[發明專利]一種船載側吃水檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201510660562.3
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN105270580A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 熊木地;李然;齊俊麟;王培濱;鄭衛力;金鋒;陳新;王海江;張杰
• 申請（專利權）人: 長江三峽通航管理局;大連海事大學
• 主分類號: B63B39/12
• 分類號: B63B39/12
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種船載側吃水檢測系統，包括角度傳感器模塊(1)、超聲波發射模塊(3)、發射端壓力角傳感器模塊(6)、接收端壓力傳感器模塊(5)、超聲波接收模塊(4)、同步使能模塊(2)、數據處理模塊(7)、顯示模塊(8)；其特征在于，

所述數據處理模塊(7)通過分別與發射端壓力角傳感器模塊(6)、接收端壓力傳感器模塊(5)、超聲波接收模塊(4)和顯示模塊(8)連接；

同步使能模塊2通過分別與角度傳感器模塊(1)、超聲波發射模塊(3)連接，超聲波發射模塊(3)構成發射端，超聲波接收模塊(4)構成接收端。

2.根據權利要求1所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述超聲波發射模塊(3)由2N+1個超聲波發射線陣、2N+1個安裝支架(10)、浮體(11)、固定板(12)組成；所述超聲波發射線陣由多個超聲波發射探頭(9)排成一列，安裝于安裝支架(10)上，每個超聲波發射探頭(9)發出的超聲波中心線與安裝支架(10)長度方向中心線垂直，同一安裝支架(10)上的多個超聲波發射探頭(9)發出的超聲波中心線構成的平面與固定板(12)平面垂直；

安裝支架(10)從左至右的編號依次為-N、-N+1、…、0、…、N-1、N；則第i個安裝支架長度方向中心線與固定板(12)平面之間具有夾角Qi：

Qi＝i*θ；

i＝-N、-N+1、…、0、…、N-1、N；

θ的取值范圍為1-3度。

3.根據權利要求2所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述固定板(12)固定在靠近航道中心、且浸沒于水中的浮體11朝向航道中心的一側，并且固定板(12)平面與水平面垂直。

4.根據權利要求2所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述角度傳感器模塊(1)固定安裝在浮體(11)上，角度傳感器模塊(1)將浮體(11)上仰或下俯的角度β實時傳輸給同步使能模塊(2)，這里規定上仰角度為正值，下俯角度為負值。

5.根據權利要求2所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述發射端壓力角傳感器模塊(6)安裝在超聲波發射模塊(3)中的固定板(12)平面上，發射端壓力角傳感器模塊(6)通過測量超聲波發射線陣中心位置距離水面的壓力，來測量超聲波發射線陣中心位置距離水面的深度H。

6.根據權利要求1所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述超聲波接收模塊(4)由超聲波接收探頭和一個安裝支架(10)組成，所述超聲波接收探頭排成一列，安裝于一個安裝支架(10)上，每個超聲波接收探頭接收的超聲波中心線與安裝支架(10)所在的平面垂直，構成單一超聲波接收線陣；單一超聲波接收線陣固定安裝在航道另一側、且與安裝支架(10)所在的平面與水平面垂直；

接收端壓力傳感器模塊(5)安裝在單一超聲波接收線陣的中心位置，其通過測量超聲波接收線陣中心位置距離水面的壓力，來測量超聲波接收線陣中心位置距離水面的深度L。

7.根據權利要求2所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述同步使能模塊(2)固定安裝在浮體(11)上，同步使能模塊(2)用于對角度傳感器模塊(1)傳來的角度β進行判斷，獲取當前符合要求的一個超聲波發射線陣，然后依次分時等間隔的循環發射使能信號。

8.根據權利要求2所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述數據處理模塊(7)安裝在浮體(11)上，數據處理模塊(7)用于根據發射端壓力角傳感器模塊(6)和接收端壓力傳感器模塊(5)傳送的深度信息，以及超聲波接收線陣接收的信號強弱，計算出出船舶吃水深度。

9.根據權利要求2所述一種船載側吃水檢測系統，其特征在于，所述顯示模塊(8)安裝在浮體(11)上，用來通知工作人員過往船只是否超限。

10.采用如權利要求1～9所述任意一種船載側吃水檢測系統的船載側吃水檢測方法，其特征在于包括以下步驟，

步驟1：角度傳感器模塊(1)將浮體(11)上仰或下俯的角度β實時傳輸給同步使能模塊(2)，因為固定板(12)和浮體(11)固定安裝，所以浮體(11)上仰或下俯的角度β即為超聲波發射線陣上仰或下俯的角度β；

步驟2：發射端壓力傳感器模塊(6)實時采集超聲波發射線陣中心位置距離水面深度H然后傳輸給數據處理模塊(7)；

步驟3：接收端壓力傳感器模塊(5)實時獲得超聲波接收陣列中心位置距離水面的深度L并傳輸給數據處理模塊(7)；

步驟4：同步使能模塊(2)對角度傳感器模塊(1)實時傳送的浮體(11)上仰或下俯的角度β進行處理，即計算：

I＝-INT(β/θ+0.5)

INT表示取整數；

同步使能模塊(2)依次等間隔的給超聲波發射模塊(3)中的第I個安裝支架(10)上的超聲波發射線陣循環發射使能信號；

步驟5：第I個安裝支架(10)上的超聲波發射線陣獲取同步使能模塊(2)傳送的使能信號后，發射超聲波信號；

步驟6：安裝在航道另一側的超聲波接收模塊(4)接收信號并實時傳給數據處理模塊(7)；步驟7：數據處理模塊(7)根據發射端壓力傳感器模塊(6)傳送的超聲波發射線陣中心位置距離水面的深度H計算出第I個安裝支架(10)上的超聲波發射線陣第一個超聲波發射探頭(9)距離水面的深度H₁以及接收端壓力傳感器模塊(5)傳送的超聲波接收線陣中心位置距離水面的深度L計算出水下第一個超聲波接收探頭距離水面的深度L₁，H₁和L₁取平均后的值D作為水下第一個超聲波接收探頭距離水面的深度，再結合超聲波接收線陣接收的信號強弱計算出下端最后一個被遮擋超聲波接收探頭距離第一個超聲波接收探頭的長度X進而計算出吃水深度為D+X。