[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

本發明屬于智能監測技術領域，一種基于虛擬墻的30萬噸級大型油輪靠泊監測方法和裝置。該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，包括激光測距儀、工業攝像機、PLC控制器、電機驅動器、升降臺以及PC機。本發明非接觸感知技術與大型油碼頭靠泊工程實際相結合，以激光測距技術為主，結合空間平面解析方法，通過視覺伺服驅動升降臺自適應調節高度，從而在油碼頭形成靠泊監測虛擬墻。本發明所提出的虛擬墻靠泊監測方法，不僅可以實時、動態、準確地匯報船體的靠泊速度，而且還可以將靠泊時船體相對于碼頭側壁的兩個姿態角度實時解析出來，從而達到靠泊預警的目的，大幅度提高了油碼頭運營管理的自動化水平。

技術領域

本發明屬于智能監測技術領域，涉及到油碼頭大型油輪的靠泊監測問題，特別涉及到激光靠泊監測方法。

背景技術

船舶靠泊過程中運動信息的獲取對于碼頭的安全防護十分重要，尤其是對于油碼頭而言，大型油輪的安全靠泊監測可降低碼頭損壞的風險。目前，在船舶靠泊監測方面，可以利用差分GPS定位原理在船舶左舷、船首或者船舶左右兩舷放置一臺定位終端負責采集船舶位置信息，并結合船長、船寬等船舶尺度信息，準確的計算出船舶靠泊速度、船舶首尾的離岸距離、船舶轉向率等信息[1]。同樣可以在碼頭上安裝的二個平行且相距一定距離的激光探頭，探測船舶上二點的離岸距離，然后根據一定時間間隔的不同距離，計算出靠泊速度，并根據兩點的距離計算出船身與碼頭的夾角，利用計算機技術，監控船舶的靠泊速度，記錄船舶靠泊碼頭的過程[2]。此外，使用掃描式激光測距的方式可解決點式激光監測方法尋找目標難的問題，通過分析船舶靠泊過程，建立基于三維激光點云數據的船舶靠泊數學模型，采用三維重建等方法，捕捉船舶運動形態，并提取船舶靠泊關鍵參數信息[3]。盡管在船舶靠泊監測方面已經取得了一定成果，然而對于諸如安全級別較高的30萬噸級油碼頭靠泊監測而言，還存在靠泊姿態信息不全面、監測系統的自適應控制等方面均存在較大的問題。

本發明將激光測量技術與視覺技術相融合后，將以一種更加智能的方式對30萬噸級油輪的靠泊狀態進行監測，這種方式不僅大大地降低了碼頭撞損的風險，大大提高了油碼頭的安全控制能力。

參考文獻：

[1]彭國均，劉洋，張杏谷,等.大型船舶輔助靠泊儀設計.交通運輸工程學報,2012,12(6):48-54.

[2]柏杰.輔助靠系泊系統集成設計.中國水運,2011,11(9):61-62.

[3]閆曉飛，劉澤西，李穎，等.基于激光三維視覺的船舶靠泊動態監測技術.激光與紅外,2016,46(12):1452-1458.

發明內容

針對30萬噸級油碼頭的郵輪靠泊監測問題，本發明將激光測距技術與視覺伺服控制技術相結合，提出了一種基于虛擬墻的30萬噸級大型油輪靠泊監測裝置的監測方法。

本發明的技術方案：

一種基于虛擬墻的30萬噸級大型油輪靠泊監測裝置，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。