[發明專利]一種基于虛擬墻的30萬噸級大型油輪靠泊監測裝置的監測方法

有效

• 申請號: 201910291846.8
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110091962B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 杜海;孟娟;陳兵;寧德志
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63B21/00
• 分類號: B63B21/00;E02B3/20;G01S17/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種基于虛擬墻的30萬噸級大型油輪靠泊監測裝置的監測方法，其特征在于，所述的靠泊監測裝置主要安裝在碼頭靠近靠泊邊緣的中間位置，其應用對象是大型油輪；該靠泊監測裝置包括四臺激光測距儀(3)、一臺工業攝像機(4)、一臺具有數據采集功能的PLC控制器(5)、一塊電機驅動器(6)、一個升降臺(7)以及一臺PC機(8)；所述的四臺激光測距儀(3)彼此平行放置且在空間形成一個矩形，矩形的大小根據現場的情況而定；該矩形所在平面即為“虛擬墻”，該“虛擬墻”垂直于水平面，其兩條長邊方向與靠泊碼頭線平行，兩條短邊方向垂直于水平面；一臺工業攝像機(4)布置在四臺激光測距儀(3)的中心位置，其光軸與激光測距儀發出的激光方向一致；激光測距儀(3)與工業攝像機(4)固定在垂直升降臺(7)上；工業攝像機(4)與激光測距儀(3)均與PLC控制器(5)的數據采集、控制接口連接；PC機(8)與PLC控制器(5)相連，PLC控制器(5)與電機驅動器(6)相連；電機驅動器與電動升降臺相連；

所述的監測方法，具體步驟如下：

步驟A：所有設備上電完成后進入靠泊監測過程；工業攝像機(4)實時捕捉油輪1的靠泊圖像，同時在PLC控制器(5)中使用圖像邊緣檢測方法提取船側涂漆部分的上邊緣線和下邊緣線，并計算這兩條邊緣線的中心線；

步驟B：根據步驟A中所得到的兩條邊緣線的中心線相對于工業攝像機所采集的靠泊圖像中心的位置，通過PLC控制器(5)與電機驅動器(6)的通信進行升降臺(7)的控制，使得圖像中心落在中心線上；

步驟C：讀取四臺激光測距儀(3)的數值；此時根據四個激光測距儀(3)的位置定義測量坐標系：右下激光測距儀(3)的位置為坐標原點，右下激光測距儀(3)位置指向左下激光測距儀(3)位置方向為x軸向，右下激光測距儀(3)指向右上激光測距儀(3)位置方向為z軸向，而激光測距儀(3)發出激光的方向為y軸向；令右下、左下、左上和右上四個激光測距儀(3)的位置分別為P₁(0,0,0)、P₂(L,0,0)、P₃(L,0,H)和P₄(0,0,H)，其中，L和H分別為四臺激光測距儀(3)的水平距離和垂向距離，則得到四個測距值y_i,i＝1,2,3,4形成的空間坐標P₁′(0,y₁,0)、P₂′(L,y₂,0)、P₃′(L,y₃,H)和P₄′(0,y₄,H)；

步驟D：在PLC控制器(5)中基于最小二乘法對P₁′、P₂′、P₃′和P₄′四點所組成的平面進行擬合，并計算得到其法線以及其與x軸向和z軸向的夾角α和β；

步驟E：將數據采集的時間間隔與激光測距儀(3)的值的變化相對應，從而得到油輪靠泊的速度其中v_i,i＝1,2,3,4為四個激光測距儀(3)測量所得到的速度，即y軸向；

步驟F：將姿態角α和β以及速度v的變化動態顯示在PC機(8)上，同時設定姿態角度閾值Th₁和Th₂以及速度閾值Tv，當α＞Th₁，β＞Th₂和v＞Tv時進行報警。

2.根據權利要求1所述的監測方法，其特征在于，根據船體長度的增加，在碼頭的多個位置布放基于虛擬墻的30萬噸級大型油輪靠泊監測裝置，從而實現多點聯合監測。