本實(shí)用新型屬于船舶監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種船舶姿態(tài)3D實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，通用的船舶姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是由傳感器、測量模塊、顯示模塊組成，通過數(shù)據(jù)列表和柱狀圖形式顯示船舶姿態(tài)。系統(tǒng)通常只有一個(gè)靜態(tài)頁面的顯示終端，或者即使有多個(gè)顯示終端也只是靜態(tài)的顯示同樣的內(nèi)容，不能夠以動(dòng)態(tài)的圖形顯示船舶的3D姿態(tài)，傳感器數(shù)據(jù)無法反映在船舶3D圖形的各個(gè)位置，操作人員無法直觀的、動(dòng)態(tài)的感受船舶的姿態(tài)，從而導(dǎo)致對(duì)艙室系統(tǒng)的平衡控制存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，給操作帶來一定難度，特別是船舶在作業(yè)時(shí)，為了保證船舶的穩(wěn)性，必須實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的根據(jù)船舶的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種船舶姿態(tài)3D實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以直觀、全景的顯示船舶的實(shí)時(shí)3D姿態(tài)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種船舶姿態(tài)3D實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器模塊、測控柜、交換機(jī)、2D計(jì)算機(jī)模塊和3D計(jì)算機(jī)模塊，所述測控柜內(nèi)安裝有信號(hào)采集模塊和用于給該系統(tǒng)供電的UPS電源，所述傳感器模塊和信號(hào)采集模塊通過信號(hào)線連接，所述信號(hào)采集模塊和交換機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)線連接，所述交換機(jī)和2D計(jì)算機(jī)模塊、3D計(jì)算機(jī)模塊通過網(wǎng)絡(luò)線連接。

所述傳感器模塊用于實(shí)時(shí)采集船舶姿態(tài)信息的模擬量，并發(fā)送給信號(hào)采集模塊，所述船舶姿態(tài)信息包含船舶縱傾信號(hào)、船舶橫傾信號(hào)、船舶左艏吃水信號(hào)、船舶右艏吃水信號(hào)、船舶左艉吃水信號(hào)、船舶右艉吃水信號(hào)、壓載艙液位信號(hào)。

所述信號(hào)采集模塊對(duì)傳感器模塊發(fā)送的船舶姿態(tài)信息的模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換為船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，再調(diào)制為以太網(wǎng)格式的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，然后將調(diào)制后的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)傳遞給交換機(jī)。

所述交換機(jī)將接收到的來自信號(hào)采集模塊的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)傳遞給2D計(jì)算機(jī)模塊和3D計(jì)算機(jī)模塊。

優(yōu)選的，所述2D計(jì)算機(jī)模塊包含有用于顯示2D圖形的顯示器。2D計(jì)算機(jī)模塊根據(jù)接收到的來自交換機(jī)的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，采用數(shù)據(jù)列表和柱狀圖形式對(duì)船舶的姿態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測和顯示。

優(yōu)選的，所述3D計(jì)算機(jī)模塊包含有3D姿態(tài)顯示模塊、數(shù)據(jù)配置模塊、船體建模模塊、參數(shù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)配置模塊和3D姿態(tài)顯示模塊、船體建模模塊、參數(shù)采集處理模塊連接。

所述船體建模模塊對(duì)船體以及各艙室系統(tǒng)建立靜態(tài)的3D模型并向數(shù)據(jù)配置模塊輸出靜態(tài)的3D模型。

所述參數(shù)采集處理模塊接收、解調(diào)來自于雙冗余交換機(jī)模塊的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，然后將解調(diào)后的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)輸出給數(shù)據(jù)配置模塊。

所述數(shù)據(jù)配置模塊接收來自船體建模模塊的靜態(tài)的3D模型和參數(shù)采集處理模塊的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，將靜態(tài)3D模型和實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)配置和耦合，并將耦合后生成的動(dòng)態(tài)船舶3D模型輸出給3D姿態(tài)顯示模塊。

所述3D姿態(tài)顯示模塊用于將數(shù)據(jù)配置模塊發(fā)送的耦合后生成的動(dòng)態(tài)船舶3D模型進(jìn)行顯示。

優(yōu)選的，所述3D計(jì)算機(jī)模塊集成有3D視角切換/鎖定模塊、3D傾角放大模塊和3D模式切換模塊。

所述3D視角切換/鎖定模塊用于采集操作人員所選擇的3D視角切換/鎖定命令，對(duì)3D姿態(tài)顯示模塊顯示的相應(yīng)圖形進(jìn)行視角切換或鎖定處理。

