Quantum系统ROV与HD系统ROV对比

王晓龙

(深圳海油工程水下技术有限公司，广东 深圳 518067)

0 引言

随着海洋工程的开发和发展，深水工程中ROV成为不可缺失的一套工具。目前国际上比较通用的系统有SMD公司产出的Quantum系列ROV和SCHIILING公司的UHD及 HD系统。本文主要介绍Quantum系统和HD这两种工作级ROV系统的通讯方式与操作界面对比。两个操作系统都是基于光纤传输介质，但是在操作界面、通信传输方式以及水下接口界面及维保空间都有一定的区别。

1 操作界面

Quantum系统的ROV型号从最初的13/14型号升级到18/19型号再到33/34/35型号，13/14型号的ROV主副操分布严格明确，左侧只能是主操，完成飞行操作，副操无法飞行，其主操的操作手柄自带云台切换及云台操作。18/19型号在13/14型号的基础上增加了TMS，其飞行界面同样划分明确，主操只可以在左侧完成飞行，而且云台、TMS、ROV操作手柄分开布置，对于习惯用手收放TMS的操作员来说，整个飞行过程中很不便利。而升级后的33/34/35型号，对这种弊端都已更新，主副操位置上的操作界面完全一样，主副操可以随时完成切换，或者切换成共享飞行模式，但有一个前提，在切换过程中首先要经过实时操作者的意愿才可完成切换。

SCHILLING系统的ROV有HD和UHD，无论是HD还是UHD在飞行界面都完成了统一配置。同样的在主操和副操之间的切换中，唯一与Quantum不同的是，在HD系统中主副操之间的切换首先由实时飞行人发出，然后接收人接收后，才可完成切换。此外，在主副操之间的飞行切换上还有一项强制获得操作权的设置，飞行员需要软件权限密码，这一设置同样更加人性化[1]。

相较来说SCHILLING的飞行体验更加舒爽流畅。

2 通信传输方式

2.1 软件通讯系统及数字传输单元

Quantum操作系统是以最初13/14型号为代表，模式是嵌入式QNX系统，后期更新以33/34/35型号为独立的PLC控制系统，在操作界面上，QNX系统需要四个主机：主操电脑、副操电脑、主触摸屏电脑以及副触摸屏电脑。而PLC作为一个独立的逻辑控制系统，通过维护电脑将PLC展示出来，其逻辑结构更加清晰、便捷、不受干扰。更加简单明了，故障率低，速度快，相对之前的嵌入式QNX，整个系统达到了功能上的升级和改进。诊断软件也更加直观具体。

其水上单元的节点布置如图1所示。

图1 水上单元的节点布置图

PLC控制系统相对于初代，其特点是框架清晰，结构明朗，水下每一部分单元对应水上每个anybus模块，有对应的诊断界面及指示灯，如图2所示。

主要包括主操电脑、副操电脑、主触摸屏和副触摸屏，水上控制单元的所有操作通过四台电脑协作完成。数据传输主要是通过水上与水下独立的光端机对应单元完成，TMS单独应用一根光纤，ROV单独应用一根光纤，完成数据传输控制等操作。

HD的系统主要是windows操作系统，相对来说其操作系统更加亲切，易上手。其通讯界面如图，水上控制单元四台电脑：server电脑、主操电脑、副操电脑以及实时传输电脑。电脑光纤连接，水上至水下同样两根光纤(即NODE2和NODE3之间，NODE6和NODE1之间)，所有实时数据通过RTC电脑完成通讯传输(如图3所示)。

图2 PLC控制系统及传输图

图3 HD的控制系统及传输图

对比Quantum和HD两个传输系统，Quantum相当于高集成树形分散结构，而HD系统为闭环循环结构，这种通讯的优势是在通讯传输中保证了每一个关节有两路传输，相对于树形集成结构，其每一个节点都有两路可通信号传输更有保障性(如图4所示)。

图4 HD的闭环传输系统

Quantum的通讯模式集成度相对较高，其数据传输模式将所有数据集成在水上和水下光端机上，光纤一备一用，测试时候需要把光端机打在A路或者B路，或者打在中位，光端机自行选择通讯好的一路光纤。在水上排查通断过程中需要将两路手动切换，才能确定实时有路或者两路通讯正常。其水下结构中以树形模式自电子仓中的光端机扩散在ROV每一个终端模块上，而在水下端只要有一路断开，则从该关节向外扩散的数据都会断开无法工作。而HD型式ROV就相对更加可靠些，其所有关节以NODE型式连接为闭环模式，同样水上水下光纤也是两根，水上至水下通讯一体，每一个节点都有两路通讯，在甲板测试过程总可以很直观看到各路通讯状态，这样下水过程中，就可以很好的保证设备的通讯性[2]。

3 水下接口界面及维保空间

3.1 水下接口界面

Quantum系统的接头大多数采用impulse和burton接头，目前配置的burton接头较多，在连接时，在接头表面喷上一层稀薄的硅油，可以清洁水分。其光纤接头采用传统的Straight Tip (ST) Connectors接头。

HD系统的接头有三种型式，SIM(Serial interface modules)、VIM(Video interface modules)、NIM(Network interface modules)，另外还有burton,双SIM/VIM以及 Dual-penetrator module。

SIM for (RS-232 or RS-485) communications; VIM for (PAL/NTSC digital or analog); NIM for Ethernet communications。

使用的电缆是seanet电缆，seanet电缆可以把所有的传感器、声呐、摄像头、灯、控制件等终端设备连接在NODE上，然后完成电源、数据传输以及液压油的相通补偿。

其光纤传输接头型式分了四种：Straight Tip (ST) Connectors,这种接头比较常规，主要应用在水上单元比如滑环电脑等部位(如图5所示)。Little Connectors (LC)，这种接头主要配置在NODE上的小型光纤插拔模块(如图5所示)。Modif ied ST Connectors，这种接头配置的比较少，主要安装在IPDS(Instrument Power Distribution System小型供电单元)，到NODE单元处(如图5所示)。Penetration Fiber Connectors，这种光纤主要定制于NODE内部，属于独立空间结构，应用较少(如图5所示)。

图5 光纤传输接头型式

小型化光纤插拔模块是配置在每个NODE上的输入输出模块，其内部有A和B两个光纤接口。A接口(蓝色)上行传输波长1310nm，接收波长1550 nm。

3.2 维保空间

无论从接口型式还是连接布置，HD型式的ROV都更加人性化并且可靠性会更高一些，采用seanet缆线连接，极大的简化了每个模块的结构布置并提高了通讯可靠性，在日常维保中，每个NODE模块拆解都极为方便。

4 结语

综上，无论是从水上控制界面还是远程通讯系统结构，以及后期维保物理结构的布置，HD型式的ROV都更加简洁人性化一些，可靠性也相对更高一些。随着科技的发展，通讯结构的精简化是的电路模块节省更大的空间，这样就会给水下液压回路结构节省出更大的处理空间，也在ROV系统上有了更强大的方便和保障。