过闸船舶长度自动测量系统技术方案

本实用新型专利技术属于过闸船舶外形测量技术领域，具体涉及一种过闸船舶长度自动测量系统，它包括电源及与电源连接的测量单元，所述测量单元包括安装于河道两侧的光电开关，与光电开关连接的PLC,还有与PLC连接的工控机。根据进闸船舶的运动特点及船闸的结构，在船闸闸墙先后不同位置设置光电开关，根据船舶运动规律及光电开关感应的时间间隔，通过解算船舶近似运动方程的方法测量船舶的长度，船舶测量精度可达1％，系统稳定性较好，可满足全天24小时不间断运行，系统故障率大大降低，能稳定的测量船舶数据二十万次以上，能适应在恶劣气候环境下工作。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于过闸船舶外形测量
，具体涉及一种过闸船舶长度自动测量系统。
技术介绍
水路运输是以船舶为主要运输工具，以港口或港站为运输基地，以水域包括海洋、河流和湖泊为运输活动范围的一种运输方式。水路运输具有载重量大、成本低、投资省等优势，较适于担负大宗、低值、笨重和各种散装货物的中长距离运输。在水路运输中船闸担负着船舶通行的任务，我国大部分船闸每天都承担着巨大而繁重的工作任务，而现有手续复杂的收费及管理系统已明显不能满足日益增长的船舶通行量的要求。因此，实现自动高效的过闸船舶自动化测量技术，为工作人员实时地提供船舶的长度、宽度、吃水深度以及干舷高度等数据，简化收费及管理系统，从而提高船闸的服务效率，是我国水路运输事业亟待解决的问题。传统船舶长度测量主要依赖雷达(微波)测速仪和激光测速仪。即采用雷达(微波)测速仪和激光测速仪实时测量船舶运行速度，通过实时速度积分计算出船舶的长度。雷达(微波)测速仪工作原理为运动物体的多普勒频移效应。对其主要技术指标进行研究可知，船舶长度测量精度要达到1％的要求，在测量时间精度误差忽略的情况下，船舶运行速度要达到30m/s才能满足船舶长度测量精度要求，而正常船舶行驶速度为0.3-3m/s，显然雷达(微波)测速仪不能满足船舶长度测量的精度要求。激光测速仪的测距原理是通过计算对被测物体发射激光光束与接收反射激光光束之间的时间差，来计算被测物体与测试点的距离。从技术指标来看，激光测速仪可以满足船舶长度测量的精度要求。根据激光测速仪的工作原理在船舶进闸运行相当长的时间内，激光测速仪发射到船舶及接收到反射信号的时间差相等，测量距离不变，测量不到船舶的移动速度。只有激光光束瞄准垂直于激光光束的平面船舶反射点，才可测量到船舶移动速度。可见激光测速仪也不适合用于进闸船舶长度测量。
技术实现思路
本技术为了克服现有雷达(微波)测速仪和激光测速仪不能满足进闸船舶长度测量精度要求的缺陷，提出了一种过闸船舶长度自动测量系统。本技术提供的过闸船舶长度自动测量系统，它包括电源及与电源连接的测量单元，所述测量单元包括安装于河道两侧的光电开关，与光电开关连接的PLC,还有与PLC连接的工 控机。进一步的，所述PLC通过RS232接口与工控机连接。进一步的，所述光电开关垂直于河道，距河道水面0.4—0.6米处安装，其距河道水面的确切距离要根据现场实际安装环境来确定，优选距河道水面0.5米处安装。更进一步的，所述光电开关为对射式光电开关，且数量至少为6个。所述光电开关的数量优选为6个，且相邻两光电开关之间的距离根据现场实际安装环境来确定。所述光电开关优选包括一个激光发射器和一个激光接收器的光电开关。本技术的设计原理：在一般情况下，船舶进闸前沿河道中心方向作直线运动，略有加减速度。大部分船舶在进闸时左右摆动角度较小，可忽略不计。其运动规律近似以下数学模型：S＝at+bt2+ct3+dt4+et5+ft6+gt7+ht8…(1)式(1)中，S为船舶行驶距离，t为船舶行驶时间，当船舶运行接近匀速时，可略去高次项，近似描述为：S＝at+bt2+ct3+dt4+et5+ft6    (2) 基于上述数学模型，以在临近船闸的河道两侧垂直于河道安装6只光电开关为例，以下详述如何测得船舶长度：如说明书附图图2所示，船舶进闸前会依次触发和关闭各光电开关，光电开关的触发动作时间短，可准确记录船舶到达及离开光电开关位置的时刻。假设船舶到达光电开关1时的时刻为t0，到达光电开关2的时刻为t1，到达光电开关3的时刻为t2，到达光电开关4的时刻为t3，到达光电开关5的时刻为t4，到达光电开关6的时刻为t5，离开光电开关1的时刻为t6，离开光电开关2的时刻为t7，离开光电开关3时刻为t8。各光电开关之间的距离可在安装时由全站仪定位后精确测得，假设光电开关2到光电开关1的距离为S1，假设光电开关3到光电开关1的距离为S2，光电开关4到光电开关1的距离为S3，光电开关5到光电开关1的距离为S4，光电开关6到光电开关1的距离为S5，则以下方程组成立： S 1 = a ( t 1 - t 0 ) + b ( t 1 - t 0 ) 2 + c ( t 1 - t 0 ) 3 + d ( t 1 - t 0 ) 4 + e (本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过闸船舶长度自动测量系统，它包括电源及与电源连接的测量单元，其特征在于：所述测量单元包括安装于河道两侧的光电开关，与光电开关连接的PLC,还有与PLC连接的工控机。

【技术特征摘要】
1.一种过闸船舶长度自动测量系统，它包括电源及与电源连接的测量单元，其特征在于：所述测量单元包括安装于河道两侧的光电开关，与光电开关连接的PLC,还有与PLC连接的工控机。
2.如权利要求1所述的过闸船舶长度自动测量系统，其特征在于：所述光电开关垂直于河道，距河道水面0.3—0.9米处安装。
3.如权利要求2所述的过闸船舶长度自动测量系统，其特征在于：所述光电开关垂直于河道，距河道水面0.5米处安装。
4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，刘炎雄，周兴华，纪育强，梁冠辉，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，
类型：新型
国别省市：山东;37