一种新型自动切换应急处理装置及实现方法

1.一种新型自动切换应急处理装置的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
对应急处理电路初始化；
应急处理电路通过自检测电路自动检测对外输入/输出接口的状态信号，同时将检查的结果状态信号反馈给主机系统处理，主机系统将处理的结果通过上位机显示器显示；
应急处理电路串口接收中断；
应急处理电路根据主机系统发送的串口数据执行2种操作模式：硬件检
查模式或使命模式；
判断信息类型；
当信息类型为硬件检查模式，进入硬件检查模式程序阶段；
执行完毕后退出硬件检查模式，然后接续执行应急处理电路串口接收中断程序步骤；
当信息类型为硬件检查模式，进入硬件检查模式，其处理过程包括：
主机系统通过串口发出应急处理功能硬件检查指令，应急处理电路接收到硬件检查指令后，首先自动检查相关设备的供电情况，将相关串口切换到应急处理电路，通过自检测电路自动检测相关设备的输入输出信号，同时将检查的状态反馈给主机系统，主机系统对接收到的通讯数据进行处理；检查结束后，把控制权交由主机系统控制，应急处理电路继续监测主机系统串口并等待接收下一指令，即接续执行应急处理电路串口接收中断程序步骤；
当信息类型为使命模式时，应急处理电路实时监视主机系统发送的串口、并口信号，即启动并口、串口检测；
通过定时器延时计算并口状态，并判断并口状态是否正常，如并口状态不正常，再采集并口数据3次；判断串口状态，当串口状态不正常，延时后再检测并告知主机不正常；同时判断串口和并口状态，当串口和并口都不正常，判断使命结束与否；如使命未结束，根据实际情况进行应急处理，即应急处理接管主机系统，维持对外设备供电和通讯，保证外设备正常工作；
所述新型自动切换应急处理装置包括与主机系统串口/并口进行数据通讯的应急处理电路，它安装在水下机器人的核心控制单元中，通过一定的逻辑判断关系与主机系统组合到一起，完成应急处理功能；所述应急处理电路有应急电源模块和应急功能模块；外部多处电源输入经所述应急电源模块为应急功能模块提供电源，电源经应急功能模块输出接至驱动外部设备，当应急处理电路无法按时收到主机系统发送的串口、并口数据，应急处理电路将从主机系统状态自动切换到应急处理状态进行应急处理工作。
2.一种权利要求1所述的一种新型自动切换应急处理装置的实现方法，其特征在于：当串口和并口有一个正常，接续执行延时部分进行并口状态判断。

一种新型自动切换应急处理装置及实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种由主机系统控制状态向应急处理电路控制状态转换的自动切换装置，具体为一种新型自动切换应急处理装置及实现方法。\n技术背景\n[0002] 主机系统是自主水下机器人的核心部分，它工作是否正常、稳定直接决定了自主水下机器人水下实航的成败。为了自主水下机器人的可靠性、安全性，增加自动切换应急处理电路，为成功完成水下作业提供了可靠安全保证。\n[0003] 目前市场其他产品中使用的双备份系统存在系统设计、使用复杂，成本高等缺点。\n并且很难实现自动切换，可靠性不高。\n发明内容\n[0004] 为满足自主水下机器人的航行任务，提高系统在紧急情况下的安全性，本发明提供了一种新型自动切换应急处理装置及实现方法，可在主机系统瘫痪时自动接管工作，具有自动切换、可靠性高等特点。\n[0005] 为实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：\n[0006] 这种由主机系统+应急处理电路的设计，可以提高系统的可靠性、安全性，避免由于主机系统瘫痪或无法处理故障导致水下机器人主机系统一直处于故障状态；同时，应急处理电路的接管可以实现多种应急处理操作，为水下机器人的定位与回收提供了有力的保障。