本發明專利技術公開了一種船舶吃水量檢測系統及其檢測方法，所述的系統包括浮體、卷揚裝置、纜繩、檢測門、超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統、纜繩角度傳感子系統、數據采集傳輸單元以及誤差補償與數據處理單元，浮體由錨鏈固定于水面，檢測門經過卷揚裝置用纜繩懸掛于浮體上，通過卷揚裝置調整檢測門水下深度，卷揚裝置安裝于兩側浮體的重心上方，浮體安放位置根據檢測需要進行選擇。由于本發明專利技術將檢測門安裝在可移動的浮體上，使得吃水量檢測系統安裝檢修方便，不再依賴于固定的基礎設施，對安裝位置無特殊要求，可以根據航道水位情況和實際需求進行移動。本發明專利技術通過纜繩擺動角度和長度數據，就可以對船舶吃水深度檢測門姿態進行誤差補償。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種船舶吃水量檢測技術，特別是。
技術介紹
船舶吃水量檢測門采用單波束超聲波傳感器陣列進行測量，傳感器陣列排列于水下檢測門，檢測門通過兩端固定安裝的方式實現，且通過固定安裝的同步升降系統調整高度，通過超聲波測距來測量通航船舶的吃水量，實現船舶全自動吃水量檢測。現有的船舶吃水量檢測門采用固定安裝的形式，即檢測門的兩端必須安裝在已有的基礎設施上，如船閘、浮堤、導航墻等。這種形式具有以下缺點:1、固定安裝的船舶吃水量檢測門，需要在航道建設基礎設施，成本很高；2、對于安裝位置有特殊要求:航道太窄，檢測設施維護時容易礙航，航道太寬太深則施工困難，且影響通航安全；3、最合適的安裝位置隨航道水位變化而不斷變化，即固定安裝檢測系統在枯水期有可能因為礙航而不能使用；4、檢修困難，只能原地檢修，限制因數多。
技術實現思路
為解決現 有技術存在的上述問題，本專利技術要設計一種建設成本低、易于安裝、維修方便，可根據航道水位變化調整安裝位置的船舶吃水量檢測系統及其檢測方法。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下:一種船舶吃水量檢測系統，包括浮體、卷揚裝置、纜繩、檢測門、超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統、纜繩角度傳感子系統、數據采集傳輸單元以及誤差補償與數據處理單元，所述的浮體由錨鏈固定于水面，所述的檢測門經過卷揚裝置用纜繩懸掛于浮體上，通過卷揚裝置調整檢測門水下深度，卷揚裝置安裝于兩側浮體的重心上方，浮體安放位置根據檢測需要進行選擇；所述的超聲波傳感器陣列以排列方式安裝于水下檢測門上，測量水下檢測門與被測船舶的距離信息；所述的浮體位置傳感子系統安裝于兩個浮體的纜繩端點上方，測量兩側浮體上懸掛檢測門的纜繩端點的位置坐標；所述的纜繩角度傳感子系統安裝于檢測門兩端纜繩上，測量檢測門兩端纜繩擺動的角度；所述的數據采集傳輸單元安裝于浮體上，負責采集和傳輸超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統和纜繩角度傳感子系統測量數據；所述的誤差補償與數據處理單元為岸上PC機，主要進行誤差補償算法；所述的超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統、纜繩角度傳感子系統以及誤差補償與數據處理單元通過數據線或無線傳輸技術分別與數據采集傳輸單元連接。一種船舶吃水量檢測系統的檢測方法，包括以下步驟:A、安裝檢測門選擇浮體安放位置，將浮體用錨鏈固定于水面，將卷揚裝置安裝于兩側浮體的重心上方，將檢測門用長度為L的纜繩經卷揚裝置懸掛于浮體上，并通過卷揚裝置調整檢測門在水下深度；B、構建浮體位置傳感子系統浮體位置傳感子系統采用RTK實時動態差分法定位技術，對檢測門兩端纜繩端點位置坐標進行測量，所述的RTK為實時動態的英文Real-timekinematic的縮寫，具體構建步驟如下:B1、在岸上RTK數據鏈覆蓋范圍內已知坐標的固定位置參考點安裝GPS接收機作為基準站，在兩個浮體纜繩端點上方分別安裝RTK定位接收機作為流動站；B2、基準站