斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及码头安全监控技术领域，提供了一种斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统及方法，适用于人工操作的码头系泊，特别是不需要经常性的系解缆作业的斜坡式码头趸船的系泊缆绳载荷监测，其中所述系统包括：加速度传感器，固定设置在斜坡式码头趸船的系泊缆绳上，用于采集系泊缆绳的振动加速度信号；信号处理模块，采集加速度传感器的信号，处理后传输到服务器；以及服务器，接收信号处理模块发送的数据，计算获得缆绳载荷，并对比预设阈值发出预警信号。本发明专利技术不依赖快速脱缆钩进行缆绳载荷的测量，不需要针对码头系泊设备进行专业性改造，方便实用，具有良好的抗干扰能力，适用于目前国内绝大多数斜坡码头趸船缆绳，并能将对码头作业的影响降到最小。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及码头安全监控
，提供了一种，适用于人工操作的码头系泊，特别是不需要经常性的系解缆作业的斜坡式码头趸船的系泊缆绳载荷监测，其中所述系统包括：加速度传感器，固定设置在斜坡式码头趸船的系泊缆绳上，用于采集系泊缆绳的振动加速度信号；信号处理模块，采集加速度传感器的信号，处理后传输到服务器；以及服务器，接收信号处理模块发送的数据，计算获得缆绳载荷，并对比预设阈值发出预警信号。本专利技术不依赖快速脱缆钩进行缆绳载荷的测量，不需要针对码头系泊设备进行专业性改造，方便实用，具有良好的抗干扰能力，适用于目前国内绝大多数斜坡码头趸船缆绳，并能将对码头作业的影响降到最小。【专利说明】
本专利技术涉及码头安全监控
，特别涉及一种系泊缆绳载荷监测预警系统及 方法。
技术介绍
斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷机理相当复杂，除了与风、浪、流等环境因素有关 夕卜，还与船舶吨位、船型、载重量、泊位水深、布缆方式、缆绳技术状况、趸船与靠泊船舶的相 互作用等一系列因素有关。当缆绳载荷大于其破断力时就可能发生断缆事故，影响码头装 卸作业，而且趸船一般无自航能力，一旦失控下漂将对下游码头、航行船舶、桥梁、大坝构成 极大威胁，带来难以估计的生命财产损失。有必要对斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷进行实 时监测和预警，以避免各种安全事故发生。 现有技术中，缆绳载荷监测原理是利用内嵌在快速脱缆钩里的载荷测量针进行测 量，并把测得的数据转换成数字信号。但目前部分码头，特别是国内的码头，专业化程度不 高，绝大对数的码头系泊尚处于人工操作阶段，特别是斜坡式码头趸船并不需要经常性的 系解缆作业，并没有装备快速脱缆钩，现有技术并不适用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，适用于 人工操作的码头系泊，特别是不需要经常性的系解缆作业的斜坡式码头趸船的系泊缆绳载 荷监测。 本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题： 斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，包括： _ 加速度传感器，固定设置在斜坡式码头趸船的系泊缆绳上，用于采集系泊缆绳的 振动加速度信号； 信号处理模块，采集加速度传感器的信号，处理后传输到服务器；以及 服务器，接收信号处理模块发送的数据，计算获得缆绳载荷，并对比预设阈值发出 预警信号。 进一步，所述信号处理模块包括： 信号调理电路，采集加速度传感器获得的信号，进行放大、滤波、平滑处理； A/D转换电路，将经信号调理电路处理后的信号由模拟信号转换为数字信号；以 及 无线通信模块，将A/D转换电路输出的数字信号发送到服务器。 进一步，所述信号调理电路包括依次电联接的放大衰减电路、隔离电路和滤波电 路。 进一步，所述信号处理模块设置于信号箱中，所述信号箱设置于码头系泊缆绳系 泊点一侧。 进一步，所述服务器包括 无线接收模块，接收信号处理模块发送的信号； 频谱分析模块，对无线接收模块接收的信号进行频谱分析，获得幅值谱；以及 缆绳载荷模块，通过系泊缆绳的振动基频获得缆绳载荷。 进一步，所述缆绳载荷模块将幅值谱上峰值最高点的频率作为主振频率fn ;从幅 值谱上依次拾取峰值作为缆绳的自振频率匕、&……Fn，以幅值谱上相邻两峰点之间的频率 最小值作为基频，以主振频率4除以该基频值并取整作为主振频率的阶次m如下式所示： 【权利要求】1. 斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：包括： 加速度传感器，固定设置在斜坡式码头趸船的系泊缆绳上，用于采集系泊缆绳的振动 加速度信号； 信号处理模块，采集加速度传感器的信号，处理后传输到服务器；以及 服务器，接收信号处理模块发送的数据，计算获得缆绳载荷，并对比预设阈值发出预警 信号。