Статьи

Отбор по условию

Словарь автоматизатора




Декодирование -
Преобразование информации, которое заключается в приведении сообщения или непрерывного сигнала по его коду к первоначальному виду. Осуществляется декодирующими устройствами, которые называют чаще дешифраторами.

Весь словарь »»»








LonWorks на «Жёлтой подводной лодке»

LonWorks

Беспилотная, автономная «жёлтая подводная лодка» только что вернулась из своей очередной миссии. Целью миссии было изучение состояния морского дна на глубине в 4800 м на предмет возможных оползней и землетрясений. Аппарат Autosub6000, разработанный Лабораторией подводных технологий при Национальном океанографическом центре в Саутгемптоне (Великобритания), только что завершил своё путешествие на борту исследовательского судна James Cook к границам Европы, во время которого были сделаны фотографии морского дна с чёткостью, в 50 раз превышающей обычную съёмку с надводного корабля.


За период с 8 августа по 1 сентября 2008 года автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) Autosub6000 принял участие в пяти миссиях, целью которых был контроль возможностей возникновения оползней, землетрясений или цунами для прибрежных регионов Западной Европы. «Новая технология позволяет нам исследовать морское дно с беспрецедентной точностью и получить, таким образом, ценную информацию о размерах и мощности гигантских подводных течений,» – говорит Др. Рассель Винн, научный руководитель миссии 027 на борту корабля James Cook. 

Autosub6000 имеет длину в 5,5 м и весит 1500 кг, максимальная глубина погружения составляет 6000 м. Группа разработчиков АНПА усовершенствовала программное обеспечение управления. Каждый инженер отвечал за одну подсистему – например, за станции контроля, навигацию, контроль глубины, позиционное управление или сохранение данных.

Сложности под водой

Самое важное – это надёжная работа всех систем. «Если АНПА погрузится на 30 км под лёд, то не будет никакой возможности спасти его, если что-нибудь пойдёт не так. Наши АНПА работают полностью автономно. Как только АНПА спущен с корабля в воду, он должен выполнять свою миссию без дальнейших вмешательств со стороны участников экспедиции – объясняет Стивен МакФайл, руководитель разработки платформы при Лаборатории подводных технологий. 

Другая важная проблема – коммуникация: единственная возможность сообщаться под водой с АНПА  - это звуковые волны. Радиус действия так называемых акустических модемов составляет максимум 7 километров. Таким образом, АНПА во время своей миссии находится по большей части вне зоны досягаемости. Поскольку GPS под водой не работает, то проблематичной становится и навигация. Как только аппарат начинает свой путь под водой, ему приходится самому определять своё местоположение, постоянно измеряя скорость относительно морского дна с помощью доплеровского измерителя скорости и интерциальной навигационной системы.

Но самой большой трудностью является, конечно, давление: на глубине в 5000 м давление составляет 500 кг на кв.см. Электронные приборы должны находиться в титановом корпусе, выдерживающим такое давление. Новым в Autosub6000 является то, что для литиево-полимерных батарей такой корпус больше не требуется: в Центре были разработаны батареи, выдерживающие большое давление. Благодаря этому стало возможно брать больше батарей на борт, а следовательно достигать большего радиуса действия. С тем оснащением, которое аппарат Autosub6000 имеет сейчас, он может работать до 36 часов, что соответствует дистанции в 180 км при скорости в три узла.

Решения

Для реализации этого проекта была выбрана интеллектуальная технология автоматизации LonWorks с её соединённой в единую сеть распределённой архитектурой. Важную роль при выборе технологии автоматизации сыграл модульный подход технологии LonWorks: инженеры могли разрабатывать отдельные приборы независимо друг от друга, сохраняя уверенность, что после их установки на подводном аппарате они будут без каких-либо проблем сообщаться друг с другом и функционировать как единая система. Другое крупное преимущество технологии заключается в том, что приборы являются «интеллектуальными» и могут обмениваться друг с другом данными… Благодаря этому обеспечивается полностью автономное выполнение миссии, если подводный аппарат, пройдя под водой, всплывает на поверхность вне зоны досягаемости исследовательского судна. Находящаяся на борту АНПА система контроля может, например, принимать данные со станции позиционного управления, датчика скорости и гидролокатора, предотвращающего столкновения, и передавать инструкции системам управления мотором и управления погружением.

