一种智能船舶液舱液位无线监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种智能船舶液舱液位无线监控系统，该系统包含：位于船舶液舱上部的超声波液位计，用于减少干扰回波的导波管、无线中继模块、中心计算机和岸上数据中心；工作时，超声波液位计向液面发射超声波，超声波传至液面后返回至超声波液位计，其根据自身记录的发射和接收的时间间隔，进行液位信息的换算，随后将换算的液位信息以串行信号的方式由无线中继模块传至中心计算机，中心计算机将所述液位信息进行处理、记录，得到液舱液位信息，再将液舱液位信息发送到岸上数据中心进行记录存储。其优点是：将超声波液位计、导波管等相结合，构建了一种智能船舶液舱液位无线监控系统，推动了智能机舱的发展，也为船舶智能航行提供了一个更便捷的方式。

An intelligent wireless monitoring system for liquid tank level of ships

【技术实现步骤摘要】
一种智能船舶液舱液位无线监控系统
本技术涉及电子和通信
，具体涉及一种智能船舶液舱液位无线监控系统。
技术介绍
船舶智能化已成为船舶制造与航运领域发展的必然趋势，中国船级社(CCS)基于国内外智能船舶应用经验和未来船舶的发展方向于2015年制定了《智能船舶规范》，提出智能船舶功能可分为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台，其中智能机舱在船舶整体智能化设计当中始终占有重要的一席之地。随着科学技术的飞速发展，新的设备以及船舶智能系统设计思路层出不穷，机舱智能化几乎已经成为现代船舶的“标配”。但是，在实际工作时，船舶液舱例如燃料储油罐内部的液位工况十分复杂，燃料的物理特性不仅随产地变化，而且和气候也有极大的关系；同时，罐内的压力变化，弥漫的水蒸气、各种油基类挥发气体也对液位测量的准确性产生很大的影响，另外，船舶在行驶中产生的颠簸也会对燃料储油罐内部的液位测量产生一些不良影响。通常都是采用超声波回波测距原理来测试液舱的液位，但是因为超声波是散射波，超声波探头具有一定的波束角，在较低液位时，液面面积变小，露出油面的盘管和拉筋对超声波具有很强的回波反射，从而使超声波液位计读数产生较大的误差。通常情况下，燃料储油罐内的液体在常温状态下流动性较差，不易抽取，抽油机在抽油时，需对原油进行加热以降低其粘度，从而获得良好的流动性，降低抽油阻力。因此油罐内的水蒸气地成为不可小视的干扰源，当水蒸气聚集在超声波探头下方时，液位计的输出经常会有“虚高”现象发生，同时罐内的沸点较低的挥发类物质，由于加热而形成的烟气也会对液位检测产生明显的干扰。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种智能船舶液舱液位无线监控系统，本技术利用超声波回波测距原理，将超声波液位计、导波管、无线中继模块、中心计算机及岸上数据中心相结合，将超声波液位计测得的液位信息通过无线中继模块发送给船舶中心计算机，从而进一步发送给岸上数据中心；其中，超声波液位计主要通过处理超声波脉冲发出，遇到液面返回后的时间差来测量液高，无线中继模块负责将测得的液位信息发送给船舶中心计算机中的管理软件，船舶中心计算机管理软件负责对收集到的数据进行处理、记录以及进一步将处理过的信息发送到陆上数据中心进行记录，本技术的智能船舶液舱液位无线监控系统，推动了智能机舱的发展，也为船舶智能航行提供了一个更便捷的方式。为了达到上述目的，本技术通过以下技术方案实现：一种智能船舶液舱液位无线监控系统，包含：超声波液位计，位于液舱的液面上方，其向液面发射超声波，超声波传至液面后返回至所述超声波液位计，所述超声波液位计根据自身记录的发射和接收的时间间隔，进行液位信息的换算并以串行信号的方式发出；用于减少干扰回波的导波管，套设在所述超声波液位计下端；无线中继模块，接收所述超声波液位计发出的串行信号；中心计算机，位于液舱外部，接收所述无线中继模块发出的串行信号进行处理、记录，得到液舱液位信息；岸上数据中心，接收所述中心计算机发出的液舱液位信息，将所述液舱液位信息记录存储。优选地，所述导波管为一刚性的、内壁光滑的圆筒，其内径大于所述超声波换能器直径，其长度接近液舱的高度，上端焊装在与液舱冒口相配的法兰上，下端没入最低液位以下。优选地，所述导波管为双导波管结构，所述双导波管结构为一外侧导波管内装入一同轴导波管，所述外侧导波管与所述同轴导波管上端平齐，同轴导波管长度小于外侧导波管。优选地，所述超声波液位计包含：将电信号转化成声信号的超声波换能器，向液面发射超声波，超声波传至液面后返回至所述超声波换能器；控制器，与所述超声波换能器连接，记录所述超声波换能器发射及接收超声波的时间间隔，所述控制器根据时间间隔信息及船舱温度信息进行液位信息的换算并将其以串行信号的方式发出。