通過數據鏈將其GPS觀測值和已知的坐標信息一起組成差分修正量傳送給流動站，流動站不僅通過數據鏈接收差分修正量，還要采集其GPS觀測值，并對觀測值進行實時差分修正處理，精確解算出流動站三維坐標定位結果；確定懸掛檢測門的兩根纜繩端點的坐標值；C、構建纜繩角度傳感子系統纜繩角度傳感子系統采用角度傳感器，在檢測門兩端纜繩上分別安裝角度傳感器，當檢測門隨風浪運動發生偏移時，角度傳感器測量檢測門兩端纜繩擺動的角度；D、誤差補償與數據處理誤差補償與數據處理單元對接收到的纜繩端點坐標值以及纜繩擺動角度數據，通過檢測門安裝結構幾何關系計算檢測門的傾斜角度Θ ;如果傾斜角度Θ小于Qtl，則轉步驟D1，否則轉步驟D2 ;所述的Qtl為2-4° ；D1、誤差補償與數據處理單元由超聲波傳感器測量其與水面的距離對其深度進行標定，得到深度標定值數 組[HpH2,…，HJ，代表超聲波傳感器的預設深度；當有被測船舶到來時，超聲波傳感器測量數據為測量值點陣[X1, X2,…，XJ，代表超聲波傳感器與被測船舶底部的距離，即船舶吃水量檢測結果；轉步驟D3 ；D2、誤差補償與數據處理單元將接收到的纜繩端點坐標值以及纜繩擺動角度數據通過檢測門安裝結構幾何關系對水下檢測門的深度以及其傾斜角度Θ進行實時校準得到補償值數組[\，δ2，…，δΜ]，由補償值數組對超聲波傳感器深度標定值數組[屯仏…,HJ進行補償得出超聲波傳感器實際深度值數組-,//,/I ;實際深度值數組與超聲波傳感器距離同步測量值點陣[X1, X2,…，XJ之差即為補償后的船舶吃水量檢測結果；D3、輸出船舶吃水量檢測結果。與現有技術相比，本專利技術的優點如下:1、由于本專利技術將檢測門安裝在可移動的浮體上，使得吃水量檢測系統安裝檢修方便，不再依賴于固定的基礎設施，對安裝位置無特殊要求，可以根據航道水位情況和實際需求進行移動。2、本專利技術的浮體位置傳感子系統可以實時準確的給出檢測門兩端纜繩懸掛端點的三維坐標，速度快，誤差小，滿足實時補償的要求；角度傳感器能夠準確地檢測出纜繩擺動角度；通過擺動角度和必要的長度數據，就可以對船舶吃水深度檢測門姿態進行誤差補\-ΖΧ O3、本專利技術通過誤差補償解決了風浪對移動式船舶吃水量測量的影響，有效的提高了測量結果的準確性，減少了誤判，保證了航道的運行安全，提高了通航效率。附圖說明本專利技術共有附圖6幅，其中:圖1為移動式船舶吃水量檢測系統示意圖。圖2為移動式船舶吃水量檢測系統數據邏輯框圖。圖3為檢測門剖面圖。圖4為檢測門姿態補償示意圖。圖5為RTK定位基準站設定及數據接收示意圖。圖6為纜繩擺·動角度示意圖。圖中:1、浮體，2、卷揚裝置，3、纜繩，4、檢測門，5、超聲波傳感器陣列，6、浮體位置傳感子系統，7、纜繩角度傳感子系統，8、數據采集傳輸單元，9、誤差補償與數據處理單元。具體實施例方式下面結合附圖，對本專利技術作進一步的說明:一種移動式船舶吃水量檢測系統主要由浮體1、卷揚裝置2、纜繩3、檢測門4、超聲波傳感器陣列5、浮體位置傳感子系統6、纜繩角度傳感子系統7、數據采集傳輸單元8和誤差補償與數據處理單元9組成，如圖1-2所示。超聲波傳感器陣列5安裝在檢測門4上，檢測門4就是一個安裝架，其兩端通過長度為L的纜繩3由兩個卷揚裝置2懸吊在水下預設深度為H的位置。兩個卷揚裝置2分別固定在兩個浮體I的重心位置上方。圖3所示為檢測門4剖面圖。檢測門4上安裝M個超聲波傳感器，相鄰兩個傳感器之間的距離為N。沒有被測船到來時，靜止狀態下由超聲波傳感器測量水面的距離對其深度進行標定，得到深度標定值數組[H1, H2,…，HJ。當有被測船舶到來時，超聲波傳感器測量數據為[X1, X2，…，XM]。靜止受力平衡狀態下，兩側卷揚裝置2纜繩3端點的三維空間坐標為X1, Y1, Zp X2，Y2, Z2，超聲波傳感器水下的深度為標定值數組[HpH2,…，HJ，由H1-Xii=I,2，…，M即可檢測出船舶吃水量。當風浪較大時，浮體I和檢測門4會隨水流運動產生搖擺或移動，超聲波傳感器的深度不再是H，需要根據檢測門4的姿態進行補償，如圖4所示。