一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统，包括设置在船舶上的GPS、罗经、5个惯性测量单元、2个测深仪和计算机，5个惯性测量单元分别设置在5个监测点处，5个监测点分别位于4个角点和船舶中心，2个测深仪分别设置在船舶的左前部和右后部，计算机接收GPS、罗经、5个惯性测量单元和2个测深仪的监测数据并进行以下处理：1)采用以下公式分别计算5个监测点处船底距海底的实时距离：ΔH＝h

【技术实现步骤摘要】
一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统


[0001]本专利技术涉及浅水区域沉船打捞船舶监测领域，特别是一种适用于浅水区域沉船打捞过程中船舶监测方法和系统。

技术介绍

[0002]大吨位沉船救助打捞，受深水海洋环境的影响，往往风大浪高、水流湍急，是世界沉船救助打捞领域的一个难题，鲜有成功实施的经典案例。传统的海难沉船救助打捞受制于海洋观测手段的匮乏，往往以工程人员的“经验积累”等主观感受作为施工思路，没有形成一整套科学合理的监测方法和参考评价体系。浅水区域沉船打捞相比深水区域更具挑战性，受制于水深，对于高位搁浅至浅滩或暗礁上的难船，大型打捞作业船舶受限于吃水无法正常进入，往往需要根据潮汐变化选择有限的作业窗口，对于施工作业船舶安全构成巨大威胁，国内对于浅水区域沉船打捞船舶综合监测方法尚无成熟经验借鉴，因此迫切需要一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统，保证施工作业安全，同时提高作业效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统，能够实时监测船舶运动状态并提供预警信息，保证打捞施工作业安全。
[0004]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统，包括设置在船舶上的GPS、罗经、5个惯性测量单元、2个测深仪和计算机，5个所述惯性测量单元分别设置在5个监测点处，5个监测点分别位于4个角点和船舶中心，2个所述测深仪分别设置在船舶的左前部和右后部，所述计算机接收所述GPS、所述罗经、5个所述惯性测量单元和2个所述测深仪的监测数据并进行以下处理：
[0005]1)采用以下公式分别计算5个监测点处船底距海底的实时距离：
[0006]ΔH＝h
‑
(H
‑
d)+heave
[0007]其中，ΔH为船底距海底的距离，H为船舶型深，d为测深仪安装高度，也是测深仪换能器底部到甲板面的距离，两个测深仪的安装高度相同，heave为船舶垂荡量，h为姿态改正后的水深，船舶各监测点位实时水深由测深仪测量水深结合各点位姿态数据进行计算：
[0008][0009][0010][0011][0012][0013]其中，h1、h2、h3、h4、h0分别为第一角点、第二角点、第三角点、第四角点和中心点位置姿态改正后的对应水深，h1'、h'2分别为船舶左前方和右后方测深仪测量的实时水深，α为每个监测角点的横摇(Roll)变化，β为每个监测角点的纵摇(Pitch)变化；L、W、H分别为船舶型长、型宽和型深；
[0014]2)预警：
[0015]预警信息包括：2.1)船舶偏离设计位置的阈值报警；2.2)船舶6个自由度分量阈值报警、三轴速度和加速度阈值报警；2.3)船舶各监测点位船底至海底实时距离阈值报警；各阈值报警信息通过计算机传输至指挥中心。
[0016]所述测深仪为单波束测深仪。
[0017]所述惯性测量单元采用S260光纤惯导组合航姿系统。
[0018]该系统采用无线网络进行数据传输和通讯。
[0019]本专利技术具有的优点和积极效果是：1)惯性测量单元多点位监测船舶运动情况，更准确反映船舶综合变化情况，各个监测点位均包括6个自由度和速度变化情况，对于浅水区作业船舶安全保障性更强；2)利用船头船尾两套单波束测深仪测量水深变化，根据多点运动监测模块改正信息，可以获得船舶不同吃水部位距离海底的准确距离，水深测量更准确，可为船舶提供安全预警信息，防止触底；3)所有监测数据通过局域网传输和共享，数据高度集成，便于协同指挥作业。
附图说明
[0020]图1为本专利技术应用的结构框图；
[0021]图2为本专利技术应用的监测设备安装布置图。
[0022]图中：101、第一惯性测量单元；102、第二惯性测量单元；103、第三惯性测量单元；104、第四惯性测量单元；105、中心惯性测量单元；201、左前测深仪；202、右后测深仪；301、施工船舶。
