在海水环境中新思想正在蓬勃发展———FreshIdeasFlourishinSalt

大海、阳光、沙滩…和潜艇
在一个晴朗的夏日，在佛罗里达东南海岸之外，海洋探险者号滑离她的泊船所向北驶去。作为一种新型潜艇，它静静地潜入水下，开始执行海岸搜索和检查任务。该任务的目的是测试船上的仪器，以及准备在某一天她的独一无二的能力可被用于接近敌人的海岸去追踪军事目标。
  
   
  当“全水环境（All Wet）”作为设计准则时
Stanley Dunn博士，佛罗里达大西洋大学高等海洋系统实验室（它与南佛罗里达大学共同开发海洋探险者）主任，他阐述了AUV设计中的“三个C”：能力，成本的有效性，可靠性。该船不仅是以最经济的方式支持最先进的技术，它的功能还必须是完全确定的：在困难的环境里的可靠、可生存、及可维护性。
  除了它自身的监测控制，推动力，航行和水面支持系统，该AUV必须也容纳大量的传感器和执行器：多信道光纤光谱仪、激光澄清器、剪切探测仪、电磁速度传感器。光与声粒子计数器、高级光谱成像仪、射线探测仪、线性调频脉冲声纳、底部穿透声纳、加速器、扩频声学调制解调器和声纳组。这些被选择的仪器以无数种组合测试各种各样的任务，而这些任务也是设计这个AUV的目的。
  传统的AUV设计是专用（船用的）和加载（任务用的）子系统共享一个空间；这种设计要求定作安装和重新安排各组成部分，才能重新配置该船。一般的电子和控制系统也是集中式的，每个传感器和执行器使用单独的导线；对于不同的任务这就意味着昂贵、困难、易出错的重布线、及重编程。
  可重配置的空间、可互操作的组件
海洋探险者号以两个设计上的创新战胜了这些困难。首先是其结构原则，将大多数船只专用设备放在尾部，使船的前部空出来用作加载（设备使用），因而，不必对船作大的改动。其次是该AUV技术主任Samuel Smith博士所说的智能式、分布控制系统（IDCS）。在这个AUV上，以单一的、标准化的网络电缆在船上传送电力（12、24、及48V）和通信服务（1.25Mbits/s)；“智能”传感器和执行器通过共用连接器接入网络，传感器级的智能降低了网络数据量，减少了编程和重新布线的工作量。
  找寻一个现成的、为其可替换器件提供互操作支持的方案使Smith教授选择了LonWorks技术，“我们的系统结构要求一个与媒介无关的、可靠的、安全的、并支持几千个节点的协议。并且，每个节点的成本要低。IDCS网络使每个子系统、船队中的每艘船、所有支持系统的连接成为可能。”
  因此，每个网络节点包括一个Neuron 芯片-由三个微处理器、程序存储器、大量实现其特殊任务的通信和I/O设备控制电路。例如，在船用器件中的24个节点中，舵伺服马达控制节点提供了闭环PID控制这种主要的监测控制功能。另一个是升降控制节点，它监测各种活动和情况以决定是否需要技术人员加以干涉（接管控制权，升上海面或通过减少有效重量使潜艇产生正向浮动）。每个节点，在系统中既独立又协作地操作，促成了船舶的总体自主性，并使“即插即用”重配置性嵌入了基于LonWorks的结构。
  应用LonWorks技术的两代潜艇
于1995年首航的海洋探险者号，不是第一个基于LonWorks技术的AUV。她的前辈，海洋航行者号在一年以前就证实了控制网络的优越性（以其缺乏结构原则而区别于新的潜艇）。正当海洋探险者号对佛罗里达海岸线继续探索之时，Smith 博士以最具说服力的方式阐明了他对LonWorks技术的感受：他已在另两艘姊妹潜艇上努力工作着-使用LonWorks技术。
  船上的智能电池
“智能设备”大大增强了AUV的模块性和可靠性。船上八个这样的“智能电池组”，用单独或共同操作的能力支持系统能源。一般为5安培小时@48伏特，每个圆柱形的压力密封容器包含42个镍镉电池，由一个Neuron芯片控制。该容器提供20个12位A/D通道，用于监测电池电压、电流、温度、泄漏、湿度；所有的信息作为标准网络变量在系统范围内都是可用的。
  节点也提供了反向电压和电流保护、坏电池检测、电池充电器（使日常操作得以进行）。作为 一个几乎为空的电池组它通知另一个电池组启动（一个已损坏的电池组剥夺了自己的权利）。所有容器以循环的方式完全放电和充电，避开了电池的记忆特性。通过增加加载（任务用）段的电池组可以很容易地增加容量。
   
  无论用于战争状态或有益的海洋探险任务，该潜艇提供了一个值得注意的，与其它远洋轮船不同的特性：她不运载任何旅客和船员。海洋探险者号是一个自动水下船只(AUV),两米长、两百公斤重的新奇的高技术装置、超过36海哩的航距、最高速度为五节、下潜深度为300米。海洋探险者的特殊之处是：基于LonWorks技术的控制网络。