所述3D傾角放大模塊用于采集操作人員所選擇的3D傾角放大模塊命令，對(duì)3D姿態(tài)顯示模塊顯示的相應(yīng)圖形進(jìn)行傾角放大處理。

所述3D模式切換模塊用于采集操作人員所選擇的3D實(shí)景/半實(shí)景切換命令，對(duì)3D姿態(tài)顯示模塊顯示的相應(yīng)圖形進(jìn)行3D實(shí)景/半實(shí)景切換處理。

優(yōu)選的，所述傳感器和信號(hào)采集模塊通過載有電壓信號(hào)或4～20mA電流信號(hào)的信號(hào)線連接，所述信號(hào)采集模塊和交換機(jī)通過載有CAT5以太網(wǎng)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)線連接。

優(yōu)選的，所述交換機(jī)和2D計(jì)算機(jī)模塊、3D計(jì)算機(jī)模塊通過載有CAT5以太網(wǎng)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)線連接。

優(yōu)選的，該監(jiān)測系統(tǒng)還包括遙控閥門模塊，所述遙控閥門模塊包含有遙控閥門、控制繼電器和閥門驅(qū)動(dòng)裝置，所述控制繼電器和信號(hào)采集模塊連接，所述閥門驅(qū)動(dòng)裝置既和遙控閥門連接，也和控制繼電器連接。

優(yōu)選的，所述傳感器模塊包括壓力傳感器和傾角傳感器。所述壓力傳感器用于采集船舶左艏吃水信號(hào)、船舶右艏吃水信號(hào)、船舶左艉吃水信號(hào)、船舶右艉吃水信號(hào)、壓載艙液位信號(hào)，所述傾角傳感器用于采集船舶縱傾信號(hào)、船舶橫傾信號(hào)。

優(yōu)選的，所述信號(hào)采集模塊為PLC模塊。

優(yōu)選的，所述交換機(jī)設(shè)置有與第三方連接的接口。

本實(shí)用新型的有益效果：該系統(tǒng)的2D計(jì)算機(jī)模塊和3D計(jì)算機(jī)模塊相互獨(dú)立又相互冗余，可以在船舶的不同位置同時(shí)顯示船舶實(shí)時(shí)姿態(tài)的2D圖形和動(dòng)態(tài)3D圖形。當(dāng)一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊發(fā)生故障時(shí)，不會(huì)影響另一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊的工作。操作人員既可以按常規(guī)方法通過2D計(jì)算機(jī)模塊操作，又可以通過3D計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行操作，當(dāng)船舶的某一個(gè)姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，操作人員能夠立即通過3D計(jì)算機(jī)模塊直觀的觀察到整個(gè)船舶3D姿態(tài)的調(diào)整，該系統(tǒng)可以生動(dòng)、全景、實(shí)時(shí)的對(duì)船舶的姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，從而保證船舶及時(shí)、可靠的實(shí)施艙室液位遙控操作。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種船舶姿態(tài)3D實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一種船舶姿態(tài)3D實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)測控柜結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1和圖2中：1為3D計(jì)算機(jī)模塊，2為2D計(jì)算機(jī)模塊，3為交換機(jī)，4為測控柜，5為傳感器模塊，6為遙控閥門模塊，7為UPS電源，8為PLC模塊。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述：

實(shí)施例：如圖1和圖2所示，一種船舶姿態(tài)3D實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器模塊5、測控柜4、交換機(jī)3、遙控閥門模塊6、2D計(jì)算機(jī)模塊2和3D計(jì)算機(jī)模塊1，所述測控柜4內(nèi)安裝有PLC模塊8和用于給該監(jiān)測系統(tǒng)供電的UPS電源7，所述傳感器模塊5包括壓力傳感器和傾角傳感器。所述壓力傳感器、傾角傳感器和PLC模塊8通過載有4～20mA電流信號(hào)的信號(hào)線連接，所述PLC模塊8和交換機(jī)3通過載有CAT5以太網(wǎng)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)線連接，所述交換機(jī)3和2D計(jì)算機(jī)模塊2、3D計(jì)算機(jī)模塊1通過載有CAT5以太網(wǎng)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)線連接。所述遙控閥門模塊6包含有遙控閥門、控制繼電器和閥門驅(qū)動(dòng)裝置，所述控制繼電器和PLC模塊8連接，所述閥門驅(qū)動(dòng)裝置既和遙控閥門連接，也和控制繼電器連接。

