全海深压力模拟测试装置实时监控系统设计与实现

发布时间：2020-08-12 02:33

【摘要】：从2012年中国共产党第十八次全国代表大会提出“建设海洋强国”的战略目标,到2018十九大报告提出的,“坚持陆海统筹,加快建设海洋强国”期间我国的海洋装备技术飞速发展。同时为了更细致的研究海洋装备,要求深海探测装备与深海作业装备有足够的安全性和可靠性。所以在研制装备的过程中,对其进行耐压测试是不可或缺的关键步骤。压力模拟测试装置耐压试验是指在试验室环境下对水下作业装备或其关键部件在深海实际作业过程中的高压环境进行模拟测试,其具有可重复性高、操作简便、减少研制周期、减低费用等特点,备受国内外从事海洋工程装备测试的研究人员重视。上海海洋大学深渊科学工程技术研究中心致力于全海深海洋装备的研制,目前拥有压力模拟测试装置4台。由纯钢材料铸造而成模拟全海深压力模拟测试装置在模拟高压环境过程中是全封闭式的,除了控制台压力表显示当前装置内压强外,无观察窗或者任何其他数据信息供试验者监视试验过程,基本处于“黑箱子”状态。这样,在模拟高压试验过程中,操作人员为了防止被测对象由于耐压不够而造成损坏,经常出现“不敢打”和“反复打”,或者被测对象被“打坏”的情况,造成人力、物力、财力和时间的巨大损失。本论文围绕上海深渊科学工程与技术研究中心的深海压力模拟测试装置功能升级改造,通过集成自动控制技术、计算机技术、通信技术,对全海深压力模拟测试装置开发出一套实时监控系统,主要工作如下:(1)阐述了压力模拟测试装置实时监控系统的研究背景、应用领域以及解决的实际问题;对比分析了国内外压力模拟测试装置研究现状,表明我国在压力模拟测试装置监控系统的研究还有待完善与改进。(2)进行了压力模拟测试装置监控系统整体结构的设计。首先,设计了压力模拟测试装置监控系统整体结构,包括控件结构设计及内部硬件架构设计;其次,研究并确定压力模拟测试装置监控系统通信机制,即采用RS-485半双工总线及视频信号PAL制式实现监控系统上位机与压力模拟测试装置下位机间的数据通信与视频信号传输。(3)进行了压力模拟测试装置监控系统的下位机硬件电路设计与制作,包括主控单元的选用,输入输出模块的设计以及水下灯驱动电路的设计,并给出相关电路器件的型号参数及硬件系统。(4)进行了压力模拟测试装置监控系统软件设计。针对软件的需求分析,运用UML建模工具进行监控软件架构设计,建立监控系统静态模型和动态特征模型,并在UML模块化编程的基础上采用面向对象的C++开发语言进行人机界面的设计与开发,实现了视频监控、数据显示及压力数据监控,完成相应模块功能的开发。最后,对整个进行了压力模拟测试装置监控系统平台进行测试和验证。试验表明,压力模拟测试装置监控系统能够有效监控压力模拟测试装置试验过程,并实时显示相关参数和自动控制压力试验的过程。综上所述,本文设计开发的压力模拟测试装置监控系统完全满足设计需求,有效解决了压力模拟测试装置试验时试验过程不可见的缺陷,而且软件实时性强,性能稳定。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP277;P715
【图文】：

关键部件,功能提升,装备发展,有效试验

工作温度为 1°C~40°C，介质为淡水，劳寿命在 140MPa 下是 1000 次，70MPa 下功能提升。为海洋工程装备及其关键部件的的发展提供有效试验平台，切实提高工程我国深海工程装备发展。状置通俗称之为压力筒[12]。用于模拟出不同其关键部件的可靠性和安全性。压力模拟单监控压力，并观察试验情况的系统，从而

高压装置

制造出一系列大规模的压力测试装置用于.9 米，内径 9.15 米，模拟水下 420 米的深度中一个装置的周期加压试验,其压力峰值高达南研究院 SWRI 开发出用于测试 3900 多米高强度钢铸成，长 7.3 米，内径为 1.27 米，设备的零件，如图 1-1 所示。发展的初期，为了实现深海环境模拟，在 1测试装置，峰值压力高达 156MPa，装置在范围调整的具体需要 1 秒，是当时世界上（National Maritime Research Institute, NM10 年，日本海洋科学技术中心(Japan M制出的深水模拟高压装置最大工作压力可达图 1-2 所示。该压力装置高 3 米，内径为 1底机电设备、壳体、各种材料结构、疲劳强

测试装置,压力泵,压力测试,提升系统

图 1-3 2000 米压力模拟测试装置Fig 1-3 2000 meter deep sea simulation test device 1-3 所示的是 2000 米压力模拟测试装置，该装置内径为 2100 毫米，，内部拥有监控系统，包括压力泵控制系统，内部照明系统，摄像监用于对深海装备仪器的压力测试分析，是相对完善的模拟水压装置之示的是 4000 米压力模拟测试装置，装置内部直径是 1000 毫米，该装、圆柱形筒和筒盖、电气控制台、电动提升系统等构成，可供各类设进行水压测试[17]。

【参考文献】