具体实施方式
[0023]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0024]一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统，包括设置在船舶上的GPS、罗经、5个惯性测量单元、2个测深仪和计算机，5个所述惯性测量单元分别设置在5个监测点处，5个监测点分别为4个角点和船舶中心，2个所述测深仪分别设置在船舶的左前部和右后部，所述计算机接收所述GPS、所述罗经、5个所述惯性测量单元和2个所述测深仪的监测数据并进行以下处理：
[0025]1)采用以下公式分别计算5个监测点处船底距海底的实时距离：
[0026]ΔH＝h
‑
(H
‑
d)+heave
[0027]其中，ΔH为船底距海底的距离，H为船舶型深，d为测深仪安装高度，也是测深仪换能器底部到甲板面的距离，两个测深仪的安装高度相同，heave为船舶垂荡量，h为姿态改正后的水深，船舶各监测点位实时水深由测深仪测量水深结合各点位姿态数据进行计算：
[0028][0029][0030][0031][0032][0033]其中，h1、h2、h3、h4、h0分别为第一角点、第二角点、第三角点、第四角点和中心点位置姿态改正后的对应水深，h1'、h'2分别为船舶左前方和右后方测深仪测量的实时水深，α为每个监测角点的横摇(Roll)变化，β为每个监测角点的纵摇(Pitch)变化；L、W、H分别为船舶型长、型宽和型深；
[0034]2)预警：
[0035]预警信息包括：2.1)船舶偏离设计位置的阈值报警；2.2)船舶6个自由度分量阈值报警、三轴速度和加速度阈值报警；2.3)船舶各监测点位船底至海底实时距离阈值报警；各阈值报警信息通过计算机传输至指挥中心。
[0036]在本实施例中，所述测深仪为单波束测深仪。所述惯性测量单元采用S260光纤惯导组合航姿系统。该系统采用无线网络进行数据传输和通讯。
[0037]本专利技术的应用：
[0038]请参阅图1和图2，本专利技术的应用采用以下步骤：
[0039]S1、在施工船舶301空旷位置安装高精度GPS和罗经，测量GPS和罗经在船体坐标系下的偏移，其中偏移量取可以选择全站仪测量或者米尺量取，正式施工前需要校准罗经，可以通过岸基测量或者测太阳校罗经，根据船舶等比例模型放样船舶任意一点准确位置信息；
[0040]S2、在施工船舶301第一角点安装第一惯性测量单元101，船舶301第二角点安装第二惯性测量单元102，船舶301第三角点安装第三惯性测量单元103，船舶301第四角点安装第四惯性测量单元104，船舶301中心安装中心惯性测量单元105；所述惯性测量单元监测船舶中心和四个角点的姿态运动情况，包括6个自由度分量，分别为垂荡(heave)、横荡(sway)、纵荡(surge)、纵摇(pitch)、横摇(roll)、艏摇(yaw)，同时获取各个监测点位的三轴速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于浅水区域打捞船舶的监测系统，其特征在于，包括设置在船舶上的GPS、罗经、5个惯性测量单元、2个测深仪和计算机，5个所述惯性测量单元分别设置在5个监测点处，5个监测点分别位于4个角点和船舶中心，2个所述测深仪分别设置在船舶的左前部和右后部，所述计算机接收所述GPS、所述罗经、5个所述惯性测量单元和2个所述测深仪的监测数据并进行以下处理：1)采用以下公式分别计算5个监测点处船底距海底的实时距离：ΔH＝h
‑
(H
‑
d)+heave其中，ΔH为船底距海底的距离，H为船舶型深，d为测深仪安装高度，也是测深仪换能器底部到甲板面的距离，两个测深仪的安装高度相同，heave为船舶垂荡量，h为姿态改正后的水深，船舶各监测点位实时水深由测深仪测量水深结合各点位姿态数据进行计算：水深，船舶各监测点位实时水深由测深仪测量水深结合各点位姿态数据进行计算：水深，船舶各监测点位实时水深由测深仪测量水深结合各点位姿态数据进行计算：水深，船舶各监测点位实时水深由测深仪测量水深结合各点位...

【专利技术属性】
技术研发人员：库安邦，田春和，隋海琛，孟范伟，秦建，柳义成，于小刚，刘芝波，雷鹏，王文杰，郝建录，东旭华，史耀凡，李治朋，赵靓，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：