2. 如权利要求1所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：所 述信号处理模块包括： 信号调理电路，采集加速度传感器获得的信号，进行放大、滤波、平滑处理； A/D转换电路，将经信号调理电路处理后的信号由模拟信号转换为数字信号；以及 无线通信模块，将A/D转换电路输出的数字信号发送到服务器。3. 如权利要求2所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：所 述信号调理电路包括依次电联接的放大衰减电路、隔离电路和滤波电路。4. 如权利要求2所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：所 述信号处理模块设置于信号箱中，所述信号箱设置于码头系泊缆绳系泊点一侧。5. 如权利要求1-4中任一项所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特 征在于：所述服务器包括 无线接收模块，接收信号处理模块发送的信号； 频谱分析模块，对无线接收模块接收的信号进行频谱分析，获得幅值谱；以及 缆绳载荷模块，通过对幅值谱进行分析，获得系泊缆绳的载荷。6. 如权利要求5所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：所 述缆绳载荷模块将幅值谱上峰值最高点的频率作为主振频率4 ;从幅值谱上依次拾取峰值 作为缆绳的自振频率R、F2……Fn，以幅值谱上相邻两峰点之间的频率最小值作为基频，以 主振频率4除以该基频值并取整作为主振频率的阶次n，如下式所示： l<i<m缆绳载荷模块通过下式获得缆绳载荷τ :式中：L为缆索的索长;w为单位长度索重；g为重力加速度；fn为缆索的第η阶自振频 率；η为振动阶次；Κ为预设修正系数。7. 如权利要求5所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：还 包括预警控制模块，所述预警控制模块根据缆绳载荷模块获得的缆绳载荷，超过预设阈值 时发出预警信号。8. 斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警方法，其特征在于：包括如下步骤： 1)采集系泊缆绳的振动加速度信号； 2) 将步骤1)采集的信号调理后发送到服务器； 3) 服务器对接收的信号进行频谱分析，获得幅值谱； 4) 服务器对幅值谱进行分析计算，获得缆绳载荷。9. 如权利要求8所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警方法，其特征在于：所 述步骤4)具体包括如下步骤： 41) 将幅值谱上峰值最高点的频率作为主振频率fn ;从幅值谱上依次拾取峰值作为缆 绳的自振频率巧、F2……F"，以幅值谱上相邻两峰点之间的频率最小值作为基频，以主振频 率4除以该基频值并取整作为主振频率的阶次n，如下式所示： /"=max(i：); l<i<m42) 通过下式获得缆绳载荷Τ:式中：L为缆索的索长；w为单位长度索重；g为重力加速度；fn为缆索的第η阶自振频 率；η为振动阶次；Κ为预设修正系数。10. 如权利要求8或9所述的斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警方法，其特征在 于：所述步骤4)之后还包括如下步骤： ' 5) 将获得的各系泊缆绳的缆绳载荷数据保存于数据库中，并显示在显示器上； 6) 当缆绳载荷超过预设阈值时发出预警信号。 '【文档编号】G01L5/10GK104215379SQ201310206662【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2013年5月29日 【专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
斜坡式码头趸船系泊缆绳载荷监测预警系统，其特征在于：包括：加速度传感器，固定设置在斜坡式码头趸船的系泊缆绳上，用于采集系泊缆绳的振动加速度信号；信号处理模块，采集加速度传感器的信号，处理后传输到服务器；以及服务器，接收信号处理模块发送的数据，计算获得缆绳载荷，并对比预设阈值发出预警信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周世良，李泳龙，左良栋，郑晓珣，李怡，罗翔，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85