本发明属于无人船控制技术领域，具体涉及一种外挂式多连无人船破损自救装置。
背景技术：
近年来，随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展，与船舶有关的环境感知技术、通信导航技术等也得到广泛的应用，为无人船开发提供了广阔的技术可行性。如今，无人船以无人化、集成化、自动化与智能化的信息获取方式，一方面为相关职能部门提供水下地形地貌测量、大坝安全监测等多项应用服务功能。另一方面，可为相关部门科学决策提供详尽、准确的基础资料。眼下，国内无人船的主要用途与应用领域包括：高精度水下地形测绘、大坝堤防安全检测、水文信息自动化监测、水环境自动监测、灾害应急服务。
无人船在工作时完全脱离母船和岸基，深海作业环境更是非常恶劣的，常常面临着各种各样的危险。而且无人船是投入大量的人力、物力和财力的高技术的集成体，每次实验或作业所获得的资料或数据具有极大价值。如果因故障造成无人船失事沉入海底或丢失，将会造成极大损失，对海洋开发和研究的影响也是非常大的，因此，无人船的自救系统也成为其关键设备之一。
对于许多正在使用的无人船来说，重新设计加入自救系统费时费力。现有技术中没有安装自救系统的无人船在自行执行任务过程中一旦破损就有可能造成损失；现有自救方法中的自救装置必须通过有线连接方式与无人船连接在一起，无法转移到其他机器人上，可移动性和便携性大大降低；现有自救方法中的自救装置必须和母体在制造初始的时候设计在一起，对于已经制造好的无人船，加入自救装置需要重新设计电路、外壳和程序，在修改程序后还需要重新调试无人船。
技术实现要素：
发明目的
本发明的目的是为了在不破坏无人船原本的外壳和电路的情况下，为无人船提供自救功能。外挂式多连无人船破损自救装置可以避免无人船在执行任务时因破损而沉船，并且由于其外挂式的优点，便于拆卸和安装到其他需要的装置上。
技术方案
一种外挂式多连无人船破损自救装置，包括自救模块和监测模块，所述自救模块包括外壳和控制模块，所述外壳包括半圆柱形的充气室，在充气室两端固定有电子器件安装室，在充气室顶部设置有可弹射的充气囊，充气囊底部与充气室连通，所述外壳底部涂有防水胶，将外壳固定在无人船的适当位置；所述监测模块安装在无人船船舱内，用于监测船舱内的压力，所述控制模块安装在所述电子器件安装室内，其与监测模块通过无线通讯连接；所述控制模块控制安装在充气室内的充气开关工作。
优选的，所述监测模块包括压力传感器、处理器、蓝牙通信装置、gps定位装置、电磁继电器和电池，所述压力传感器用于监测船舱内的压力，蓝牙通信装置用于与所述控制模块信号连接，gps定位装置用于实时定位无人船，所述压力传感器、蓝牙通信装置、gps定位装置和电磁继电器均连接在处理器上，电池为上述装置供电，所述电磁继电器连接在无人船的主供电电路上，用于控制无人船电路的通断。
优选的，所述控制模块包括第二处理器、第二蓝牙通信装置和充气开关，所述第二蓝牙通信装置和充气开关均与第二处理器信号连接，充气开关用于控制充气室及充气囊充气。
优选的，所述一个所述监测模块与不多于8个所述控制模块配对，所述监测模块在无人船船舱内安装有多个。
本发明的有益效果为：
本发明可以在无人船执行远距离任务时，无需工作人员进行故障判断后再下达自救指令，可以自行检测到破损情况的发生并进行自救从而避免造成更大的经济损失。又由于此发明具有便携性，在不改变无人船原本外壳和电路的情况下，为无人船提供了自救功能。也可以在无人船执行近距离任务时拆卸下来减轻负载，从而提升无人船的续航能力。
附图说明
图1本发明所述外挂式多连无人船破损自救装置的剖面图；
图2为监测模块结构示意图；
图3为监测模块程序流程图。
其中：1-充气室、2-充气囊、3-电子器件安装室、4-充气开关、5-第二电池、6-第二处理器、7-第二蓝牙通信装置、8-第一电池、9-第一处理器、10-第一蓝牙通信装置、11-压力传感器、12-gps定位装置、13-电磁继电器、14-导线。
具体实施方式：
为更好的对本发明的技术方案进行解释，下面结合附图对本申请的技术方案进行进一步的说明。