\n[0007] 一种新型自动切换应急处理装置，它包括与主机系统串口/并口进行数据通讯的应急处理电路，它安装在水下机器人的核心控制单元中，通过一定的逻辑判断关系与主机系统组合到一起，完成应急处理功能；所述应急处理电路有应急电源模块和应急功能模块；\n外部多处电源输入经所述应急电源模块为应急功能模块提供电源，电源经应急功能模块输出接至驱动外部设备，当应急处理电路无法按时收到主机系统发送的串口、并口数据，应急处理电路将从主机系统状态自动切换到应急处理状态进行应急处理工作。\n[0008] 应急电源模块由电源切换电路和电源转换电路组成，外部多电源输入经电源切换电路和电源转换电路送至应急功能模块，可实现主电池电源、应急电池电源、外部输入电源之间的自动切换。\n[0009] 应急电源模块的电源切换电路，由多路二极管MBR1660、锁存继电器JMC-153M组成，可实现主电池电源、应急电池电源、外部输入电源之间的自动切换，保证了在上述任意电源一旦发生故障，可自动接入其它电源，保证应急处理电路不断电，使应急处理能够正常进行。\n[0010] 应急电源模块的电源转换电路包括DC-DC电源模块VI-JW1-IW、电源滤波器VI-AWW-IU，可以将各输入电源电压转换成标准+24V、+12V、+5V电压并经滤波后输出至应急功能模块，保证应急处理电路的正常工作。\n[0011] 应急功能模块由信号隔离电路、控制器、信号切换电路、驱动电路和自检测电路组成；其中控制器实时与主机系统串口/并口进行数据通讯，在主机系统无法正常工作时，通过应急功能模块的信号切换电路自动接管主机系统驱动外部设备工作。\n[0012] 应急功能模块的信号隔离电路包括光耦TLP113、串口电平转换芯片MAX232MJE，可以将主机系统串口/并口信号及外部设备驱动信号与应急电源模块控制器进行信号隔离，提高了应急处理电路的可靠性。\n[0013] 应急功能模块的驱动电路包括继电器AQY212GH，可以实现主机系统或应急处理单元的对外部设备的驱动功能。\n[0014] 应急功能模块的信号切换电路包括多路继电器JIRC-105M/5，可在主机系统瘫痪时切换为应急处理电路控制。\n[0015] 应急功能模块的自检测电路由电阻、电容组成，可以对应急功能模块的输入/输出控制信号进行检测，并将结果通过应急功能模块的控制器反馈给主机系统。\n[0016] 一种新型自动切换应急处理装置的实现方法，包括如下步骤：\n[0017] 对应急处理电路初始化；\n[0018] 应急处理电路通过自检测电路自动检测对外输入/输出接口的状态信号，同时将检查的结果状态信号反馈给主机系统处理，主机系统将处理的结果通过上位机显示器显示；\n[0019] 应急处理电路串口接收中断；\n[0020] 应急处理电路根据主机系统发送的串口数据执行2种操作模式：硬件检查模式或使命模式；\n[0021] 判断信息类型；\n[0022] 当信息类型为硬件检查模式时，进入硬件检查模式程序阶段；\n[0023] 执行完毕后退出硬件检查模式，然后接续执行应急处理电路串口接收中断程序步骤。\n[0024] 当信息类型为硬件检查模式，进入硬件检查模式，其处理过程包括：\n[0025] 主机系统通过串口发出应急处理功能硬件检查指令，应急处理电路接收到硬件检查指令后，首先自动检查相关设备的供电情况，将相关串口切换到应急处理电路，通过自检测电路自动检测相关设备的输入输出信号，同时将检查的状态反馈给主机系统，主机系统对接收到的通讯数据进行处理；\n[0026] 检查结束后，把控制权交由主机系统控制，应急处理电路继续监测主机系统串口并等待接收下一指令，即接续执行应急处理电路串口接收中断程序步骤。