一種內河航道船舶吃水檢測方法與裝置製造方法
2023-09-23 14:15:35 3
一種內河航道船舶吃水檢測方法與裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種內河航道船舶吃水檢測裝置和方法，該方法通過錨具將平衡板固定在水面下，平衡板上架設發射機和聲納換能器，發射機發出的電信號由聲納換能器轉換為聲波，聲納換能器垂直向上發射聲波探測波束，反射回的聲波經過聲納換能器轉換成電信號數據，該電信號數據通過線纜傳送到水面上的聲納信息處理器，聲納信息處理器包括接收機、控制器、顯示器，接收機接收線纜傳送的電信號數據，控制器對所述電信號數據進行處理，得到船舶的吃水深度。本發明方法和裝置在對內河航道中航行的船舶吃水深度進行檢測時，實現了快速、準確的檢測。
【專利說明】一種內河航道船舶吃水檢測方法與裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及船舶吃水檢測領域，尤其涉及一種內河航道船舶吃水檢測方法與裝 置。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著水路運輸結構的調整，船舶標準化、專業化和大型化發展趨勢明顯， 船舶吃水也越來越深，船舶事故對於航道航運安全威脅日益嚴重，其中最為嚴重就是船舶 超吃水問題。為確保航道的安全暢通、保障船舶運行安全，幹線船舶吃水檢測需求也變得日 益迫切。目前船舶吃水量檢測手段主要有人工檢測和自動檢測兩類。一是人工觀測，就是 依靠經過長期訓練的觀察人員通過觀測船舶的水尺標誌而獲得船舶的實際吃水，進行人工 觀測人工記錄人工比對；二是自動檢測，就是通過電子設備對船舶吃水進行檢測，目前基本 上都基於容易實現的船舶水上部分測量，再通過與標準船型或標準水尺的比較，間接推斷 船舶的實際吃水，主要方法有：（1)壓力傳感器法：將壓力傳感器安裝在船舶空載吃水線的 位置上，利用水壓的變化反映出水深的變化這一特性，當船舶載貨後吃水變深，根據壓力傳 感器獲得的數值，經過換算後，即可得出船舶的吃水深度；（2)電子水尺：其基本工作原理 是利用水的導電性，採用類似於人工觀測水位的方法，它是自上而下依次讀取每個感應觸 點（即探針）的電導，在探測到探針和水面接觸的位置，探針間的電導會突變增大從而確定 水位值；（3)雷射水位計：其測量原理類似於超聲波測量，利用光速的不變性，通過測量激 光束往返的時間，間接獲得當時的水位信息。但以上檢測手段主要使用目的是船主通過對 船舶自身的檢驗，了解船舶的載重量，用於計算其所獲經濟效益。這些設備一般安裝在船體 上，設備的管理及其維修與船員的能力有很大關係，其檢測效果受船體、船速的影響較大， 其檢測結果的可靠性受人為因素影響。所以，現有檢測船舶吃水程度的技術手段準確度較 低，不能滿足船舶監督管理和船舶吃水控制現實的需要。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種內河航道船舶吃水檢測方法與裝置，實現對內河航道中航行的船 舶吃水深度的準確檢測。
[0004] 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種內河航道船舶吃水檢測方法， 該方法包括以下步驟，通過錨具將平衡板固定在水面下，平衡板上架設發射機和聲納換能 器，發射機發出的電信號由聲納換能器轉換為聲波，聲納換能器垂直向上發射聲波探測波 束，反射回的聲波經過聲納換能器轉換成電信號數據，該電信號數據通過線纜傳送到水面 上的聲納信息處理器，聲納信息處理器包括接收機、控制器、顯示器，接收機接收線纜傳送 的電信號數據，控制器對所述電信號數據進行處理，使用基於順序統計的數據濾波算法得 到聲納換能器與船底之間的距離，同時在聲納換能器上設置壓力傳感器，與聲納換能器配 合測得聲納換能器與水面之間的距離，將聲納換能器與水面之間的距離和聲納換能器與船 底之間的距離相減，得到船舶的吃水深度，顯示在顯示器上。
[0005] 按上述技術方案，所述得到聲納換能器與船底之間的距離具體包 括以下步驟，通過多次測量得到若干個聲納換能器與船底之間的距離值，對 於第i次測量得到的距離值Y i, Yi的左離差為：Λ h = yi-yg，Yi的右離差 為：AyK = yi-yi+1，yi的離差為：Ay = ，卡爾曼濾波窗口的方差為：
【權利要求】
1. 一種內河航道船舶吃水檢測方法，其特徵在於，該方法包括W下步驟，通過銷具將 平衡板固定在水面下，平衡板上架設發射機和聲納換能器，發射機發出的電信號由聲納換 能器轉換為聲波，聲納換能器垂直向上發射聲波探測波束，反射回的聲波經過聲納換能器 轉換成電信號數據，該電信號數據通過線纜傳送到水面上的聲納信息處理器，聲納信息處 理器包括接收機、控制器、顯示器，接收機接收線纜傳送的電信號數據，控制器對所述電信 號數據進行處理，使用基於順序統計的數據濾波算法得到聲納換能器與船底之間的距離， 同時在聲納換能器上設置壓力傳感器，與聲納換能器配合測得聲納換能器與水面之間的距 離，將聲納換能器與水面之間的距離和聲納換能器與船底之間的距離相減，得到船舶的吃 水深度，顯示在顯示器上。
2. 根據權利要求1所述的內河航道船舶吃水檢測方法，其特徵在於，所述得到聲納換 能器與船底之間的距離具體包括W下步驟，通過多次測量得到若干個聲納換能器與船底之 間的距離值，對於第i次測量得到的距離值5V 的左離差為：= yi-yy，的右離差 為；= yi-yw，y;的離差為：Ay = AyL+Ay^, 七欠島濾淋窗n的古差責.