具體操作如下:S1、在岸上RTK數據鏈覆蓋范圍內合適位置建立的已知坐標的基準站向浮體I上安裝的RTK接收機流動站實時發送定位差分修正量，流動站根據自己GPS接收機的定位數據和基準站提供的實時差本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種船舶吃水量檢測系統，其特征在于：包括浮體（1）、卷揚裝置（2）、纜繩（3）、檢測門（4）、超聲波傳感器陣列（5）、浮體位置傳感子系統（6）、纜繩角度傳感子系統（7）、數據采集傳輸單元（8）以及誤差補償與數據處理單元（9），所述的浮體（1）由錨鏈固定于水面，所述的檢測門（4）經過卷揚裝置（2）用纜繩（3）懸掛于浮體（1）上，通過卷揚裝置（2）調整檢測門（4）水下深度，卷揚裝置（2）安裝于兩側浮體（1）的重心上方，浮體（1）安放位置根據檢測需要進行選擇；所述的超聲波傳感器陣列（5）以排列方式安裝于水下檢測門（4）上，測量水下檢測門（4）與被測船舶的距離信息；所述的浮體位置傳感子系統（6）安裝于兩個浮體（1）的纜繩（3）端點上方，測量兩側浮體（1）上懸掛檢測門（4）的纜繩（3）端點的位置坐標；所述的纜繩角度傳感子系統（7）安裝于檢測門（4）兩端纜繩（3）上，測量檢測門（4）兩端纜繩（3）擺動的角度；所述的數據采集傳輸單元（8）安裝于浮體（1）上，負責采集和傳輸超聲波傳感器陣列（5）、浮體位置傳感子系統（6）和纜繩角度傳感子系統（7）測量數據；所述的誤差補償與數據處理單元（9）為岸上PC機，主要進行誤差補償算法；所述的超聲波傳感器陣列（5）、浮體位置傳感子系統（6）、纜繩角度傳感子系統（7）以及誤差補償與數據處理單元（9）通過數據線或無線傳輸技術分別與數據采集傳輸單元（8）連接。...
【技術特征摘要】
1.一種船舶吃水量檢測系統，其特征在于:包括浮體(I)、卷揚裝置(2)、纜繩(3)、檢測門(4)、超聲波傳感器陣列(5)、浮體位置傳感子系統(6)、纜繩角度傳感子系統(7)、數據采集傳輸單元(8)以及誤差補償與數據處理單元(9)，所述的浮體(I)由錨鏈固定于水面，所述的檢測門(4)經過卷揚裝置(2 )用纜繩(3 )懸掛于浮體(I)上，通過卷揚裝置(2 )調整檢測門(4)水下深度，卷揚裝置(2)安裝于兩側浮體(I)的重心上方，浮體(I)安放位置根據檢測需要進行選擇； 所述的超聲波傳感器陣列(5)以排列方式安裝于水下檢測門(4)上，測量水下檢測門(4)與被測船舶的距離信息；所述的浮體位置傳感子系統(6)安裝于兩個浮體(I)的纜繩(3)端點上方，測量兩側浮體(I)上懸掛檢測門(4)的纜繩(3)端點的位置坐標；所述的纜繩角度傳感子系統(7)安裝于檢測門(4)兩端纜繩(3)上，測量檢測門(4)兩端纜繩(3)擺動的角度；所述 的數據采集傳輸單元(8)安裝于浮體(I)上，負責采集和傳輸超聲波傳感器陣列(5)、浮體位置傳感子系統(6)和纜繩角度傳感子系統(7)測量數據；所述的誤差補償與數據處理單元(9)為岸上PC機，主要進行誤差補償算法；所述的超聲波傳感器陣列(5)、浮體位置傳感子系統(6)、纜繩角度傳感子系統(7)以及誤差補償與數據處理單元(9)通過數據線或無線傳輸技術分別與數據采集傳輸單元(8)連接。2.一種如權利要求1所述的船舶吃水量檢測系統的檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: A、安裝檢測門(4) 選擇浮體(I)安放位置，將浮體(I)用錨鏈固定于水面，將卷揚裝置(2)安裝于兩側浮體(I)的重心上方，將檢測門(4)用長度為L的纜繩(3)經卷揚裝置(2)懸掛于浮體(I)上，并通過卷揚裝置(2)調整檢測門(4)在水下深度； B、構建浮體位置傳感子系統(6) 浮體位置傳感子系統(6)采用RTK實時動態差分法定位技術，對檢測門(4)兩端纜繩(3)端點位置坐標進行測量,所述的RTK為實時動態的英文Real-timekin...
【專利技術屬性】
技術研發人員：熊木地，陳冬元，趙晟婭，
申請(專利權)人：大連海事大學，
類型：發明
國別省市：
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