專利名稱：航道浮標自動避讓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種船舶航道安全設(shè)施，具體涉及一種航道浮標自動避讓裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)河大型船舶在航行時依靠河道左右兩岸配布的大量航標作為航行標志來確定安全航線，航標配布點或在岸上(岸標)，或在水中(浮標)。在一些航行水域狹窄、航道彎曲半徑小的河段內(nèi)，浮標配布往往比較密集。行駛中的大型船舶在偏離航線時，可能與固定在航道邊界的浮標發(fā)生碰撞，造成固定浮標的浮具損壞、浮標的系纜繩斷裂、或者航行標志損壞，事故一旦發(fā)生，需要航道巡檢人員在日常巡檢工作中發(fā)現(xiàn)后進行人工維修復位。如果不及時修復受損航標，必將嚴重影響航道安全。然而，航道巡檢人員往往不能及時得知浮標被撞，在修復過程中，還需要人工重新配布更換新的浮具、纜繩等，工作周期長，不能滿足繁忙的航運要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可以避免船舶與航道浮標發(fā)生碰撞的航道浮標自動避讓裝置，提高航道航行的安全保障。本實用新型的技術(shù)方案如下一種航道浮標自動避讓裝置，包括設(shè)置在浮標船上的移動物標監(jiān)控單元，移動物標監(jiān)控單元與核心控制邏輯單元連接，核心控制邏輯單元連接設(shè)置在浮標船上的纜繩收放控制單元，纜繩收放控制單元連接纜繩絞車的伺服電機，纜繩絞車通過纜繩與錨固裝置相連接。進一步,如上所述的航道浮標自動避讓裝置，其中，所述的移動物標監(jiān)控單元由若干個朝向不同方位的超聲波探測器組成。更進一步，所述的超聲波探測器共有8個，在水平方向上呈正八邊形分布。進一步，如上所述的航道浮標自動避讓裝置，其中，所述的核心控制邏輯單元包括用于接收移動物標監(jiān)控單元所發(fā)出信號的信號接收模塊，所述的信號接收模塊與中央處理器CPU連接，中央處理器CPU還與用于向纜繩收放控制單元發(fā)送指令信號的信號發(fā)送模塊連接。進一步，如上所述的航道浮標自動避讓裝置，其中，所述的纜繩收放控制單元包括指令信號接收模塊和用于控制纜繩絞車伺服電機運轉(zhuǎn)的控制模塊。本實用新型的有益效果如下本實用新型通過移動物標監(jiān)控單元實時自動監(jiān)測最近的過往船舶，并向核心控制邏輯單元發(fā)送監(jiān)測信號，判斷是否有發(fā)生碰撞的可能性；在船舶與浮標即將不可避免地發(fā)生碰撞危險之前，通過纜繩收放控制單元的控制，浮標能自動釋放系纜繩，隨水流移位避開；當船舶通過或危險解除后，系統(tǒng)自動收縮纜繩復位，使浮標回到原來位置。本實用新型既可避免浮標被撞引起的設(shè)備損壞，還能及時恢復航行標志正常狀態(tài)，大大降低人工勞動強度，減少維護周期，在最短時間內(nèi)恢復航道通行，提高航道航行的安全保障。
圖I為航道浮標自動避讓裝置原理圖；圖2為航道浮標自動避讓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。本實用新型所提供的航道浮標自動避讓裝置主要由移動物標監(jiān)控單元、核心控制邏輯單元、纜繩收放控制單元以及纜繩絞車及外部電源等輔助部分組成。其裝置原理如圖I所示，設(shè)置在浮標船上的移動物標監(jiān)控單元與核心控制邏輯單元連接，向核心控制邏輯單元發(fā)送物標信號，核心控制邏輯單元連接設(shè)置在 浮標船上的纜繩收放控制單元，向纜繩收放控制單元發(fā)送控制指令，纜繩收放控制單元連接纜繩絞車的伺服電機，根據(jù)指令控制伺服電機的運轉(zhuǎn)。裝置的一種具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖2所示，在浮標船I上設(shè)置移動物標監(jiān)控單元2的物標探測器，物標探測器可設(shè)置系統(tǒng)頻率參數(shù)，按照固定的時間周期不間斷的通過超聲波探測器搜索當前浮標附近是否有大型的物標(船舶)，并向系統(tǒng)報告物標距離信號。移動物標監(jiān)控單元的超聲波探測器由8個組成，按正8邊形分布，以監(jiān)控來自不同方位的目標?？紤]到本裝置對探測精度級別的要求不是很高，并且考慮到本設(shè)備推廣普及的成本，故本實施例中選擇了 8個超聲波探測器進行組裝，比較經(jīng)濟實用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以采用其它類型的物標探測器，例如采用雷達等比較高端的設(shè)備進行探測。超聲波探測器的信號傳至核心控制邏輯單元3的信號接收模塊，信號接收模塊與中央處理器CPU連接，中央處理器CPU還與用于向纜繩收放控制單元發(fā)送指令信號的信號發(fā)送模塊連接。裝置的中央處理器CPU根據(jù)移動物標監(jiān)控單元傳回的信號計算某個方位的物標(船舶)移動位置和速度，并判斷是否接近系統(tǒng)設(shè)定相撞的距離范圍門限，如果小于危險距離門限值，向纜繩收放控制單元發(fā)送纜繩釋放指令，以及纜繩釋放的長度指令；如果大于安全距離門限值，向纜繩收放控制單元發(fā)送纜繩收縮復位指令。作為一種具體的實現(xiàn)形式，核心控制邏輯單元可以由處理器CPU+8路通信接口組成，通過編程實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信號處理和控制邏輯判斷。