一种船载式船舶吃水自动检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种船载式船舶吃水自动检测系统，其包括船载检测装置、远程管理系统，船载检测装置设置在检测船上，用于获取被检测船舶的吃水数据，所述船载检测装置包括高密度声纳阵列、船间距测量装置、船舶定位装置、船舶自动识别装置、视频取证装置以及数据采集装置。本发明专利技术基于水下声纳测深系统的船舶吃水检测技术实现了主动式、数字化、自动化的船舶吃水检测，有效地减少人力物力需求，提高检测效率和精度。可以确保航道畅通，避免出现阻碍航行的局面，确保工农业生产的正常顺利进行，为经济发展提供可靠的物质保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量领域，具体地涉及一种船载式船舶吃水自动检测系统.
技术介绍
随着长江等河流航运量的不断增大，船舶发展呈大型化发展趋势，吃水也越来越深。船舶搁浅事故时有发生，不仅破坏航道严重威胁航运安全，也影响了通航效率.造成船舶搁浅的原因是多方面的，其中最为严重的是超吃水，即船舶实际装载吃水超过航道部门公布的航道维护水深。造成船舶超吃水的原因是多方面的，既有客观原因，也有主观原因。客观上上下游不同航道水位深浅不同，同一航道不同时期允许通航船舶的最大吃水根据水位的变化也经常进行调整。船舶为了安全通航就需要停靠码头卸载货物，延长了交货时间。主观上，个别船东为了追求利益的最大化，采取谎报、瞒报吃水甚至私自篡改吃水线逃避执法部门的检查，置国家航运超载禁令于不顾，不仅给相关通航船舶的安全带来了隐患，也严重影响了通航效率。治理船舶吃水问题的关键在于对船舶吃水进行检测，传统方式就是在船舶上设置吃水线，通过目测来判断船舶的吃水量，这种吃水检测的方式单纯的依靠人力且可能存在船舶吃水线标尺模糊，甚至遭到人为的修改，船舶吃水检测不准确。另一方面这种方式需要船舶靠岸进行检查，影响船舶的正常航行，大大降低了工作效率。在可以有效地提高工作效率又不影响船舶正常航行的前提下可以采取相关的技术手段对船舶吃水进行检测，实现对船舶吃水进行实时监控和预警，从而减少船舶搁浅、触礁等安全事故的发生，保障了航道的安全，现有的船舶吃水检测方法主要有以下几种: —、压力传感器法该方法是将利用水压随着水深变化而变化的原理设计而成。在船舶空载时，将压力传感器安装在船体外侧，当船舶装载货物以后，压力传感器随船体下沉，压力传感器的读数发生变化，反应了水压的大小，通过科学计算即可得到水深的变化.该方法精度不高，而且将压力传感器安装在船体外侧，航行过程中容易造成损毁。二、电子水尺电子水尺采用了数据采集仪和数字显示仪器相结合。其工作原理是利用水的导电特性测量两电极的电位差，从而测量出水位数据.该方法精度不高，而且该方法需要将电子水尺安装在船体外侧，电子水尺工作环境恶劣，容易导致传感器损坏。三、激光水位测量法该方法主要是利用激光测距仪，由于激光有光速不变性、方向性好的特点，利用激光测量，以船体瓶边为基准面，检测船体主甲板到水面的距离，通过换算，计算出船舶吃水量。激光测距仪必须安装在船上，无法实现离船对船舶吃水进行检测。四、基于图像处理的水尺标记识别通过摄像设备对船体外侧的六个吃水线进行取像，并进行技术识别，获取船舶的吃水数据，并进行相应计算，得到船舶的最终吃水情况。当环境因素十分恶劣比如雾天、风浪等或者吃水线遭到损坏都将影响图像的识别，影响识别经度甚至出现算法的失效。五、声纳测量技术声纳测量是对水下的物体进行监测的有效方法。在航道维护工作中主要应用于水下地形测量、水下障碍物、沉船探测和水下工程设施测量。针对目前长江船舶的水下部分的主要外型尺度，结合现有的测量技术手段及设备、测量计算机软件的应用和开发、长江航道的自然条件特征等综合因素，目前主要有三种基于声纳船舶吃水动态检测方法:水底固定仰扫法、水底半浮仰扫法、水中固定侧扫法。但是目前国内外对于利用声纳技术对船舶吃水进行检测方法与系统的研究很少，且声纳装置种类繁多，现在尚没有检测船舶吃水的声纳装置与方法，主要有以下几种声纳检测装置:I)水底固定法水底固定法是将多个扫描声纳排成一排固定在水底，扫描声纳向水面发射探测波束扫描从声纳上方经过的船舶，形成船底壳的图像轮廓，从而判断船舶吃水深度。采用这种方式的优点是测量精度高.但是，这种方式应用于长江水上运输船舶吃水检测存在的问题是容易被江水中的游泥覆盖，或者被水草、水中垃圾遮蔽，且被覆盖、遮蔽后不容易清除，后期维护困难。