一種超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶吃水量的檢測(cè)系統(tǒng)與方法，特別是一種超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，內(nèi)河航運(yùn)運(yùn)量逐年增加，船舶的載重量也在不斷增加，船舶的吃水深度也越來越深，導(dǎo)致航運(yùn)事故常有發(fā)生。為了保證航道安全和通航效率，必須進(jìn)行船舶吃水量測(cè)量。現(xiàn)有的船舶吃水檢測(cè)方法主要有:
[0003]1、圖像識(shí)別法；
[0004]2、多波束超聲波測(cè)定法；
[0005]3、側(cè)聲納測(cè)定法；
[0006]4、單波束陣列法。
[0007]上述方法中，方法I主要依賴船舶自身水尺的準(zhǔn)確性；方法2由于多波束超聲波傳感器的價(jià)格較高，因此檢測(cè)系統(tǒng)成本較高；方法3測(cè)量精度不夠高；方法4安裝較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要提出一種安裝方便、成本低且可以測(cè)量出準(zhǔn)確吃水量的超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射陣列、超聲波接收陣列、豎直測(cè)距模塊、吃水檢測(cè)處理單元和報(bào)警顯示模塊，所述的超聲波接收陣列、豎直測(cè)距模塊和報(bào)警顯示模塊分別通過有線傳輸方式與吃水檢測(cè)處理單元連接。
[0011]所述的超聲波發(fā)射陣列由安裝成一列的η個(gè)超聲波發(fā)射傳感器構(gòu)成，所述的超聲波接收陣列由安裝成一列的η個(gè)超聲波接收傳感器構(gòu)成，所述的η大于2。超聲波接收傳感器的個(gè)數(shù)和水平位置與超聲波發(fā)射陣列中的超聲波發(fā)射傳感器的個(gè)數(shù)和水平位置相對(duì)應(yīng)。
[0012]所述的豎直測(cè)距模塊用于測(cè)量豎直測(cè)距模塊安裝點(diǎn)距水面的距離。
[0013]所述的吃水檢測(cè)處理單元通過超聲波接收陣列測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算得出待測(cè)船舶的吃水量。
[0014]一種超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0015]Α、安裝超聲波發(fā)射陣列和超聲波接收陣列；
[0016]安裝方法包括固定安裝方法或浮動(dòng)安裝方法，如果是固定安裝，轉(zhuǎn)步驟Al ;否則轉(zhuǎn)步驟Α2:
[0017]Al、固定安裝:將超聲波發(fā)射陣列固定安裝在航道水下的一側(cè)，在航道的另一側(cè)與超聲波發(fā)射陣列相對(duì)應(yīng)的位置安裝超聲波接收陣列，使超聲波接收陣列中的超聲波接收傳感器(A^A2,...., AnI與超聲波發(fā)射陣列中的超聲波發(fā)射傳感器...., BnI的位置對(duì)應(yīng)，保證超聲波發(fā)射傳感器與超聲波接收傳感器在同一水平面。轉(zhuǎn)步驟B
[0018]A2、浮動(dòng)安裝:將超聲波發(fā)射陣列和超聲波接收陣列安裝在航道兩側(cè)的浮動(dòng)箱上，超聲波發(fā)射陣列和超聲波接收陣列分別隨水位變化而變化，即每個(gè)超聲波發(fā)射傳感器距水面的距離W1, d2，....，dn}為固定值。轉(zhuǎn)步驟C。
[0019]B、計(jì)算超聲波傳感器距豎直測(cè)距模塊的距離；
[0020]通過豎直測(cè)距模塊測(cè)量水面距豎直測(cè)距模塊的距離U，并根據(jù)已知的超聲波發(fā)射陣列中每個(gè)超聲波發(fā)射傳感器距豎直測(cè)距模塊的距離，通過計(jì)算得出每個(gè)超聲波發(fā)射傳感器距水面的距離W1, d2，....，dj。
[0021]C、超聲波發(fā)射陣列周期性分時(shí)發(fā)射超聲波脈沖
[0022]超聲波發(fā)射陣列每隔時(shí)間Δ T工作一次，工作時(shí)，每隔固定時(shí)間At依次使超聲波發(fā)射傳感器(A1, A2,...., Αη}發(fā)射超聲波，每個(gè)超聲波發(fā)射傳感器的工作時(shí)間為t。間隔時(shí)間Λ T和超聲波發(fā)射陣列的工作時(shí)間n*t+ Δ t構(gòu)成一個(gè)周期T，實(shí)現(xiàn)超聲波發(fā)射陣列中的超聲波發(fā)射傳感器分時(shí)發(fā)射超聲波。
[0023]D、采集超聲波接收陣列的信號(hào)
[0024]無待測(cè)船舶駛過時(shí)，超聲波接收陣列依據(jù)接收的超聲波信號(hào)的強(qiáng)度識(shí)別是否有超聲波發(fā)出，識(shí)別無超聲波發(fā)射時(shí)間為ΛΤ后，開始測(cè)量出η個(gè)超聲波接收傳感器{BpB2,….，Βη}接收的超聲波能量強(qiáng)度{Di，D2，….，Dn};有待測(cè)船舶駛過時(shí)，識(shí)別出超聲波發(fā)射陣列發(fā)射的時(shí)間間隔ΔΤ，加上超聲波的傳輸時(shí)間L/V后測(cè)得N個(gè)超聲波接收傳感器{BpB2，….，BJ接收的超聲波能量強(qiáng)度{D/，V，….，Dn’ }，其中L為超聲波發(fā)射陣列與超聲波接收陣列之間的距離，V超聲波在水中的傳播速度。