优选地，所述超声波换能器包含：将电信号转化为声信号的压电式换能器和接收所述声信号的收发器；所述收发器包含：超声波发射脉宽控制电路，接收所述压电式换能器传来的声信号，将所述声信号以超声波的形式向液面发射，超声波经液面返回后传至所述收发器的一回波信号检波电路；回波信号检波电路，接收经液面返回的超声波；信号处理电路，与所述回波信号检波电路连接，将所述回波信号检波电路接收的超声波放大、比较、微分，在所述控制器的D触发器形成尖脉冲信号，该尖脉冲信号经D触发器整形得到一个下跳变的窄脉冲，所述窄脉冲传到所述控制器的单片微机；所述单片微机通过所述超声波发射脉宽控制电路和回波信号检波电路记录的超声波发射及接收的时间间隔进行液位信息的换算，并将换算的液位信息以串行信号的方式发出。优选地，所述超声波换能器还包含用于减小温度影响的温度补偿电路；所述温度补偿电路的电子元件包含一热敏电阻。优选地，所述无线中继模块包含：从机部分，其位于靠近油舱位置，接收所述超声波液位计传来的串行信号，将所述串行信号传输给所述主机部分；主机部分，其位于靠近所述中心计算机位置，接收所述从机部分传来的串行信号，将所述串行信号发送给所述中心计算机。优选地，所述超声波液位计置于液舱平面的几何中心位置。本技术与现有技术相比具有以下优点：(1)本技术的智能船舶液舱液位无线监控系统，将超声波液位计、导波管、无线中继模块、中心计算机及岸上数据中心相结合，实现了机舱智能化，推动了智能机舱的发展，也为船舶智能航行提供了一个更便捷的方式；(2)本技术的智能船舶液舱液位无线监控系统，采用导波管结构，使得超声波只能在管内传播和反射，大大降低了无用回波的干扰，同时由于导波管相对封闭，也在一定程度上杜绝了蒸气给超声波液位计造成的“虚高”干扰，进一步增加了液位信息测量的准确性；(3)本技术的智能船舶液舱液位无线监控系统，可通过提高超声波的强度或降低超声波换能器的功率来增强超声波回波测距的准确性，增加了液位信息测量的准确性。附图说明图1为本技术的智能船舶油量无线监控系统的整体框图；图2为本技术的超声波液位计工作原理图；图3为本技术的导波管示意图；图4为本技术的中心计算机管理软件的界面图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本技术做进一步阐述。如图1所示，为本技术的一种智能船舶油量无线监控系统的整体框图，该装置包含：位于船舶液舱上部的超声波液位计，套设在所述超声波液位计下端用于减少干扰回波的导波管，无线中继模块，位于油舱外部的中心计算机和岸上数据中心。工作时，所述超声波液位计向液面发射高频脉冲声波即超声波，超声波传至液面后返回至所述超声波液位计，所述超声波液位计根据自身记录的发射和接收的时间间隔，进行液位信息的换算，随后将换算的液位信息以串行信号的方式由所述无线中继模块传至所述中心计算机，所述中心计算机将所述液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能船舶液舱液位无线监控系统，其特征在于，包含：/n超声波液位计，位于液舱的液面上方，其向液面发射超声波，超声波传至液面后返回至所述超声波液位计，所述超声波液位计根据自身记录的发射和接收的时间间隔，进行液位信息的换算并以串行信号的方式发出；/n用于减少干扰回波的导波管，套设在所述超声波液位计下端；/n无线中继模块，接收所述超声波液位计发出的串行信号；/n中心计算机，位于液舱外部，接收所述无线中继模块发出的串行信号进行处理、记录，得到液舱液位信息；/n岸上数据中心，接收所述中心计算机发出的液舱液位信息，将所述液舱液位信息记录存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能船舶液舱液位无线监控系统，其特征在于，包含：
超声波液位计，位于液舱的液面上方，其向液面发射超声波，超声波传至液面后返回至所述超声波液位计，所述超声波液位计根据自身记录的发射和接收的时间间隔，进行液位信息的换算并以串行信号的方式发出；
用于减少干扰回波的导波管，套设在所述超声波液位计下端；
无线中继模块，接收所述超声波液位计发出的串行信号；
中心计算机，位于液舱外部，接收所述无线中继模块发出的串行信号进行处理、记录，得到液舱液位信息；
岸上数据中心，接收所述中心计算机发出的液舱液位信息，将所述液舱液位信息记录存储。


2.如权利要求1所述的智能船舶液舱液位无线监控系统，其特征在于，
所述导波管为一刚性的、内壁光滑的圆筒，其内径大于所述超声波换能器直径，其长度接近液舱的高度，上端焊装在与液舱冒口相配的法兰上，下端没入最低液位以下。


3.如权利要求1所述的智能船舶液舱液位无线监控系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博洋，李杨灏，
申请(专利权)人：郑博洋，
类型：新型
国别省市：上海;31