如图1及图2所示一种外挂式多连无人船破损自救装置，包括自救模块，其包括外壳和控制模块，所述外壳包括半圆柱形的充气室1，在充气室1两端固定有电子器件安装室3，在充气室1顶部设置有可弹射的充气囊2，充气囊2底部与充气室1连通，所述外壳底部途有防水胶，将外壳固定在无人船的适当位置；监测模块安装在无人船船舱内，用于监测船舱内的压力，监测模块包括压力传感器11、第一处理器9、第一蓝牙通信装置10、gps定位装置12、电磁继电器13和第一电池8，所述压力传感器11用于监测船舱内的压力，第一蓝牙通信装置10用于与第二蓝牙通信装置7信号连接，gps定位装置12用于实时定位无人船，所述压力传感器11、第一蓝牙通信装置10、gps定位装置12和电磁继电器13均连接在第一处理器9上，第一电池8为上述装置供电，所述电磁继电器13连接在无人船的主供电电路上，用于控制无人船电路的通断。控制模块包括第二处理器6、第二蓝牙通信装置7和充气开关4，所述第二蓝牙通信装置7和充气开关4均与第二处理器6信号连接，充气开关4用于控制充气室1及充气囊2充气。所述控制模块安装在所述电子器件安装室3内，所述第二处理器6控制安装在充气室1内的充气开关4工作。
根据实际需要，多个所述自救模块组成多连自救装置，每个压力监测模块至多与8个自救模块连接，因为本申请采用的cc2640(蓝牙5.0芯片)最多支持同时连接8个设备。使用者可以根据无人船的形状、重量和体积情况自由加装自救模块，可在船舱内设置多个压力监测模块以拓展外部自救模块数量，自救模块尖锥状外形有利于减小自救模块在水中受到的阻力。
自救模块可以通过防水胶固定在无人船的侧板上，也可以使用绝缘油卸载下来，所以不会破坏无人船原本的外壳。当自救模块收到监测模块的通知后，多个自救模块可以同时打开充气开关，充气囊开始充气产生浮力防止无人船下沉和进水。
第一处理器及第二处理器选用stm32f103：监测模块上的stm32f103是第一处理器，负责运行监测程序并控制其他外设，自救模块中的stm32f103是第二处理器，负责控制自救气囊的打开；
压力传感器选用dsh557：用于测量舱内气压的装置，dsh557能实现4个气压点的检测，通过内部修调技术，可以保证气压检测误差小于1%。通过adc(模拟数字转换器)向第一处理器发送实时气压数据；
第一及第二蓝牙通信装置选用cc2640：支持蓝牙5.0通信协议，最高支持同时连接8个蓝牙设备。监测模块上的cc2640是第一蓝牙通信装置，自救模块中的cc2640是第二蓝牙通信装置。第一蓝牙通信装置通过uart（通用异步收发传输器）接收来自第一处理器的命令，然后再发送给多连自救装置中的所有第二蓝牙通信装置。多连自救装置中的第二蓝牙通信装置接收到来自监测模块的信号后，通过uart传递给各自自救模块上的第二处理器；
gps定位装置12选用max7q，通过uart与stm32f103进行通信；
监测模块通过锂电池供电，所以不需要更改无人船的原本的电路结构。所述压力传感器11选用dsh557(高精度气压指示芯片)实时监测无人船的舱内气压。
当出现破损情况时，舱内气压超过设置好的阈值，监测模块首先通过电磁继电器13关闭无人船内部的电源以防止由于舱内进水导致的仪器短路损坏；然后通过cc2640(蓝牙5.0芯片)通知位于无人船侧板的多连自救装置打开充气囊2使无人船有足够的浮力阻止下沉；最后通过max7q(gps定位芯片)发送位置信息等待救援。
1.一种外挂式多连无人船破损自救装置，其特征在于，包括自救模块和监测模块，所述自救模块包括外壳和控制模块，所述外壳包括半圆柱形的充气室，在充气室两端固定有电子器件安装室，在充气室顶部设置有可弹射的充气囊，充气囊底部与充气室连通，所述外壳底部涂有防水胶，将外壳固定在无人船的适当位置；所述监测模块安装在无人船船舱内，用于监测船舱内的压力，所述控制模块安装在所述电子器件安装室内，其与监测模块通过无线通讯连接；所述控制模块控制安装在充气室内的充气开关工作。
2.根据权利要求1所述的一种外挂式多连无人船破损自救装置，其特征在于，所述监测模块包括压力传感器、第一处理器、第一蓝牙通信装置、gps定位装置、电磁继电器和第一电池，所述压力传感器用于监测船舱内的压力，蓝牙通信装置用于与所述控制模块信号连接，gps定位装置用于实时定位无人船，所述压力传感器、蓝牙通信装置、gps定位装置和电磁继电器均连接在处理器上，电池为上述装置供电，所述电磁继电器连接在无人船的主供电电路上，用于控制无人船电路的通断。
3.根据权利要求2所述的一种外挂式多连无人船破损自救装置，其特征在于，所述控制模块包括第二处理器、第二蓝牙通信装置和充气开关，所述第二蓝牙通信装置和充气开关均与第二处理器信号连接，充气开关用于控制充气室及充气囊充气。
4.根据权利要求1所述的一种外挂式多连无人船破损自救装置，其特征在于，所述一个所述监测模块与不多于8个所述控制模块配对，所述监测模块在无人船船舱内安装有多个。
技术总结