[0025]E、吃水檢測(cè)
[0026]吃水檢測(cè)處理單元根據(jù)待測(cè)船舶遮擋超聲波后的超聲波接收陣列中的超聲波接收傳感器的能量強(qiáng)度{D/，D2’，….，Dn’ }與無遮擋的超聲波接收傳感器的能量強(qiáng)度(D1,D2,….，DJ求差，判斷出超聲波接收傳感器Bx剛好被遮擋，超聲波接收傳感器B X+1不被遮擋；對(duì)應(yīng)超聲波發(fā)射傳感器Ax被遮擋，此時(shí)待測(cè)船舶的吃水深度即超聲波發(fā)射傳感器A )(在水下的深度dx。
[0027]F、報(bào)警顯示
[0028]吃水檢測(cè)處理單元根據(jù)待測(cè)船舶的吃水量，判斷是否超限，如果超限則通過報(bào)警顯示模塊報(bào)警并報(bào)告待測(cè)船舶的吃水量。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0030]1、本發(fā)明中的超聲波發(fā)射陣列可以適應(yīng)水位變化，以及吃水要求的變化，且安裝方便，并實(shí)現(xiàn)吃水檢測(cè)系統(tǒng)小型化。
[0031]2、本發(fā)明中超聲波發(fā)射陣列中的超聲波發(fā)射傳感器采用分時(shí)的方法進(jìn)行超聲波發(fā)射，可以消除超聲波發(fā)射傳感器之間的干擾，有利超聲波接收陣列準(zhǔn)確的接收超聲波信號(hào)，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。同時(shí)超聲波接收陣列的復(fù)用，降低成本與系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
[0032]3、本發(fā)明中超聲波發(fā)射和接收之間使用計(jì)時(shí)時(shí)間間隔的方法進(jìn)行識(shí)別，節(jié)約了硬件系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的成本。
【附圖說明】
[0033]本發(fā)明共有附圖4幅，其中:
[0034]圖1為本發(fā)明的工作流程圖。
[0035]圖2為超聲波發(fā)射與超聲波接收之間的數(shù)據(jù)通信示意圖。
[0036]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖4為固定安裝情況下船舶吃水檢測(cè)系統(tǒng)工作示意圖。
[0038]圖5為浮動(dòng)安裝情況下船舶吃水檢測(cè)系統(tǒng)工作示意圖。
[0039]圖中:1、超聲波發(fā)射陣列，2、超聲波接收陣列，3、豎直測(cè)距模塊，4、待測(cè)船舶，5、浮動(dòng)箱，6、吃水檢測(cè)處理單元。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖3所示，一種超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)，包括超聲波發(fā)射陣列1、超聲波接收陣列2、豎直測(cè)距模塊3、吃水檢測(cè)處理單元6和報(bào)警顯示模塊，所述的超聲波接收陣列2、豎直測(cè)距模塊3和報(bào)警顯示模塊分別通過有線傳輸方式與吃水檢測(cè)處理單元6連接。
[0041]所述的超聲波發(fā)射陣列I由安裝成一列的η個(gè)超聲波發(fā)射傳感器構(gòu)成，所述的超聲波接收陣列2由安裝成一列的η個(gè)超聲波接收傳感器構(gòu)成，所述的η大于2。超聲波接收傳感器的個(gè)數(shù)和水平位置與超聲波發(fā)射陣列I中的超聲波發(fā)射傳感器的個(gè)數(shù)和水平位置相對(duì)應(yīng)。
[0042]所述的豎直測(cè)距模塊3用于測(cè)量豎直測(cè)距模塊3安裝點(diǎn)距水面的距離。
[0043]所述的吃水檢測(cè)處理單元6通過超聲波接收陣列2測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算得出待測(cè)船舶4的吃水量。
[0044]如圖1所示，一種超聲波側(cè)掃式船舶吃水量檢測(cè)系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0045]Α、安裝超聲波發(fā)射陣列I和超聲波接收陣列2 ;
[0046]安裝方法包括固定安裝方法或浮動(dòng)安裝方法，如果是固定安裝，轉(zhuǎn)步驟Al ;否則轉(zhuǎn)步驟Α2:
[0047]Al、固定安裝:將超聲波發(fā)射陣列I固定安裝在航道水下的一側(cè)，在航道的另一側(cè)與超聲波發(fā)射陣列I相對(duì)應(yīng)的位置安裝超聲波