\n[0027] 当信息类型为使命模式时，应急处理电路实时监视主机系统发送的串口、并口信号，即启动并口、串口检测；\n[0028] 通过定时器延时计算并口状态，并判断并口状态是否正常，如并口状态不正常，再采集并口数据3次；\n[0029] 判断串口状态，当串口状态不正常，延时后再检测并告知主机不正常；\n[0030] 同时判断串口和并口状态，当串口和并口都不正常，判断使命结束与否；\n[0031] 如使命未结束，根据实际情况进行应急处理，即应急处理接管主机系统，维持对外设备供电和通讯，保证外设备正常工作。\n[0032] 如果判断使命已经结束，不进行应急处理。\n[0033] 当串口和并口有一个正常，接续执行延时部分进行并口状态判断。\n[0034] 本发明具有的有益效果及优点：\n[0035] 1、自动切换。本发明可实现在自主水下机器人使命执行期间，该装置的应急处理电路实时监视主机系统发送的串口、并口信号。一旦主机系统出现故障，应急处理电路将从主机系统控制自动切换到应急处理电路控制，并进行应急处理；本发明同时可实现主电池电源、应急电池电源、外部输入电源之间的自动切换，保证了在任意电源一旦发生故障，可自动接入其它电源，保证应急处理不断电，使应急处理能够继续进行。\n[0036] 2、电路设计先进，集成度高、自动切换可靠性高。应急处理电路设计先进、集成度高，其中应急电源模块设计采用先进的DC/DC转换模块及滤波模块集成技术，具有电压的输入、输出的过压、欠压、过流、短路等保护。应急功能模块设计采用目前先进的单片机进行控制，信号通过隔离电路进行隔离后输入、输出，信号切换采用电磁继电器及外围电路，自动切换可靠性高。\n[0037] 3、应用范围广。本发明装置不但可以应用于自主水下机器人，还可以应用于其他水下相关设备的应急处理。\n附图说明\n[0038] 图1为本发明的应急处理电路组成方框图；\n[0039] 图2为本发明的应急电源模块组成方框图；\n[0040] 图3为本发明的应急功能模块组成方框图；\n[0041] 图4为应急处理电路总程序工作流程图；\n[0042] 图5为使命模式工作程序流程图。\n具体实施方式\n[0043] 下面结合附图和以下实施例对本发明方案详述。\n[0044] 如附图1所示，为本发明的应急处理电路组成方框图。是一种新型自动切换应急处理装置，它包括与主机系统串口/并口进行数据通讯的应急处理电路，它安装在水下机器人的核心控制单元中，通过一定的逻辑判断关系与主机系统组合到一起，完成应急处理功能；\n所述应急处理电路有应急电源模块和应急功能模块；外部多处电源输入经所述应急电源模块为应急功能模块提供电源，电源经应急功能模块输出接至驱动外部设备，当应急处理电路无法按时收到主机系统发送的串口、并口数据，应急处理电路将从主机系统状态自动切换到应急处理状态进行应急处理工作。\n[0045] 参见附图2，为本发明的应急电源模块组成方框图。其中，应急电源模块由电源切换电路和电源转换电路组成，外部多电源输入经电源切换电路和电源转换电路送至应急功能模块，可实现主电池电源、应急电池电源、外部输入电源之间的自动切换。\n[0046] 应急电源模块的电源切换电路，由多路二极管MBR1660、锁存继电器JMC-153M组成，可实现主电池电源、应急电池电源、外部输入电源之间的自动切换，保证了在上述任意电源一旦发生故障，可自动接入其它电源，保证应急处理电路不断电，使应急处理能够正常进行。\n[0047] 应急电源模块的电源转换电路由DC-DC电源模块VI-JW1-IW、电源滤波器VI-AWW-IU及电阻、电容组成，可以将各输入电源电压转换成标准+24V、+12V、+5V电压并经滤波后输出至应急功能模块，保证应急处理电路的正常工作。\n[0048] 参见附图3，为本发明的应急功能模块组成方框图。应急功能模块由信号隔离电路、控制器、信号切换电路、驱动电路和自检测电路组成；其中控制器实时与主机系统串口/并口进行数据通讯，在主机系统无法正常工作时，通过应急功能模块的信号切换电路自动接管主机系统驱动外部设备工作。