部。本悬停系统的单片机通过控制放气电磁阀及水电解模块，调整水密仓内的气压，改变水密仓内的水位，间接采用浮力实现悬停，在悬停状态时，耗能部件放气电磁阀及水电解模块处于关闭状态，从而实现零动力的水下悬停，为小型水下设备的水下悬停实现了更长的续航时间。

技术领域

本发明涉及水下浮力驱动装置技术领域，尤其涉及一种小型水下设备的零动力悬停系统及方法。

背景技术

为了提高单位水域的经济产出，一般会采用多种鱼龟类混养的方式，不同种类的鱼群，生活在不同的水深。高密度的立体多层水产养殖方式，对提高鱼类生存环境提出了更高的要求。全自动定期投食、增氧、杀菌各种高科技的手段，都是基于对鱼群的实时监控，采集鱼群健康数据后的最优决策。现有的监控安装方式，常见的有固定立柱安装及水下机器人两种方式。固定立柱方式，监控的范围太窄，需要布控的监控点太多，已经很难满足日益增长的监控需求。现有的水下机器人设备，一般采用上下方向螺旋桨的方式，来实现设备的上浮、下沉及悬停。这种方式最大的缺陷在于，即使在悬停不动的状态下，也有较大的动力消耗，从而导致水下机器人设备的续航能力很弱。

我们研究过水下悬停监控机器人的工作方式，认为监控机器人虽然也有上浮下沉前后左右六个方向的运动需求，但是运动状态的时间是非常短的，一般到达目的位置及高度后，长时间的状态时悬停静止状态，所以，只是需要降低悬停时水下机器人的动力消耗，就可以大幅提升水下悬停监控机器人的续航时间。因此，我们提出了采用此种零动力水下悬停系统的思路，采用这种方式悬停的水下悬停监控机器人，维持悬停时，不再消耗动力，从而可以把小型设备宝贵的动力资源全部用于摄像传感器及控制系统。从而让水下悬停监控机器人数天甚至数十天的续航要求得到了满足和解决。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种用于小型水下设备的零动力悬停系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种小型水下设备的零动力悬停系统，包括水密仓、设置在水密仓内部用于产生气体的水电解模块、以及控制水密仓运动的升降控制器；所述水密仓的底部设置有通水口，所述水密仓的顶部设置有放气口；所述升降控制器包括升降控制线路板模块和升降控制执行模块，所述升降控制线路板模块包括姿态角度传感器、单片机、电磁阀控制回路，所述升降控制执行模块包括用于控制所述放气口开闭的放气电磁阀；所述姿态角度传感器将所述悬停系统的实时运动姿态数据传送给所述单片机，所述单片机通过电磁阀控制回路控制所述放气电磁阀开闭；所述水电解模块包括水电解线路板模块和惰性金属电极；所述单片机通过所述水电解线路板模块控制所述惰性金属电极工作产生气体；所述升降控制线路板模块和水电解线路板模块密封设置在所述水密仓的内顶部；所述放气电磁阀设置在所述水密仓顶部的放气口处；所述惰性金属电极设置在所述水密仓的内底部。

进一步地，所述姿态角度传感器包括陀螺仪、加速度计、地磁传感器和气压传感器，用于监测并求解所述悬停系统的实时海拔位置、朝向角度、运动方向、运动速度。

进一步地，所述水电解线路板模块包括恒流恒压控制电路，所述单片机通过所述恒流恒压控制电路控制所述惰性金属电极工作。

进一步地，所述水电解线路板模块还包括所述H桥驱动电路，所述单片机通过所述恒流恒压控制电路和所述H桥驱动电路控制所述惰性金属电极工作。

进一步地，所述惰性金属电极为两个钛合金金属电极组成，所述惰性金属电极进行电镀铂或铱处理。

进一步地，所述水密仓的底部设置有两个通水口，两个通水口一前一后的排列设置在所述水密仓的底部。

一种小型水下设备的零动力悬停方法，包括：