一种船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种船舶姿态及吃水测量装置，所述装置主要由采集及控制器连接四个液位传感器组成，采集及控制器可以利用四个液位传感器采集到的吃水数据计算出船舶的姿态和吃水值，并换算当前装载量，给船舶的配载提供参考，通用性好、精度高、可靠性高。本发明专利技术还公开一种船舶姿态及吃水测量装置的测量方法。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法
本专利技术涉及一种船舶测量
，尤其涉及一种船舶姿态及吃水测量装置。
技术介绍
汽渡船是一种从事短途车载旅客、货物运输的特种船舶，随江苏、安徽、湖北等省相继实施沿江大开发战略，汽车渡运的需求不断上升，长江沿岸渡线日趋密集，渡船数量、航次不断增加。由于汽渡是根据车辆车型配载，不能有效掌握车辆实际载重量，易因车辆超载严重造成汽渡船超载或偏载，而超载和偏载的汽渡船容易发生碰撞、触损、搁浅等事件和险情，会严重威胁着人民群众的生命财产安全。因此需要监测汽渡船的吃水量以防超载，以及监测汽渡船的姿态以防偏载。关于船舶吃水的测量，已有的文献的常规思路都是采用先进的测量传感器，如采用电子标尺、激光测距仪、视频处理装置等，如专利技术专利申请200610125366.7公开的一种船舶电子吃水监测系统，再如专利技术专利申请200910305821.5公开的船舶吃水超限预警系统及预警方法。而关于船舶姿态的测量已有的文献是采用精度更高的电子罗盘，如专利技术专利申请200910305821.5公开的一种远程船舶姿态测量显示仪。然而，上述技术无法同时监测船舶的吃水量和姿态，通用性差，当在汽渡船上同时安装上述的吃水测量装置和姿态测量装置时，成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通用性好、成本较低的船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法，能够同时监测船舶的吃水量和姿态，以对船舶的配载提供参考。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种船舶姿态及吃水测量装置，包括四个液位传感器、电源模块和采集及控制器，所述四个液位传感器均与所述电源模块和所述采集及控制器相连，所述电源模块还与采集及控制器相连；其中，所述四个液位传感器分散布置在船舶的横向中轴线两侧，且其中的两个液位传感器分别安装在所述船舶的船艏左、右舷位置，另外两个液位传感器分别安装在所述船舶的船尾左、右舷位置。进一步的，所述的船舶姿态及吃水测量装置还包括RS485通讯电路和LCD显示单元，所述RS485通讯电路与所述LCD显示单元、所述采集及控制器均双向相连。进一步的，所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的位置关于所述船舶的纵向中轴线对称，且所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的连线平行于所述横向中轴线；所述船艏左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船艏左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线；所述船尾左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船尾左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线。本专利技术还提供一种上述的船舶姿态及吃水测量装置的测量方法，包括以下步骤：首先，电源模块分别给四个液位传感器和采集及控制器供电，所述采集及控制器根据所述四个液位传感器的布置，获得所述船舶的船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角：接着，所述采集及控制器根据从所述四个液位传感器接收的采集信号，判断所述四个液位传感器中是否有液位传感器发生故障，若所述四个液位传感器均正常，则所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把所述四个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若其中有一个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器将故障的液位传感器剔除，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把剩余三个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若至少两个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器停止所有传感器的测量，并发出故障信号；然后，所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的吃水值得到所述船舶的平均吃水值；接着，所述采集及控制器根据平均吃水值和静水力曲线，计算所述船舶的装载时排水量和空载排水量，进而获得所述船舶当前的装载量。进一步的，所述船舶的船艏横倾角αb＝arctg((Hm1-Hm3)/(bbp+bbs))；所述船舶的船尾横倾角αs＝arctg((Hm2-Hm4)/(bsp+bss))；所述船舶的右舷纵倾角βs＝arctg((Hm1-Hm2)/(ds)；所述船舶的左舷纵倾角βp＝arctg((Hm3-Hm4)/dp)；其中，bbp、bbs分别为所述船艏左、右舷的两个液位传感器到所述船舶的横向中轴线的距离，bsp、bss分别为所述船尾左、右舷的两个液位传感器到所述横向中轴线的距离，ds为分别为所述船舶的横向中轴线一侧的两个液位传感器之间的距离，dp为所述船舶的横向中轴线另一侧的两个液位传感器之间的距离，Hm1、Hm2、Hm3、Hm4分别为所述船艏右舷、船尾右舷、船艏左舷以及船尾左舷的四个液位传感器的吃水值。进一步的，所述四个液位传感器均正常时，所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝(αb+αs)/2，纵倾角β＝(βp+βs)/2；所述采集及控制器将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值Hm1修正到所述横向中轴线上后变为Hbs＝Hm1/cosα-bbssinα；所述采集及控制器将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值Hm2修正到所述横向中轴线上后变为Hss＝Hm2/cosα-bsssinα；所述采集及控制器将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值Hm3修正到所述横向中轴线上后变为Hbp＝Hm3/cosα-bbpsinα；所述采集及控制器将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值Hm4修正到船舶的横向中轴线上后变为Hsp＝Hm4/cosα-bspsinα；获得所述船艏的吃水值Hb＝(Hbs+Hbp)/2；获得所述船尾吃水值Hs＝(Hss+Hsp)/2。