[發明專利]一種自動移位的航標燈船及其實現方法

在審

• 申請號: 201910351602.4
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110001885A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 初秀民;吳勇;張代勇;劉興龍;周海明;張旋武;劉智心
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: B63B51/02
• 分類號: B63B51/02;G05D1/02
• 代理公司: 福州旭辰知識產權代理事務所(普通合伙) 35233
• 代理人: 唐杏姣

1.一種自動移位的航標燈船，其特征在于：包括船體、工控機、控制板、太陽能電池板、鋰電池、羅經、4G路由器、船舶推進器、船舶舵機、逆變器、船舶錨泊設備、航標燈、以及繼電器；所述船體內設置有兩個艙室隔板，兩個艙室隔板將船體內部從船首至船尾依次劃分為三個艙室，所述鋰電池安裝于第一個艙室內，所述工控機、4G路由器、控制板及繼電器安裝于第二個艙室內，所述船舶推進器、船舶舵機、逆變器、船舶錨泊設備安裝于第三個艙室內，所述船舶錨泊設備上安裝有霍爾傳感器，所述航標燈安裝在燈架上，燈架、羅經與太陽能電池板安裝在船體表面；所述工控機與控制板連接，所述羅經、船舶推進器、船舶舵機、逆變器經繼電器與所述控制板連接，所述4G路由器、航標燈與所述控制板連接，所述船舶錨泊設備與所述逆變器連接。

2.根據權利要求1所述的一種自動移位的航標燈船，其特征在于：所述太陽能電池板連接有一充放電電路，所述鋰電池與所述充放電電路連接。

3.根據權利要求1所述的一種自動移位的航標燈船，其特征在于：所述工控機用于數據處理分析、船舶路徑規劃和制定航行控制策略；所述控制板用于獲取船舶三軸傾角、GPS定位及船艏向的船舶狀態信息，且控制繼電器的通斷并執行工控機下發的控制命令；所述太陽能電池板用于收集太陽能并為鋰電池充電；所述鋰電池為船舶上的設備直接或間接供電；所述羅經用于采集船舶三軸傾角及船艏向數據；所述4G路由器用于接收岸端控制信息并發送至工控機、具有實時與岸端的通信服務器進行通訊功能；所述船舶推進器用于推進船舶運動；所述船舶舵機用于船舶運動過程中保持航向或改變航向；所述逆變器用于將鋰電池電壓轉化為船舶錨泊設備所需要的電壓；所述船舶錨泊設備用于固定船舶的位置；所述航標燈用于提供GPS位置信息和航道信息；所述繼電器用于控制各接觸器的通斷；所述霍爾傳感器用于采集船舶錨泊設備的船舶錨泊設備的角度，并將數據反饋至控制板。

4.根據權利要求1所述的一種自動移位的航標燈船，其特征在于：所述工控機通過工控機電源線、工控機啟動控制線、RS232 串口線與所述控制板連接；所述控制板通過鋰電池12V電源輸出線和CAN總線與鋰電池連接；所述鋰電池與繼電器的接觸器一連接，用于提供48V電源；所述繼電器的接觸器一與逆變器直接相連，繼電器的接觸器二和三分別通過48V轉24V和48V轉5V的電源模塊給船舶推進器和船舶舵機供電；所述繼電器的接觸器四通過48V轉12V的電源模塊給羅經供電；所述控制板通過線圈控制線一、線圈控制線二、線圈控制線三、線圈控制線四分別與繼電器的接觸器一、接觸器二、接觸器三、接觸器四連接；所述逆變器的電源輸出線與船舶錨泊設備的電源輸入端相連；所述霍爾傳感器、航標燈的GPS天線、船舶舵機及4G路由器4G網卡的反饋信號與控制板的信號采集端口相連。

5.一種自動移位的航標燈船的實現方法，其特征在于：所述實現方法采用權利要求4的航標燈船，所述實現方法包括如下步驟：步驟S1、遠程客戶端輸入并確定路徑點位置，通過岸端通信服務器經4G網絡發送至控制板，控制板開啟繼電器的接觸器四并啟動逆變器，船舶錨泊設備反轉將船錨收起，霍爾傳感器檢測船舶錨泊設備轉動的角度并發送至控制板，當船舶錨泊設備轉動到達一設定角度一時，控制板斷開接觸器四，航標燈船即可進入航行狀態；

步驟S2、控制板接收到工控機發送的命令后開啟繼電器的接觸器二/接觸器三，使船舶推進器與船舶舵機處于待機狀態，開啟繼電器的接觸器四，利用羅經實時采集船艏向角度；

步驟S3、控制板采集并解析當前時刻的航標燈GPS信息與羅經的船艏向角度，通過RS232串口將目標點位置、當前位置以及船艏向角度信息發送至工控機；

步驟S4、工控機利用LOS導航算法實時規劃路徑，利用PID控制算法控制跟蹤航向，將控制信息轉化為報文發送至控制板；

步驟S5、控制板解析報文信息，并生成相應的PWM波對船舶舵機和船舶推進器執行工控機發送的指令，同時，控制板每秒推送航標燈船實時狀態給工控機，工控機根據實時狀態調整對航標燈船的控制；

步驟S6、航標燈船即將達到目標點位置附近時，控制板開啟繼電器的接觸器四并啟動逆變器，船舶錨泊設備正轉將船錨放下，霍爾傳感器檢測船舶錨泊設備轉動的角度并發送至控制板，當船舶錨泊設備轉動到達設定角度二時，控制板斷開所有繼電器的接觸器，船錨將航標燈船固定在目標點位置。