[實用新型]一種智能護舷運動姿態監測裝置

有效

• 申請號: 201220194926.5
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN202795770U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 邱翔;虞偉;湯國平;夏為民
• 申請（專利權）人: 智達工程技術（蘇州）有限公司
• 主分類號: G08G3/00
• 分類號: G08G3/00;G01C21/16
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型涉及一種碼頭防護裝置，具體涉及一種對碼頭防護用的護舷的運動姿態進行監測的裝置。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，港口的運作日益繁忙，這對港口的安全和運行效率提出了更高的要求。港口的一大威脅，是船舶靠岸對于港口結構的沖擊。如果能夠實時量化監測船舶靠岸時對碼頭的沖擊，就可以對于靠岸事故盡早報警并提供分析數據，并且對于碼頭防護裝置（護舷）的維護提供及早提示，由此可以顯著提高港口的安全標準，減少因維護不及時造成的損失；同時為港口設計，船舶設計，航行研究等領域提供此前無法獲得的靠岸沖擊歷史數據。

現有的靠泊監控系統，如輔助系統BSM（用于船舶靠岸姿態監測和預警），纜繩拉力檢測系統MLM（用于船舶系纜拉力監測），港口環境檢測系統MEM（靠岸系纜相關的風，流，潮位，氣溫，危險氣體監測）以及遠程快脫鉤控制系統ACM（用于船舶纜繩脫纜自動化）。這些系統可以從某一方面對船舶的靠泊作業進行監控，但是，一方面，這些系統各自獨立工作，增加了檢測預警的工作量和工作復雜程度；另一方面，這些系統都是通過對船舶或者周邊環境進行監控，而沒有直接對碼頭進行監控。

護舷，是碼頭或船舶邊緣使用的一種彈性緩沖裝置，主要用以減緩船舶與碼頭或船舶之間在靠岸或系泊過程中的沖擊力，防止或消除船舶、碼頭受損壞。常見的碼頭護舷結構由護舷本體、防沖板和多個錨鏈構成，護舷本體多由橡膠或聚氨酯材料制作，其一端連接碼頭，另一端連接防沖板。護舷本體結構包括D型、鼓形、圓筒形等，根據受力情況又可分為剪切型、轉動型、壓縮型等。當船舶靠泊時，與防沖板接觸，壓迫護舷本體，護舷本體受力壓縮變形而吸能，從而減小船舶靠岸時對碼頭的沖擊。

由于船舶對于港口的沖擊，都是通過碼頭防護裝置，即護舷，進行傳遞的，如果能夠對護舷裝置進行監測，獲得護舷的運動狀態和姿態，就有可能推導出單個護舷上的沖擊；再通過數據匯總對于整個港口的護舷進行監測，得出整個泊位所承受的沖擊量。另一方面，通過護舷運動和姿態，可以監測靠岸事故的發生并及時發出護舷警報和維修通知。因此，如何對護舷運動姿態進行監測，是本領域急需解決的技術問題。

發明內容

本實用新型的發明目的是提供一種可及時準確監測護舷三維姿態，且對于碼頭設計及日常工作程序不產生干擾的智能監測裝置。

為達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案是：一種智能護舷運動姿態監測裝置，包括監控端組件和中央控制端組件，所述監控端組件包括傳感器單元、控制單元和通信單元，所述中央控制端組件包括通信單元和中央控制計算機，所述傳感器單元由安裝于待監測的護舷的防沖板上的至少2個傳感器構成，所述傳感器為至少具有6自由度的慣導器件，各傳感器在防沖板內側分散布置；所述通信單元由無線通信模塊構成。

上述技術方案中，在監控端，慣導器件的傳感信號輸入控制單元，控制單元經分析獲得護舷的三維姿態和運動狀態，由無線通信模塊傳送至中央控制端的中央控制計算機上，進行集中顯示、存儲，或根據情況發出報警。根據具體應用場合的情況，監控端的控制單元也可以僅負責信號收集、傳遞，由中央控制計算機分析護舷的三維姿態和運動狀態。一般地，整個碼頭區域的各個護舷裝置上分別設置有監控端，監控端的通信單元與中央控制端的通信單元構成無線網絡，使中央控制計算機能夠同時收集各護舷的三維姿態和運動狀態，進而進行數據統計、處理。

上述技術方案中，所述傳感器單元內可以設有九自由度慣導器件，設有多個CPU運算兼顧低功耗和高性能，可根據需要切換原始采樣模式和濾波采樣模式兩種工作模式。控制單元內采用擴展Kalman濾波算法，采用“姿態四元數”表示，四階龍格-庫塔(Runge-Kutta)數值積分，并取一階地球自轉近似，以及一種能在船只靠岸時抗干擾的動態磁阻補償算法。所述無線通信模塊為遵循于IEEE802.1x協議，采用Zigbee或其他490MHz無線通信方式，將本地數據匯總于中央控制計算機，由中央控制計算機進行集中處理，存儲，顯示靠岸沖擊信息，護舷狀態信息，及靠岸事故及護舷維護報警。

進一步的技術方案，在控制單元上預留傳感器輸入及控制輸出。可根據需要增加或減少傳感器單元，自適應擴展需要以達到更高的監測精度要求。

上述技術方案中，所述慣導器件至少由加速度傳感器和角速度傳感器構成，至少具有上下，左右，前后，航向角，俯仰角，橫滾角6個自由度，構成基本測量單元。