进一步的，若只有所述船艏右舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝αs，纵倾角β＝βp，并将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值Hm2修正到所述横向中轴线上后变为Hss＝Hm2/cosα-bsssinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值Hm3修正到所述横向中轴线上后变为Hbp＝Hm3/cosα-bbpsinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值Hm4修正到船舶的横向中轴线上后变为Hsp＝Hm4/cosα-bspsinα，并获得所述船艏的吃水值Hb＝Hbp，所述船尾吃水值Hs＝(Hss+Hsp)/2，其中，αs为所述船尾的横倾角，βp为所述左舷的纵倾角；若只有所述船尾右舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝αb，纵倾角β＝βp，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值Hm1修正到所述横向中轴线上后变为Hbs＝Hm1/cosα-bbssinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值Hm3修正到所述横向中轴线上后变为Hbp＝Hm3/cosα-bbpsinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值Hm4修正到船舶的横向中轴线上后变为Hsp＝Hm4/cosα-bspsinα，并获得所述船艏的吃水值Hb＝(Hbs+Hbp)/2，所述船尾吃水值Hs＝Hsp，其中，αb为所述船艏的横倾角，βp为所述左舷的纵倾角；若只有所述船艏左舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝αs，纵倾角β＝βs，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值Hm1修正到所述横向中轴线上后变为Hbs＝Hm1/cosα-bbss本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，包括四个液位传感器、电源模块和采集及控制器，所述四个液位传感器均与所述电源模块和所述采集及控制器相连，所述电源模块还与采集及控制器相连；所述四个液位传感器分散布置在船舶的横向中轴线两侧，且其中的两个液位传感器分别安装在所述船舶的船艏左、右舷位置，另外两个液位传感器分别安装在所述船舶的船尾左、右舷位置。

【技术特征摘要】
1.一种船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，包括四个液位传感器、电源模块和采集及控制器，所述四个液位传感器均与所述电源模块和所述采集及控制器相连，所述电源模块还与采集及控制器相连；所述四个液位传感器分散布置在船舶的横向中轴线两侧，且其中的两个液位传感器分别安装在所述船舶的船艏左、右舷位置，另外两个液位传感器分别安装在所述船舶的船尾左、右舷位置。2.如权利要求1所述的船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，还包括RS485通讯电路和LCD显示单元，所述RS485通讯电路与所述LCD显示单元、所述采集及控制器均双向相连。3.如权利要求1所述的船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的位置关于所述船舶的纵向中轴线对称，且所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的连线平行于所述横向中轴线；所述船艏左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船艏左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线；所述船尾左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船尾左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线。4.一种权利要求1至3中任一项所述的船舶姿态及吃水测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，电源模块分别给四个液位传感器和采集及控制器供电，采集及控制器根据所述四个液位传感器的布置，获得所述船舶的船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角：接着，所述采集及控制器根据从所述四个液位传感器接收的采集信号，判断所述四个液位传感器中是否有液位传感器发生故障，若所述四个液位传感器均正常，则所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把所述四个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若其中有一个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器将故障的液位传感器剔除，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把剩余三个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若至少两个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器停止所有传感器的测量，并发出故障信号；然后，所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的吃水值得到所述船舶的平均吃水值；接着，所述采集及控制器根据平均吃水值和静水力曲线，计算所述船舶的装载时排水量和空载排水量，进而获得所述船舶当前的装载量。5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述船舶的船艏横倾角αb＝arctg((Hm1-Hm3)/(bbp+bbs))；所述船舶的船尾横倾角αs＝arctg((Hm2-Hm4)/(bsp+bss))；所述船舶的右舷纵倾角βs＝arctg((Hm1-Hm2)/(ds)；所述船舶的左舷纵倾角βp＝arctg((Hm3-Hm4)/dp)；其中，bbp、bbs分别为所述船艏左、右舷的两个液位传感器到所述船舶的横向中轴线的距离，bsp、bss分别为所述船尾左、右舷的两个液位传感器到所述横向中轴线的距离，ds为分别为所述船舶的横向中轴线一侧的两个液位传感器之间的距离，dp为所述船舶的横向中轴线另一侧的两个液位传感器之间的距离，Hm1、Hm2、Hm3、Hm4分别为所述船艏右舷、船尾右舷、船艏左舷以及船尾左舷的四个液位传感器的吃水值。6.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述四个液位传感器均正常时，所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝(αb+αs)/2，纵倾角β＝(βp+βs)/2；所述采集及控制器将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值Hm1修正到所述横向中轴线上后变为Hbs＝Hm1/cosα-bbssinα；所述采集及控制器将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值Hm2修正到所述横向中轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓强，吴飞，丁建军，万振刚，赵强，袁文华，
申请(专利权)人：江苏科技大学，江苏舾普泰克自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32