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        Quantum系統(tǒng)ROV與HD系統(tǒng)ROV對比

        2021-04-06 06:09:36王曉龍
        化工管理 2021年9期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        王曉龍

        (深圳海油工程水下技術(shù)有限公司,廣東 深圳 518067)

        0 引言

        隨著海洋工程的開發(fā)和發(fā)展,深水工程中ROV成為不可缺失的一套工具。目前國際上比較通用的系統(tǒng)有SMD公司產(chǎn)出的Quantum系列ROV和SCHIILING公司的UHD及 HD系統(tǒng)。本文主要介紹Quantum系統(tǒng)和HD這兩種工作級ROV系統(tǒng)的通訊方式與操作界面對比。兩個操作系統(tǒng)都是基于光纖傳輸介質(zhì),但是在操作界面、通信傳輸方式以及水下接口界面及維??臻g都有一定的區(qū)別。

        1 操作界面

        Quantum系統(tǒng)的ROV型號從最初的13/14型號升級到18/19型號再到33/34/35型號,13/14型號的ROV主副操分布嚴(yán)格明確,左側(cè)只能是主操,完成飛行操作,副操無法飛行,其主操的操作手柄自帶云臺切換及云臺操作。18/19型號在13/14型號的基礎(chǔ)上增加了TMS,其飛行界面同樣劃分明確,主操只可以在左側(cè)完成飛行,而且云臺、TMS、ROV操作手柄分開布置,對于習(xí)慣用手收放TMS的操作員來說,整個飛行過程中很不便利。而升級后的33/34/35型號,對這種弊端都已更新,主副操位置上的操作界面完全一樣,主副操可以隨時完成切換,或者切換成共享飛行模式,但有一個前提,在切換過程中首先要經(jīng)過實時操作者的意愿才可完成切換。

        SCHILLING系統(tǒng)的ROV有HD和UHD,無論是HD還是UHD在飛行界面都完成了統(tǒng)一配置。同樣的在主操和副操之間的切換中,唯一與Quantum不同的是,在HD系統(tǒng)中主副操之間的切換首先由實時飛行人發(fā)出,然后接收人接收后,才可完成切換。此外,在主副操之間的飛行切換上還有一項強制獲得操作權(quán)的設(shè)置,飛行員需要軟件權(quán)限密碼,這一設(shè)置同樣更加人性化[1]。

        相較來說SCHILLING的飛行體驗更加舒爽流暢。

        2 通信傳輸方式

        2.1 軟件通訊系統(tǒng)及數(shù)字傳輸單元

        Quantum操作系統(tǒng)是以最初13/14型號為代表,模式是嵌入式QNX系統(tǒng),后期更新以33/34/35型號為獨立的PLC控制系統(tǒng),在操作界面上,QNX系統(tǒng)需要四個主機:主操電腦、副操電腦、主觸摸屏電腦以及副觸摸屏電腦。而PLC作為一個獨立的邏輯控制系統(tǒng),通過維護電腦將PLC展示出來,其邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰、便捷、不受干擾。更加簡單明了,故障率低,速度快,相對之前的嵌入式QNX,整個系統(tǒng)達到了功能上的升級和改進。診斷軟件也更加直觀具體。

        其水上單元的節(jié)點布置如圖1所示。

        圖1 水上單元的節(jié)點布置圖

        PLC控制系統(tǒng)相對于初代,其特點是框架清晰,結(jié)構(gòu)明朗,水下每一部分單元對應(yīng)水上每個anybus模塊,有對應(yīng)的診斷界面及指示燈,如圖2所示。

        主要包括主操電腦、副操電腦、主觸摸屏和副觸摸屏,水上控制單元的所有操作通過四臺電腦協(xié)作完成。數(shù)據(jù)傳輸主要是通過水上與水下獨立的光端機對應(yīng)單元完成,TMS單獨應(yīng)用一根光纖,ROV單獨應(yīng)用一根光纖,完成數(shù)據(jù)傳輸控制等操作。

        HD的系統(tǒng)主要是windows操作系統(tǒng),相對來說其操作系統(tǒng)更加親切,易上手。其通訊界面如圖,水上控制單元四臺電腦:server電腦、主操電腦、副操電腦以及實時傳輸電腦。電腦光纖連接,水上至水下同樣兩根光纖(即NODE2和NODE3之間,NODE6和NODE1之間),所有實時數(shù)據(jù)通過RTC電腦完成通訊傳輸(如圖3所示)。

