水下自动化世界：传感器监控设备的探索

　　人类征服深海寻找新的资源正在势不可挡地进展着。未来，人们将在远程遥控下操纵无人驾驶的深海探测器和生产设备在深海工作，而对无人驾驶深海探测器和深海生产设备提出的大要求就是：操作者不能直接到达在深海海底工作的机械设备旁，他必须在远远的海面上对生产过程进行控制。这就对整个水下技术设备的可靠性和免维护保养性能提出了高的要求。

　　1、自控多功能是重要的

　　随着水深的不断增加和新设备下潜距离的不断加大，传统技术的、物流的和经济的解决方案都达到了极限。因此就有了ISUP项目：由Joh.Heinr.Bornemann公司、IMPaCOffshore工程技术公司、AkerWirth公司、IPR过程控制技术研究所以及卡尔斯沃大学自动化和机器人技术系共同合作、缩写为智能化水下生产系统，并且受到了联邦政府经济和技术部资助的合作开发项目。我们这一项目的目标是研发创新性的、面向未来的深海水下设备生产零部件和组件系统。AkerWirth公司ISUP项目负责人WilliSchmitz先生解释说。项目计划的海上生产平台离岸至少100km.

　　在这一合作研发的项目中，AkerWirth公司研发设计和制作了海底安装架，并对水下工作设备和仪器的检查、维修和技术改进给予支持，以及对遥控的、自控的多功能水下仪器设备的安装、驱动和拆卸给予支持。其基于Crawler行驶机构的工具系统将来不仅仅要适用于海底仪器设备的安装，也要经船只运输到深海海底，快速、可靠、有目的地完成已下潜零部件的组装。这可能要用到大型的机械臂，它超过了迄今为止所有的ROV（遥控水下行驶工具车）的机械臂。AkerWirth公司负责研发的工程师TorstenKleinen先生说道。这一深海设备是利用电子系统进行遥控的，即可在海面的指挥船上进行遥控，也可以在陆地的指挥中心里进行遥控。

　　2、水下以太网

　　AkerWirth公司研发成功了一整套的水下以太网系统。整体水下仪器设备工作所需的电子系统都封装在一个内径为600mm的钢质圆柱体的电气控制桶中，采用了多重防水密封。底部和密封层中间的传感器能够有效地识别到海水的侵入。这样我们就可以准确地得到密封失效的信息。TorstenKleinen先生说道。而且PLC-Box的内部也用传感器进行监控。当有海水泄漏时，网络中的其他PLC就承担起它的任务。

　　在选择传感器时，AkerWirth公司选择了瑞士传感器专业生产厂Contrinex公司的液位传感器。这种用1.4301号不锈钢制造的传感器采用了光缆传输信息，传感器本身的长度仅为几毫米，并封装在耐磨的、易于清洁的玻璃内。光学信号完全可以放大，光纤的安全防护等级达到了IP68；非常适合于在具有腐蚀性的海水中的仪器设备里使用。这种光纤液位传感器的工作原理是依据两种介质具有不同的光折射率。Contrinex公司生产经理NorbertMatthes先生介绍道。它由外部的光源将光线发射到棱镜处。若发射出去的光线在空气中直射到棱镜，则在棱镜底部折射回来，被接收器所接收。若发射出去的光线照射到了液体，则光线的折射系数会发生变化，光线没有被反射回来，反而在液体中产生折射。光源处的控制器能够识别这种折射，因此这种液位传感器的工作原理相当于一个单向光栅。在液体厚度达到3mm时，它就能够准确无误地做出判断。

　　在利用光纤传感器进行液位监控时，就像ISUP项目中的情况那样，除需要光学传感器之外还需要一个光学信号放大器，由它来发射、放大和接收光学信号；并在射线中断时发出故障报警或者启动所连接的水泵。AkerWirth公司选择了12档的电位器和发光的刻度。由于泄漏的海水汇集在水平放置的圆柱型壳体和密封之间空腔的下部，因此安装在水下电气控制桶中的传感器是垂直安装的。AkerWirth公司共使用了3个LFP1010-020型的光学传感器，120？均匀分布在电气控制桶的底部，相应地也采用了3个3060系列带电位器的控制器。除此之外，Contrinex公司也提供LED或者数字式显示器。