\n[0049] 应急功能模块的信号隔离电路由光耦TLP113、串口电平转换芯片MAX232MJE、电阻、电容组成，可以将主机系统串口/并口信号及外部设备驱动信号与应急电源模块控制器进行信号隔离，提高了应急处理电路的可靠性。\n[0050] 应急功能模块的驱动电路由继电器AQY212GH、电阻、电容组成，可以实现主机系统或应急处理单元的对外部设备的驱动功能。\n[0051] 应急功能模块的信号切换电路由多路继电器JI RC-105M/5、电阻组成，可在主机系统瘫痪时切换为应急处理电路控制。\n[0052] 应急功能模块的自检测电路由电阻、电容组成，可以对应急功能模块的输入/输出控制信号进行检测，并将结果通过应急功能模块的控制器反馈给主机系统。\n[0053] 图4为应急处理电路程序工作流程图。是一种新型自动切换应急处理装置的实现方法，包括如下步骤：\n[0054] 对应急处理电路初始化；\n[0055] 应急处理电路通过自检测电路自动检测对外输入/输出接口的状态信号，同时将检查的结果状态信号反馈给主机系统处理，主机系统将处理的结果通过上位机显示器显示；\n[0056] 应急处理电路串口接收中断；\n[0057] 应急处理电路根据主机系统发送的串口数据执行2种操作模式：硬件检查模式或使命模式；\n[0058] 判断信息类型；\n[0059] 当信息类型为硬件检查模式时，进入硬件检查模式程序阶段；\n[0060] 执行完毕后退出硬件检查模式，然后接续执行应急处理电路串口接收中断程序步骤。\n[0061] 当信息类型为硬件检查模式，进入硬件检查模式，其处理过程包括：\n[0062] 主机系统通过串口发出应急处理功能硬件检查指令，应急处理电路接收到硬件检查指令后，\n[0063] 首先自动检查相关设备的供电情况，将相关串口切换到应急处理电路，[0064] 通过自检测电路自动检测相关设备的输入输出信号，同时将检查的状态反馈给主机系统，主机系统对接收到的通讯数据进行处理；\n[0065] 检查结束后，把控制权交由主机系统控制，应急处理电路继续监测主机系统串口并等待接收下一指令，即接续执行应急处理电路串口接收中断程序步骤。\n[0066] 图5为使命模式工作程序流程图。当信息类型为使命模式时，应急处理电路实时监视主机系统发送的串口、并口信号，即启动并口、串口检测；\n[0067] 通过定时器延时计算并口状态，并判断并口状态是否正常，如并口状态不正常，再采集并口数据3次；\n[0068] 判断串口状态，当串口状态不正常，延时后再检测并告知主机不正常；\n[0069] 同时判断串口和并口状态，当串口和并口都不正常，判断使命结束与否；\n[0070] 如使命未结束，根据实际情况进行应急处理，即应急处理接管主机系统，维持对外设备供电和通讯，保证外设备正常工作。如果判断使命已经结束，不进行应急处理。\n[0071] 当串口和并口有一个正常，接续执行延时部分进行并口状态判断。\n[0072] 在实际使用过程中，应急处理电路根据主机系统发送的串口数据执行有2种操作模式：硬件检查模式和使命模式；\n[0073] 硬件检查模式是主机系统通过串口、并口发出应急处理功能硬件检查指令，应急处理电路接收到应急功能硬件检查指令后，首先自动检查相关设备的供电情况，然后将相关串口切换到应急处理电路，通过自检测电路自动检测相关设备的输入输出信号，同时将检查的状态反馈给主机系统。检查结束后，把控制权交由主机系统控制，应急处理电路继续监测主机系统并等待接收下一指令。\n[0074] 在自主水下机器人使命执行期间，应急处理电路实时监视主机系统发送的串口、并口信号（通过一定的逻辑关系组成，具体见图1）。一旦主机系统出现故障，即应急处理电路无法按时收到主机系统发送的串口、并口数据，应急处理电路将从主机系统状态自动切换到应急处理状态，进行后续应急处理。