[發(fā)明專(zhuān)利]一種船舶吃水超限檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410171888.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103913746A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊木地;劉新建;羅寧;陳冬元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S15/88
• 分類(lèi)號(hào): G01S15/88;B63B39/12
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下超聲波探測(cè)技術(shù)、船舶吃水超限檢測(cè)技術(shù)，特別是一種船舶吃水超限檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著長(zhǎng)江航運(yùn)量不斷增大，航道中船舶數(shù)量和密度均大幅提高，船舶吃水超限對(duì)航運(yùn)安全的威脅日益嚴(yán)重，尤其是在長(zhǎng)江三峽的升船機(jī)內(nèi)，吃水超限的船舶極容易對(duì)升船艙和航道造成損害。目前船舶吃水超限檢測(cè)手段主要有以下幾種：

一、人工手動(dòng)檢測(cè)；

二、基于圖像處理技術(shù)的船舶水尺讀數(shù)識(shí)別技術(shù)；

三、激光水位測(cè)量法；

四、超聲波陣列法。

上述方法中，方法一由于人的主觀性占比例太大，而且測(cè)量時(shí)間也較長(zhǎng)，影響了航道的通航效率；方法二過(guò)分依賴(lài)船舶自身的水尺準(zhǔn)確性，使用性受限；方法三由于激光在水中無(wú)法長(zhǎng)距離傳輸，使用范圍有所局限；方法四安裝、檢修繁瑣，且影響通航效率。因此目前還沒(méi)有一種方法能快捷準(zhǔn)確的測(cè)量船舶吃水超限的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種使用范圍廣、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、易于安裝、維修方便的船舶吃水超限檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種船舶吃水超限檢測(cè)系統(tǒng)，包括同步信號(hào)產(chǎn)生模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、測(cè)距模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示報(bào)警模塊；

所述的同步信號(hào)產(chǎn)生模塊采用搭建硬件電路或者利用GPS同步時(shí)鐘的方式同時(shí)向超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊和測(cè)距模塊發(fā)射同步信號(hào)，使這三個(gè)模塊同時(shí)開(kāi)始工作；

所述的超聲波發(fā)射模塊包括同步信號(hào)接收裝置、超聲波發(fā)射器、角度測(cè)量器和支架；所述的同步信號(hào)接收裝置用來(lái)接收同步信號(hào)；超聲波發(fā)射器發(fā)出小角度的持續(xù)時(shí)間為Δt的超聲波脈沖；角度測(cè)量器測(cè)量出超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波中心線與吃水警戒線的角度偏移量β，用于最后測(cè)量結(jié)果的修正；支架用來(lái)將超聲波發(fā)射模塊固定安裝在航道的一側(cè)；超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波中心線與規(guī)定的船舶吃水警戒線重合或接近；

所述的超聲波接收模塊包括線性陣列式超聲波接收模塊或非線性陣列式超聲波接收模塊；所述的線性陣列式超聲波接收模塊包括同步信號(hào)接收裝置、線性超聲波接收器陣列、數(shù)據(jù)傳輸裝置和支架；同步信號(hào)接收裝置接收同步信號(hào)；超聲波接收器陣列接收未被障礙物阻擋傳播來(lái)的超聲波；數(shù)據(jù)傳輸裝置將超聲波接收器陣列的測(cè)量結(jié)果傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；支架將此模塊固定安裝在航道與超聲波發(fā)射模塊相對(duì)的另一側(cè)；線性超聲波接收器陣列方向豎直并且其中心點(diǎn)位于或者接近船舶吃水警戒線；所述的非線性陣列式超聲波接收模塊包括同步信號(hào)接收裝置、浮箱、超聲波接收器陣列、DGPS定位裝置和數(shù)據(jù)傳輸裝置；同步信號(hào)接收裝置接收同步信號(hào)；浮箱用來(lái)固定安裝超聲波接收器陣列，使其能在水中保持靜止的狀態(tài)；超聲波接收器陣列的陣列面大于發(fā)射來(lái)的超聲波有效圓形面；DGPS定位裝置監(jiān)控并定位浮箱的位置坐標(biāo)，監(jiān)測(cè)浮箱是否偏離出有效的接收位置；數(shù)據(jù)傳輸裝置將超聲波接收器陣列的測(cè)量結(jié)果傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；所述的DGPS定位裝置為差分全球定位系統(tǒng)定位裝置的簡(jiǎn)稱(chēng)；

所述的測(cè)距模塊包括同步信號(hào)接收裝置、測(cè)距裝置和數(shù)據(jù)傳輸裝置；測(cè)距模塊的測(cè)距點(diǎn)與超聲波發(fā)射模塊的超聲波發(fā)出點(diǎn)位于同一豎直線上。

一種船舶吃水超限檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

A、同步信號(hào)產(chǎn)生模塊發(fā)出同步信號(hào)

同步信號(hào)產(chǎn)生模塊采用搭建硬件電路或者GPS同步時(shí)鐘發(fā)出同步信號(hào)，保證超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊和測(cè)距模塊同時(shí)開(kāi)始工作，測(cè)得船舶同一時(shí)刻的所需數(shù)據(jù)；

B、超聲波發(fā)射模塊發(fā)出超聲波

超聲波發(fā)射模塊安裝在航道一側(cè)，它以船舶吃水警戒線為中心發(fā)出小角度的超聲波脈沖；此超聲波脈沖為固定頻率，便于與水中其它聲波的區(qū)分；超聲波在傳輸途中沒(méi)有被遮擋時(shí)，會(huì)完整的被超聲波接收模塊接收；當(dāng)中途被船舶遮擋時(shí)，超聲波接收模塊接收到的超聲波信號(hào)會(huì)發(fā)生變化；

C、超聲波接收模塊接收超聲波

超聲波接收模塊根據(jù)測(cè)量環(huán)境的不同，分別采用以下方式工作：當(dāng)航道兩側(cè)距離短、水深且水質(zhì)澄澈，聲波的多途相應(yīng)不明顯時(shí)轉(zhuǎn)步驟C1；否則，轉(zhuǎn)步驟C2；

C1、當(dāng)航道兩側(cè)距離短、水深且水質(zhì)澄澈，聲波的多途效應(yīng)不明顯時(shí)，超聲波接收模塊采用線性陣列式超聲波接收模塊，在測(cè)量船舶吃水是否超限之前，預(yù)先準(zhǔn)確測(cè)量出在沒(méi)有障礙物時(shí)線性超聲波接收器陣列能接收到超聲波的有效范圍的長(zhǎng)度M，轉(zhuǎn)步驟D；