纜繩收放控制單元4包括指令信號接收模塊和用于控制纜繩絞車5的伺服電機運轉(zhuǎn)的控制模塊，響應系統(tǒng)核心控制邏輯單元發(fā)出的纜繩釋放或收縮復位指令，控制絞車伺服電機運轉(zhuǎn)。另外，纜繩收放控制單元還可以設(shè)計具有實時向核心控制邏輯單元反饋相關(guān)控制信息的功能。作為一種具體的實現(xiàn)形式，纜繩收放控制單元可以由PLC(可編程控制器)+繼電器組成，執(zhí)行核心控制邏輯單元的各種控制指令。纜繩絞車5設(shè)置在浮標船I的船頭，通過纜繩與設(shè)置在水面下方的錨固裝置6相連接。當纜繩絞車5釋放纜繩時，浮標船I能夠隨水流方向移動；當纜繩絞車5收縮纜繩時，浮標船I回到原來的設(shè)定位置。另外，浮標船I還自帶有電源系統(tǒng)一蓄電池7，為自動避讓裝置提供必要的外部動力供應。8個超聲波探測器按照系統(tǒng)設(shè)定的周期不間斷地進行探測，如果超聲波傳感器的狀態(tài)值大于O，表示有物標靠近，將探測信號發(fā)送給系統(tǒng)核心控制邏輯單元。本實施例中，超聲波探測器信號的長度為5個字節(jié)，其中，第一個字節(jié)為狀態(tài)值，二進制表示，每位數(shù)為O或1，0表示探測器沒有發(fā)現(xiàn)物標，I表示探測器發(fā)現(xiàn)物標；后4個字節(jié)為物標距離值，為整數(shù)型。核心控制邏輯單元根據(jù)接收到的探測信號進行數(shù)據(jù)計算，物標連續(xù)移動過程中物標與浮標船之間的距離值小于系統(tǒng)設(shè)定的危險距離，如10米，系統(tǒng)向纜繩收放控制單元發(fā)送纜繩釋放指令；物標連續(xù)移動過程中物標與浮標船之間的距離值大 于系統(tǒng)設(shè)定的安全距離，如30米，且纜繩已處于釋放狀態(tài)，系統(tǒng)向纜繩收放控制單元發(fā)送纜繩收縮復位指令。本實施例中，纜繩收放控制指令信號的長度為5個字節(jié)，其中，第一個字節(jié)為指令類型值，字符型，I表示釋放避讓，2表示收縮復位；后4個字節(jié)為纜繩收放長度值，整數(shù)型。因為探測信號是連續(xù)進行的，當物標(船舶)開始遠離浮標時，這時探測信號可能還是危險距離范圍報警，但自動避讓裝置已經(jīng)按先前的指令完成了系統(tǒng)指令，這時，系統(tǒng)可以暫緩發(fā)送控制指令。也就是說，如果纜繩收放控制單元已經(jīng)完成系統(tǒng)指令，則暫不發(fā)送控制指令?？刂平g車釋放或收縮纜繩的長度具體值根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定。下面舉例說明物標的位置和移動速度與纜繩的釋放長度和釋放速度之間的關(guān)系。假如浮標在某個水域，一旦有物標靠近，如果浮標有50米(或纜繩釋放長度)漂移范圍(主要根據(jù)不同水域情況設(shè)定)可以保證不被撞損，則需要滿足L/S > 1/s ；其中L—開始釋放纜繩時，物標距離浮標的距離；S—物標向浮標的移動速度；I—纜繩釋放長度；S—絞車釋放纜繩的速度；通過上式可見，安全避讓的要求是物標靠近的時間要長于纜繩釋放的時間。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種航道浮標自動避讓裝置，其特征在干包括設(shè)置在浮標船(I)上的移動物標監(jiān)控單元(2)，移動物標監(jiān)控單元(2)與核心控制邏輯單元(3)連接，核心控制邏輯單元(3)連接設(shè)置在浮標船上的纜繩收放控制單元(4)，纜繩收放控制單元(4)連接纜繩絞車(5)的伺服電機，纜繩絞車(5)通過纜繩與錨固裝置(6)相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的航道浮標自動避讓裝置，其特征在于所述的移動物標監(jiān)控單元(2)由若干個朝向不同方位的超聲波探測器組成。
3.如權(quán)利要求2所述的航道浮標自動避讓裝置，其特征在于所述的超聲波探測器共有8個，在水平方向上呈正八邊形分布。
4.如權(quán)利要求I所述的航道浮標自動避讓裝置，其特征在于所述的核心控制邏輯單元(3)包括用于接收移動物標監(jiān)控單元(2)所發(fā)出信號的信號接收模塊，所述的信號接收模塊與中央處理器CPU連接，中央處理器CPU還與用于向纜繩收放控制單元(4)發(fā)送指令 信號的信號發(fā)送模塊連接。
5.如權(quán)利要求I或4所述的航道浮標自動避讓裝置，其特征在于所述的纜繩收放控制単元(4)包括指令信號接收模塊和用于控制纜繩絞車伺服電機運轉(zhuǎn)的控制模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種船舶航道安全設(shè)施，具體涉及一種航道浮標自動避讓裝置。其結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在浮標船上的移動物標監(jiān)控單元，移動物標監(jiān)控單元與核心控制邏輯單元連接，核心控制邏輯單元連接設(shè)置在浮標船上的纜繩收放控制單元，纜繩收放控制單元連接纜繩絞車的伺服電機，纜繩絞車通過纜繩與錨固裝置相連接。本實用新型既可避免浮標被撞引起的設(shè)備損壞，還能及時恢復航行標志正常狀態(tài)，大大降低人工勞動強度，減少維護周期，在最短時間內(nèi)恢復航道通行，提高航道航行的安全保障。
文檔編號B63B22/16GK202379057SQ201120498160
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者王志祥 申請人:方正國際軟件有限公司