當Ay > 4rf時，判定Yi為偏深突變點；-^卸> 4<?'時，判定y;為偏淺突變點，使用基於順 序統計的數據濾波算法，對為偏深突變點或者偏淺突變點的yi進行剔除，同時通過中值計 算得到被剔除的的計算值= med{yi_w，......，y;，......，y;J。其中，其中i、J 為自然數，A為yi的平均值，N為濾波窗口的大小，Ww為濾波窗口內點的集合。
3. 根據權利要求2所述的內河航道船舶吃水檢測方法，其特徵在於，所述平衡板固定 在距離水底0. 5?2. 5m高度處。
4. 根據權利要求1或2或3所述的內河航道船舶吃水檢測方法，其特徵在於，所述 在聲納換能器上設置壓力傳感器，與聲納換能器配合測得聲納換能器與水面之間的距離 具體步驟為，聲納換能器在一次探測中發射的聲波探測波束的數量為n，n為自然數，聲納 換能器與船底之間的距離數據為化1，h2,......，h。}，聲納換能器採集的其到水面的距離 為Ui, 12,……，1。};所述設置在聲納換能器上的壓力傳感器的n次測量的數據為化1， &，......，H。};分別對化1，&，......，H。}、化1，h2,......，h。}和化1，&，......，HnKUi, I2,......，IJ進行中值計算得a、b、c，判斷中值屬於化1，]12,......，h。}和Ui, I2,......， 1。}哪一個區間，若屬於前者所屬的區間，則平衡板深度為H= (a+b)/2,若屬於後者所屬的 區間，則平衡板深度為H= (a+c)/2。
5. 根據權利要求4所述的內河航道船舶吃水檢測方法，其特徵在於，所述得到船舶的 吃水深度，包括識別船舶的吃水深度數據，具體包括W下步驟，其中聲納換能器在一次探測 中發射的聲波探測波束的數量為n，n為自然數，i、j為小於n的自然數，船舶寬度窗口口限 為M，將聲納換能器在一次探測中測得的一峽數據{pi，P2,……，P。}減去平衡板深度H，得
到船舶吃水深度的一峽數據{山，92,?,……q。}，依次順序檢測該數據，若Qi > 0,則繼續檢 測屯4,若Qw > 0,則繼續檢測Qw對連續大於0的Qi的數目J進行記錄，並判斷Qi的右 離差是否小於yi的右離差界限C，若是，則記錄數目j ;計算j與聲波探測波束的測量截面 上2個相鄰波束在目標上的間距的乘積，將得到的乘積值與船舶寬度窗口 口限為M相比較， 如果該乘積值大於M，則在該段連續Qi值中選取最大的值，為該峽數據的船舶的吃水深度。
6. 根據權利要求1所述的內河航道船舶吃水檢測方法，其特徵在於，通過航標引導使 船舶行駛路線經過平衡板上方。
7. -種內河航道船舶吃水檢測裝置，其特徵在於，該裝置包括平衡板、發射機、聲納換 能器、聲納信息處理器，其中平衡板通過銷具固定在水面下，平衡板上架設發射機和聲納換 能器，發射機用於發射電信號，聲納換能器用於將電信號轉換為聲波，同時聲納換能器垂直 向上發射聲波探測波束，反射回的聲波經過聲納換能器轉換成電信號數據，該電信號數據 通過線纜傳送到水面上的聲納信息處理器；所述聲納信息處理器包括接收機、控制器、顯示 器，其中所述接收機用於接收電信號數據，控制器對所述電信號數據進行處理，使用基於順 序統計的數據濾波算法得到聲納換能器與船底之間的距離，同時在聲納換能器上設置壓力 傳感器，與聲納換能器配合測得聲納換能器與水面之間的距離，將聲納換能器與水面之間 的距離和聲納換能器與船底之間的距離相減，得到船舶的吃水深度，顯示在顯示器上。
8. 根據權利要求7所述的內河航道船舶吃水檢測裝置，其特徵在於，所述平衡板固定 在距離水底0. 5?2. 5m高度處。
9. 根據權利要求7所述的內河航道船舶吃水檢測裝置，其特徵在於，平衡板下方設置 鋼質穩定球，鋼質穩定球連接在平衡板的重也位置下方。
10. 根據權利要求7所述的內河航道船舶吃水檢測裝置，其特徵在於，所述換能器的測 深杆通過十字型雙向單擺固定在平衡板上。
【文檔編號】B63B39/12GK104260848SQ201410534695
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】初秀民, 李鑫立, 陳先橋, 劉懷漢 申請人:武漢理工大學