2)可移动水底半浮式仰扫描检测法可移动水底半浮式仰扫描检测法是将扫描声纳架设在水中的飞鱼上，飞鱼在水中保持姿势平稳，声纳换能器垂直向上发射探测波束，当船舶从飞鱼上方经过时，扫描声纳形成船底壳的声纳图像，通过水底线缆传输到岸上的声纳处理中心进行分析。采用可移动水底半浮式仰扫描检测法的优点是检测点的设置方便灵活，便于维护。但测量过程中容易被水草、水中垃圾遮蔽，可靠性不高。3)水中固定侧扫描法水中固定侧扫描法是将侧扫声纳发射阵列和接受阵列分别安装在两座桥墩上，发射阵列与接收阵列是一一对应关系。当有船舶经过时，靠近水面部分发射声纳的信号被船舶遮挡无法到达接收阵列，根据可收到信号的声纳阵列的深度可以判断船舶吃水深度。这种方式的优点是安装时不影响航道通航，对航道水深没有特别要求，且维护保养方便。缺点如下:①该装置必须安装在桥梁桥墩或者航道两边的固定的建筑物上，在浅水航道上游难以找到合适的桥梁供安装;②当前长江上的桥梁跨度普遍很大，一般在10-SOOm之间，在如此大的桥梁跨度下，声纳阵列对准存在很大的难度;③在进行船舶吃水检测时，容易受到水中悬浮物如水草、塑料袋以及船舶航行时螺旋桨产生的气泡的影响。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述提到的现有的船舶吃水检测存在的缺点，提供一种船载式船舶吃水自动检测系统，其基于声纳技术实现测距，充分发挥声波在水中传导速度快、衰减慢的优势，克服光电、激光、红外、雷达等方式在水中快速衰减的问题。测距设备采用机动式部署，可以高效灵活的完成对被检测船舶吃水信息的测量，克服了固定式吃水检测装置部署困难、信号易被遮盖屏蔽、不利于后期维护等缺点。具体地，本专利技术提供一种船载式船舶吃水自动检测系统，其包括船载检测装置以及远程管理系统，所述船载检测装置设置在检测船上，用于获取被检测船舶的吃水数据，所述船载检测装置包括高密度声纳阵列、船间距测量装置、船舶定位装置、船舶自动识别装置、视频取证装置以及数据采集装置，所述高密度声纳阵列通过阵列安装机构安装在检测船上，所述船间距测量装置设置在所述声纳阵列附近，用于获取检测船与被检测船舶之间的距离，所述船舶定位装置用于获取检测船的定位信息，所述船舶自动识别装置用于获取被检测船舶的定位信息及尺度信息，所述视频取证装置用于获取被检测船舶的取证影像信息，所述数据采集装置用于获取被检测船舶的吃水相关数据。优选地，所述船舶定位装置、所述船舶自动识别装置以及所述视频取证装置分别设置在检测船的顶层甲板的合适位置，所述数据采集装置设置在检测船的驾驶甲板合适位置。优选地，所述高密度声纳阵列包括发射声信号的发射阵和接收反射回声信号的接收阵，所述发射阵发出一个垂直于航迹的扇形波束，所述接收阵接收回波信号，经延时或相移后后相加求和，形成几十个或者数百个相邻的波束。优选地，所述发射阵的扇形波束的开角为60°?150°，航迹方向的开角为0.5°?5。，所述接收阵形成的波束的开角为1°?3°，垂直于航迹的开角为0.5°?3°。优选地，所述视频取证装置，采用光电跟踪的方式获取被检测船舶影像，所述被检测船舶影像包括船艏图像、船名图像以及吃水尺图像，从被检测船舶影像中能够提取被检测船舶水尺呈现的吃水数据。优选地，所述远程管理系统包括远程管理船载系统、远程管理岸端中心系统和远程管理岸端管理系统，所述远程管理船载系统从检测船中获取被检船舶的相关检测数据，通过无线远程传输单元将数据传输至远程管理岸端中心系统，岸端中心系统对相关数据进行解析、存储并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船载式船舶吃水自动检测系统，其特征在于：其包括船载检测装置以及远程管理系统，所述船载检测装置设置在检测船上，用于获取被检测船舶的吃水数据，所述船载检测装置包括高密度声纳阵列、船间距测量装置、船舶定位装置、船舶自动识别装置、视频取证装置以及数据采集装置，所述高密度声纳阵列通过阵列安装机构安装在检测船侧面水线以下，所述船间距测量装置设置在所述声纳阵列附近，用于获取检测船与被检测船舶之间的距离，所述船舶定位装置用于获取检测船的定位信息，所述船舶自动识别装置，用于获取被检测船舶的定位信息及尺度信息，所述视频取证装置用于获取被检船舶取证影像信息，所述数据采集装置用于获取被检测船舶的吃水信息及相关辅助信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，刘怀汉，吕永祥，傅钢，颜昌平，
申请(专利权)人：武汉德尔达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42