Простота каждого отдельного узла обеспечивает техническую простоту всей системы в целом. Каждый узел имеет собственную диагностическую программу, предусматривающую локализацию и проверку каждой функции. Система может быть с лёгкостью расширена: новые узлы (например, датчики) могут быть добавлены в любой момент.

Для выполнения сенсорных функций и функций управления АНПА используются 14 модулей CNS DV03TPT. Эти модули в сочетании с различными датчиками и малыми сервоприводами являются ключевым элементом «робота-подводной лодки». Система прекрасно сбалансирована – каждый узел принимает на себя равный объём работы. 

Функции отдельных LonWorks-узлов в данной системе:

  • Датчик глубины
  • Высотомер (радар) – измерение высоты над морским дном
  • Управление глубиной – контроль глубины и высоты относительно морского дна с помощью горизонтального руля
  • Доплеровский измеритель скорости (радар) – измеряет скорость АНПА относительно морского дна
  • INS – интерциальная система навигации
  • GPS – глобальное позиционирование, когда АНПА находится на поверхности
  • Позиционное управление – контроль горизонтальной позиции и  направления движения с помощью вертикальных рулей
  • Сброс аварийного балласта – сбрасывает балласт в случае возникновения неполадок
  • Радар, предотвращающий столкновения
  • Датчики солёности и температуры морской воды
  • Управление фотокамерой
  • Контроль расхода энергии – контроль потребления энергии и статуса батарей
  • Управление мотором – управление приводом
  • Станция управления миссией – главный компонент АНПА. Координирует все системы управления и соблюдает выполнение плана миссии.

Устройство для сохранения данных на базе ПК 104 использует для доступа в сеть LonWorks интерфейс Easylon PC/104 Interface компании Gesytec.

Между исследовательским судном и АНПА существует WiFi-связь, благодаря которой LonWorks-сеть на витой паре может коммуницировать через мост CNS eNode с сетью Ethernet. При разработке и конфигурации систем применялись ПО LonMaker и Nodebuilder.

Преимущества

В конце каждой из пяти миссий (длительностью в 24 часа каждая) были проанализированы все процессы. Собранные научные данные включали в себя, помимо всего прочего, данные о температуре, жёсткости и химическом составе воды. Что касается исследования состояния морского дна, то наибольший интерес представляли собой данные о гигантских размывах морского дна на сотни метров в ширину и до 100 метров в глубину, возникающих из-за мощных течений вызванных движением подводных лодок. 

«Выбор технологии LonWorks позволил реализовать модульный и функциональный подход при разработке систем АНПА. Я думаю, что это стало одной из основных причин успеха программы. Такой подход позволяет реализовывать самые различные исследовательские цели в самой разной конфигурации оборудования», – сказал в заключении Стивен МакФайл. 

О Национальном океанографическом центре

Основной задачей британского Национального океанографического центра является развитие технологий в области морских исследований и науки о Земле. Центр был торжественно открыт в 1995 в специально для этих целей построенном городке, общей стоимостью в 50 млн. фунтов, прямо на берегу моря, в доках Empress Dock в Саутгемптоне. Центр относится к Научно-исследовательскому совету по изучению окружающей среды NERC (Natural Environment Research Council) и Саутгемптонскому Университету. Под его крышей работают 500 сотрудников и 750 студентов и аспирантов. Центр занимается исследованиями, разработками, демонстрацией и анализом технологий для NERC, а также для акционеров и партнёров. http://www.noc.soton.ac.uk




 


 


| Новости | Организации | Описания | Форум | Публикации | Регистрация |
Copyright © 2000 - 2001 ГОСНИИСИ. Авторские права охраняются.
Воспроизведение материалов или их частей в любом виде без письменного разрешения запрещено.
 
 
Rambler\'s Top100