所述傳感器模塊5用于實(shí)時(shí)采集船舶姿態(tài)信息的模擬量，并發(fā)送給PLC模塊8，所述船舶姿態(tài)信息包含船舶縱傾信號(hào)、船舶橫傾信號(hào)、船舶左艏吃水信號(hào)、船舶右艏吃水信號(hào)、船舶左艉吃水信號(hào)、船舶右艉吃水信號(hào)、壓載艙液位信號(hào)。船舶左艏吃水信號(hào)、船舶右艏吃水信號(hào)、船舶左艉吃水信號(hào)、船舶右艉吃水信號(hào)和壓載艙液位信號(hào)由壓力傳感器采集，船舶縱傾信號(hào)、船舶橫傾信號(hào)由傾角傳感器采集。

所述PLC模塊8對(duì)傳感器模塊5發(fā)送的船舶姿態(tài)信息的模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換為船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，再調(diào)制為以太網(wǎng)格式的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，然后將調(diào)制后的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)傳遞給交換機(jī)3。

所述交換機(jī)3將接收到的來自信號(hào)采集模塊的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)傳遞給2D計(jì)算機(jī)模塊2和3D計(jì)算機(jī)模塊1。

所述2D計(jì)算機(jī)模塊2包含有用于顯示2D圖形的顯示器。2D計(jì)算機(jī)模塊2根據(jù)接收到的來自交換機(jī)3的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，采用數(shù)據(jù)列表和柱狀圖形式對(duì)船舶的姿態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測和顯示。

所述3D計(jì)算機(jī)模塊1包含有3D姿態(tài)顯示模塊、數(shù)據(jù)配置模塊、船體建模模塊、參數(shù)采集處理模塊，所述數(shù)據(jù)配置模塊和3D姿態(tài)顯示模塊、船體建模模塊、參數(shù)采集處理模塊連接。所述船體建模模塊對(duì)船體以及各艙室系統(tǒng)建立靜態(tài)的3D模型并向數(shù)據(jù)配置模塊輸出靜態(tài)的3D模型。所述參數(shù)采集處理模塊接收、解調(diào)來自于交換機(jī)3的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，然后將解調(diào)后的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)輸出給數(shù)據(jù)配置模塊。所述數(shù)據(jù)配置模塊接收來自船體建模模塊的靜態(tài)的3D模型和參數(shù)采集處理模塊的船舶姿態(tài)數(shù)字信號(hào)，將靜態(tài)3D模型和實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)配置和耦合，并將耦合后生成的動(dòng)態(tài)船舶3D模型輸出給3D姿態(tài)顯示模塊。所述3D姿態(tài)顯示模塊用于將數(shù)據(jù)配置模塊發(fā)送的耦合后生成的動(dòng)態(tài)船舶3D模型進(jìn)行顯示。

所述3D計(jì)算機(jī)模塊集成有3D視角切換/鎖定模塊、3D傾角放大模塊和3D模式切換模塊。所述3D視角切換/鎖定模塊用于采集操作人員所選擇的3D視角切換/鎖定命令，對(duì)3D姿態(tài)顯示模塊顯示的相應(yīng)圖形進(jìn)行視角切換或鎖定處理。所述3D傾角放大模塊用于采集操作人員所選擇的3D傾角放大模塊命令，對(duì)3D姿態(tài)顯示模塊顯示的相應(yīng)圖形進(jìn)行傾角放大處理。所述3D模式切換模塊用于采集操作人員所選擇的3D實(shí)景/半實(shí)景切換命令，對(duì)3D姿態(tài)顯示模塊顯示的相應(yīng)圖形進(jìn)行3D實(shí)景/半實(shí)景切換處理。

當(dāng)船舶的某一個(gè)姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，操作人員可以根據(jù)2D計(jì)算機(jī)模塊2或3D計(jì)算機(jī)模塊1顯示的圖像和數(shù)據(jù)，對(duì)遙控閥門模塊發(fā)出開/關(guān)指令，該指令以指令數(shù)字信號(hào)形式經(jīng)由交換機(jī)3、PLC模塊8傳遞至控制繼電器?？刂评^電器根據(jù)接收到的指令數(shù)字信號(hào)，通過閥門驅(qū)動(dòng)裝置操縱閥門開/關(guān)以實(shí)現(xiàn)對(duì)各艙室液位的控制。

閥門驅(qū)動(dòng)裝置將閥門開/關(guān)狀態(tài)以閥門狀態(tài)數(shù)字信號(hào)形式經(jīng)由控制繼電器傳遞給PLC模塊，PLC模塊8將接收到的閥門狀態(tài)數(shù)字信號(hào)傳遞給交換機(jī)3。交換機(jī)3將接收到的閥門狀態(tài)數(shù)字信號(hào)傳遞給2D計(jì)算機(jī)模塊2或3D計(jì)算機(jī)模塊1。2D計(jì)算機(jī)模塊2或3D計(jì)算機(jī)模塊1根據(jù)接收到的閥門狀態(tài)數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)遙控閥門狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與顯示。