[发明专利]一种用于海底观测网供配电系统的通讯系统及通讯方法在审

专利信息
申请号: 201911105685.5 申请日: 2019-11-13
公开(公告)号: CN110798390A 公开(公告)日: 2020-02-14
发明(设计)人: 李中华;李镇;王智杰;孙雷 申请(专利权)人: 无锡欧特海洋科技有限公司
主分类号: H04L12/40 分类号: H04L12/40;H04L12/24;H02J13/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 214000 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 供配电系统 海底观测网 通讯对象 通讯系统 通讯技术领域 传输可靠性 最大化利用 传输方式 稳定运行 远端控制 电子舱 高可靠 通讯 中压 主机 保证 分类 监测
【权利要求书】:

1.一种用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,包括岸站主机、高压转中压模块、电子舱、SIIM舱、CANBUS总线;其中,所述岸站主机、高压转中压模块、电子舱、SIIM舱均与CANBUS总线连接;所述岸站主机通过CANBUS总线传输数据与高压转中压模块连接;所述高压转中压模块通过CANBUS总线传输数据与电子舱连接;所述电子舱通过CANBUS总线传输数据与SIIM舱连接。

2.根据权利要求1所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述电子舱包括第一环境监控及局站供电模块、若干个中压断路器;所述第一环境监控及局站供电模块、若干个中压断路器均通过CANBUS总线依次连接;所述SIIM舱包括第二环境监控及局站供电模块、若干个低压断路器;所述第二环境监控及局站供电模块、若干个低压断路器均通过CANBUS总线依次连接。

3.根据权利要求2所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述若干个中压断路器中的一路中压断路器分别与第二环境监控及局站供电模块、若干个低压断路器连接。

4.根据权利要求1所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述高压转中压模块包括输入滤波器、高压电源模块总控制板、各级联电压转换模块、高压转24VDC模块和中压转24VDC模块;所述输入滤波器两电压端并联所述高压转24VDC模块输入端,所述高压转24VDC模块输出端与所述中压转24VDC模块输出端并联,所述中压转24VDC模块输出端连接于所述各级联电压转换模块的独立控制电路,用于各单模块控制板的供电,所述中压转24VDC模块输出端连接于所述高压电源模块总控制板电源输入端;所述输入滤波器输出端依次串联若干个各级联电压转换模块的输入端,若干个所述各级联电压转换模块的输入端分别连接有绝缘栅双极型晶体管,通过所述各级联电压转换模块独立控制电路闭合所述绝缘栅双极型晶体管输入端短路,用于故障模块切除。

5.根据权利要求4所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述输入滤波器输入端连接于海底电缆-10KV电压端,输出端一路连接所述各级联电压转换模块转换成中压,另一路连接所述高压转24VDC模块输入端;所述各级联电压转换模块的输出电压和电流均由所述高压电源模块总控制板监控,所述高压电源模块总控制板通过监控数据,动态调整各模块输出参数。

6.根据权利要求4所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述高压转中压模块还包括单电压转换模块,所述单电压转换模块输入端与所述各级联电压模块串联,电压输入到模块内部隔离电压转换模块,将高压转换成400V中压输出,该输出和其他模块的输出并联,模块内部的隔离电压模块由独立控制板驱动,独立控制板采集隔离电压模块的各项实时参数,并且进行动态控制IGBT闭合。

7.根据权利要求4所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述高压电源总控板由ARM控制电路和DSP控制电路组成;其中DSP控制电路通过电源内部CAN总线与各级联电压控制板通讯;所述ARM控制电路控制端连接CAN两接口,一路RS485,一路以太网与上位机通讯,所述ARM控制电路和所述DSP控制电路通过SPI总线进行交互,所述高压电源总控制板由24VDC供电。

8.根据权利要求4所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述高压电源模块总控制板实时收集所述各级联电压转换模块的传感参数,根据相应传感参数实时控制判断各模块当前的工作状态。

9.根据权利要求4所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统,其特征在于,所述高压转24VDC模块将所述输入滤波器的输出电压转换成24VDC电压,为所述高压电源模块总控制板和各级联电压转换模块的控制板供电;所述中压转24VDC模块输入端连接所述各级联电压转换模块的输出400V电压,所述高压电源模块总控制板通过CAN总线与所述各级联电压转换模块进行通讯;所述高压电源模块总控制板通过高速数字信号处理芯片对上位机通讯,用于控制各模块。

10.基于权利要求1所述的用于海底观测网供配电系统的通讯系统的通信方法,其特征在于,包括以下步骤,

步骤1、系统上电,初始化集成在高压转中压模块、电子舱、SIIM舱内部CAN控制器模块,至少包括收发缓冲区配置,以及接收中断设置;

步骤2、初始化对象字典,对对象字典中的数据区的应用对象进行初始化;

所有的参数都按照同一种分类标准来分类,采用主索引参数定位大类,子索引参数定位小类;

步骤3、创建一个CANopen线程,CANopen线程内部维护了一个CANopen状态机;

步骤4、开始线程管理,进入状态机循环,首先进入初始化状态;

设置从节点的节点号,初始化过程数据对象和服务数据对象的接收和发送报文数组,初始化网络管理报文和同步报文的接收报文数组,初始化心跳报文发送周期,初始化过程数据对象在对象字典中的通讯参数和映射参数;

步骤5、初始化完毕,架构在控制局域网路上的CANopen协议的高压转中压模块、电子舱、SIIM舱自动进入预操作状态,并向CANBUS总线发送一条启动报文,高压转中压模块、电子舱、SIIM舱进入正常的状态机循环;

架构在控制局域网路上的CANopen协议的状态机就是状态管理,负责从节点状态转换,维护着四种状态,分别为初始化状态、预操作状态、操作状态和停止状态;高压转中压模块、电子舱、SIIM舱的状态机靠接收岸站主机发送的网络管理报文命令报文推动,而且没有应答报文;在预操作状态下,架构在控制局域网路上的CANopen协议的支持服务数据对象报文分发处理、网络管理报文分发处理、心跳报文发送处理;在操作状态下,架构在控制局域网路上的CANopen协议的支持对服务数据对象报文分发处理、网络管理报文分发处理、心跳报文发送处理、过程数据对象报文发送处理;在停止状态下,架构在控制局域网路上的CANopen协议的支持网络管理报文分发处理、心跳报文发送处理、节点保护发送处理;

当CAN控制器监听到有报文接收时,将产生接收报文中断,读报文中断服务程序开始执行,将报文从CAN控制器的接收缓冲区中读出,对报文分类并存储到过程数据对象或服务数据对象或网络管理报文或同步报文通讯对象数组中,并设置通讯对象接收数组非空标志;在架构在控制局域网路上的CANopen协议的状态机中调用接收报文分发处理函数,通过查询通讯对象接收数组非空标志,将通讯对象数组中的报文分发给过程数据对象或服务数据对象或网络管理报文或同步报文处理函数,通讯对象处理函数通过对象字典的接口对对象字典中的对象进行读写操作,完成架构在控制局域网路上的CANopen协议的报文的处理任务;

当高压转中压模块、电子舱、SIIM舱中需要发送报文时,系统通过通讯对象发送函数调用CAN驱动发送接口函数,将报文内容写进CAN控制器的发送缓冲区中并将其发送到CAN总线上;

当有任务需要从对象字典读或写涉及整个系统的运转参数时,提供给对象字典接口函数该对象的主索引和子索引;首先根据主索引定位到参数的分类,然后在具体的分类中查找主索引项,如果找到了则返回这个主索引项,如果没查找到则在该主索引项中定位子索引项,对该子索引中的参数进行读或写操作。

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