[發明專利]一種船舶吃水量檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 201410772655.0
• 申請日: 2014-12-13
• 公開（公告）號: CN105752287A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 范勤德
• 申請（專利權）人: 青島勤德索具有限公司
• 主分類號: B63B39/12
• 分類號: B63B39/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種船舶吃水量檢測技術，特別是一種船舶吃水量檢測系統及其檢測方法。

背景技術

船舶吃水量檢測門采用單波束超聲波傳感器陣列進行測量，傳感器陣列排列于水下檢測門，檢測門通過兩端固定安裝的方式實現，且通過固定安裝的同步升降系統調整高度，通過超聲波測距來測量通航船舶的吃水量，實現船舶全自動吃水量檢測。現有的船舶吃水量檢測門采用固定安裝的形式，即檢測門的兩端必須安裝在已有的基礎設施上，如船閘、浮堤、導航墻等。這種形式具有以下缺點：

1、固定安裝的船舶吃水量檢測門，需要在航道建設基礎設施，成本很高；

2、對于安裝位置有特殊要求：航道太窄，檢測設施維護時容易礙航，航道太寬太深則施工困難，且影響通航安全；

3、最合適的安裝位置隨航道水位變化而不斷變化，即固定安裝檢測系統在枯水期有可能因為礙航而不能使用；

4、檢修困難，只能原地檢修，限制因數多。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種建設成本低、易于安裝、維修方便，可根據航道水位變化調整安裝位置的船舶吃水量檢測系統及其檢測方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種船舶吃水量檢測系統，包括浮體、卷揚裝置、纜繩、檢測門、超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統、纜繩角度傳感子系統、數據采集傳輸單元以及誤差補償與數據處理單元，所述的浮體由錨鏈固定于水面，所述的檢測門經過卷揚裝置用纜繩懸掛于浮體上，通過卷揚裝置調整檢測門水下深度，卷揚裝置安裝于兩側浮體的重心上方，浮體安放位置根據檢測需要進行選擇；

所述的超聲波傳感器陣列以排列方式安裝于水下檢測門上，測量水下檢測門與被測船舶的距離信息；所述的浮體位置傳感子系統安裝于兩個浮體的纜繩端點上方，測量兩側浮體上懸掛檢測門的纜繩端點的位置坐標；所述的纜繩角度傳感子系統安裝于檢測門兩端纜繩上，測量檢測門兩端纜繩擺動的角度；所述的數據采集傳輸單元安裝于浮體上，負責采集和傳輸超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統和纜繩角度傳感子系統測量數據；所述的誤差補償與數據處理單元為岸上PC機，主要進行誤差補償算法；所述的超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統、纜繩角度傳感子系統以及誤差補償與數據處理單元通過數據線或無線傳輸技術分別與數據采集傳輸單元連接。

一種船舶吃水量檢測系統的檢測方法，包括以下步驟：

A、安裝檢測門

選擇浮體安放位置，將浮體用錨鏈固定于水面，將卷揚裝置安裝于兩側浮體的重心上方，將檢測門用長度為L的纜繩經卷揚裝置懸掛于浮體上，并通過卷揚裝置調整檢測門在水下深度；

B、構建浮體位置傳感子系統

浮體位置傳感子系統采用RTK實時動態差分法定位技術，對檢測門兩端纜繩端點位置坐標進行測量，所述的RTK為實時動態的英文Real-timekinematic的縮寫，具體構建步驟如下：

B1、在岸上RTK數據鏈覆蓋范圍內已知坐標的固定位置參考點安裝GPS接收機作為基準站，在兩個浮體纜繩端點上方分別安裝RTK定位接收機作為流動站；

B2、基準站通過數據鏈將其GPS觀測值和已知的坐標信息一起組成差分修正量傳送給流動站，流動站不僅通過數據鏈接收差分修正量，還要采集其GPS觀測值，并對觀測值進行實時差分修正處理，精確解算出流動站三維坐標定位結果；確定懸掛檢測門的兩根纜繩端點的坐標值；

C、構建纜繩角度傳感子系統

纜繩角度傳感子系統采用角度傳感器，在檢測門兩端纜繩上分別安裝角度傳感器，當檢測門隨風浪運動發生偏移時，角度傳感器測量檢測門兩端纜繩擺動的角度；

D、誤差補償與數據處理

誤差補償與數據處理單元對接收到的纜繩端點坐標值以及纜繩擺動角度數據，通過檢測門安裝結構幾何關系計算檢測門的傾斜角度θ；如果傾斜角度θ小于θ0，則轉步驟D1，否則轉步驟D2；所述的θ0為2-4°；

D1、誤差補償與數據處理單元由超聲波傳感器測量其與水面的距離對其深度進行標定，得到深度標定值數組[H1,H2,…,HM]，代表超聲波傳感器的預設深度；當有被測船舶到來時，超聲波傳感器測量數據為測量值點陣[X1,X2,…,XM]，代表超聲波傳感器與被測船舶底部的距離，即船舶吃水量檢測結果；轉步驟D3；