        圖2 PLC控制系統(tǒng)及傳輸圖

        圖3 HD的控制系統(tǒng)及傳輸圖

        對比Quantum和HD兩個傳輸系統(tǒng),Quantum相當(dāng)于高集成樹形分散結(jié)構(gòu),而HD系統(tǒng)為閉環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu),這種通訊的優(yōu)勢是在通訊傳輸中保證了每一個關(guān)節(jié)有兩路傳輸,相對于樹形集成結(jié)構(gòu),其每一個節(jié)點都有兩路可通信號傳輸更有保障性(如圖4所示)。

        圖4 HD的閉環(huán)傳輸系統(tǒng)

        Quantum的通訊模式集成度相對較高,其數(shù)據(jù)傳輸模式將所有數(shù)據(jù)集成在水上和水下光端機上,光纖一備一用,測試時候需要把光端機打在A路或者B路,或者打在中位,光端機自行選擇通訊好的一路光纖。在水上排查通斷過程中需要將兩路手動切換,才能確定實時有路或者兩路通訊正常。其水下結(jié)構(gòu)中以樹形模式自電子倉中的光端機擴散在ROV每一個終端模塊上,而在水下端只要有一路斷開,則從該關(guān)節(jié)向外擴散的數(shù)據(jù)都會斷開無法工作。而HD型式ROV就相對更加可靠些,其所有關(guān)節(jié)以NODE型式連接為閉環(huán)模式,同樣水上水下光纖也是兩根,水上至水下通訊一體,每一個節(jié)點都有兩路通訊,在甲板測試過程總可以很直觀看到各路通訊狀態(tài),這樣下水過程中,就可以很好的保證設(shè)備的通訊性[2]。

        3 水下接口界面及維??臻g

        3.1 水下接口界面

        Quantum系統(tǒng)的接頭大多數(shù)采用impulse和burton接頭,目前配置的burton接頭較多,在連接時,在接頭表面噴上一層稀薄的硅油,可以清潔水分。其光纖接頭采用傳統(tǒng)的Straight Tip (ST) Connectors接頭。

        HD系統(tǒng)的接頭有三種型式,SIM(Serial interface modules)、VIM(Video interface modules)、NIM(Network interface modules),另外還有burton,雙SIM/VIM以及 Dual-penetrator module。

        SIM for (RS-232 or RS-485) communications; VIM for (PAL/NTSC digital or analog); NIM for Ethernet communications。

        使用的電纜是seanet電纜,seanet電纜可以把所有的傳感器、聲吶、攝像頭、燈、控制件等終端設(shè)備連接在NODE上,然后完成電源、數(shù)據(jù)傳輸以及液壓油的相通補償。

        其光纖傳輸接頭型式分了四種:Straight Tip (ST) Connectors,這種接頭比較常規(guī),主要應(yīng)用在水上單元比如滑環(huán)電腦等部位(如圖5所示)。Little Connectors (LC),這種接頭主要配置在NODE上的小型光纖插拔模塊(如圖5所示)。Modif ied ST Connectors,這種接頭配置的比較少,主要安裝在IPDS(Instrument Power Distribution System小型供電單元),到NODE單元處(如圖5所示)。Penetration Fiber Connectors,這種光纖主要定制于NODE內(nèi)部,屬于獨立空間結(jié)構(gòu),應(yīng)用較少(如圖5所示)。

        圖5 光纖傳輸接頭型式

        小型化光纖插拔模塊是配置在每個NODE上的輸入輸出模塊,其內(nèi)部有A和B兩個光纖接口。A接口(藍色)上行傳輸波長1310nm,接收波長1550 nm。

        3.2 維保空間

        無論從接口型式還是連接布置,HD型式的ROV都更加人性化并且可靠性會更高一些,采用seanet纜線連接,極大的簡化了每個模塊的結(jié)構(gòu)布置并提高了通訊可靠性,在日常維保中,每個NODE模塊拆解都極為方便。

        4 結(jié)語

        綜上,無論是從水上控制界面還是遠程通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以及后期維保物理結(jié)構(gòu)的布置,HD型式的ROV都更加簡潔人性化一些,可靠性也相對更高一些。隨著科技的發(fā)展,通訊結(jié)構(gòu)的精簡化是的電路模塊節(jié)省更大的空間,這樣就會給水下液壓回路結(jié)構(gòu)節(jié)省出更大的處理空間,也在ROV系統(tǒng)上有了更強大的方便和保障。

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