一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统，包括安装在航道一侧的调制发射部、安装在航道另一侧的解调接收部以及上位机；所述调制发射部包括反馈信号接收模块、初扫/精扫驱动信号调制模块以及发射端超声波换能器模块；所述解调接收部包括接收端超声波换能器模块、解调放大模块、模数转换模块、声同步检测模块、初扫有无船舶经过判断模块、精扫数据接收处理模块、吃水数据传输模块、反馈信号发射模块。本发明专利技术先通过初扫检测出此时刻船舶底部大致所在范围，然后通过精扫进行准确测量船舶最大吃水值。减少了一次船舶吃水测量所需的时间，同时能够短时间采集较多组船舶吃水数据，提高了测量精度，解决了最大吃水测量值提升到4.5m以上的难题。4.5m以上的难题。4.5m以上的难题。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统


[0001]本专利技术涉及船舶检测
，具体而言，尤其涉及一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统。

技术介绍

[0002]在长江经济带建设的良好契机下，沿江经济得以迅速发展，对长江水运通道尤其是运输船舶过闸的需求也在快速增长中。在当前环境下，展开进一步提升船闸通过能力的研究十分必要。而目前，三峡船闸的日均运行闸次和单闸次过闸船舶艘次已经难以提高，因此，科学合理的挖掘船舶吃水深度潜力，进一步提高单闸次货物通过量，成为提高船闸通过能力的重要途径之一。
[0003]受长江干线船型标准化政策和市场机制的影响，申报过闸的船舶大型化趋势日益明显，船舶型深、满载吃水也越来越大。据统计，近年申报过闸的船舶中，满载吃水超过4.8m的船舶占船舶总量的18％，满载吃水超过4.5m的船舶占船舶总量的32％，满载吃水超过4.3m的船舶占船舶总量的40％，过闸船舶有提升装载至4.5m的需求。而目前已有的吃水检测系统中，仰扫系统需要停航检修，检修困难；侧扫系统采用多路传感器从上往下按时间顺序一一对应收发方式，适合船舶吃水测量深度在1.8m左右，而对于4.5m吃水测量，存在测量时间长、采集数组少、测量精度不够等问题。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的不足，本专利技术提供一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统。采用初扫和精扫相结合的自适应跟踪船舶吃水检测方式，先通过初扫检测出此时刻船舶底部大致所在范围，然后通过精扫进行准确测量船舶最大吃水值。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统，包括安装在航道一侧的调制发射部、安装在航道另一侧的解调接收部以及上位机；
[0007]所述调制发射部包括反馈信号接收模块、初扫/精扫驱动信号调制模块以及发射端超声波换能器模块，所述发射端超声波换能器模块包括纵向均匀设置的若干个超声波发射传感器阵列，每个超声波发射传感器阵列包括一个初扫超声波发射传感器和若干精扫超声波发射传感器；
[0008]所述解调接收部包括接收端超声波换能器模块、解调放大模块、模数转换模块、声同步检测模块、初扫有无船舶经过判断模块、精扫数据接收处理模块、吃水数据传输模块、反馈信号发射模块，所述接收端超声波换能器模块包括纵向均匀设置的若干个超声波接收传感器阵列，每个超声波接收传感器阵列包括一个初扫超声波接收传感器和若干精扫超声波接收传感器，初扫超声波发射传感器与初扫超声波接收传感器一一对应，精扫超声波发射传感器与精扫超声波接收传感器一一对应；
[0009]工作时，首先由初扫/精扫驱动信号调制模块控制超声波发射传感器阵列中的初
扫超声波发射传感器发送超声波信号，如果反馈信号接收模块接收到由初扫超声波接收传感器反馈的完整初扫信号，则判断没有船舶通过，否则根据反馈信号接收模块接收到的部分初扫信号确定船舶吃水深度的范围，启动该范围内的精扫超声波发射传感器发送超声波信号，并根据反馈信号接收模块接收到的部分初精扫信号确定船舶吃水深度的准确值。
[0010]进一步地，所述初扫/精扫驱动信号调制模块接收到反馈信号接收模块发送来的反馈信号后，判断进行初扫信号调制或者精扫信号调制，随后进行相应的PWM调制产生电压信号发送给对应的发射端超声波传感器。
[0011]进一步地，所述解调放大模块对接收端超声波换能器模块传来的电信号进行信号放大、整流和检波。
[0012]进一步地，模数转换模块接收到解调放大模块发送来的模拟量后进行数字化处理。
[0013]进一步地，所述声同步检测模块用于在接收到模数转换模块转换完成的数据后，对调制发射部和解调接收部进行时钟同步。
[0014]进一步地，所述初扫有无船舶经过判断模块用于在时钟同步后判断有无船舶经过，当无船舶经过时给反馈信号发射模块反馈一个初扫信号并给吃水数据传输模块发送一帧无传感器遮挡数据，当有船舶经过时给反馈信号发射模块反馈一个精扫信号同时使能精扫数据接收处理模块。
[0015]进一步地，所述精扫数据接收处理模块用于在有船舶经过时，根据精扫信号特征，使能接收端超声波换能器模块接收相应精扫数据进行处理，处理完成后将数据打包成一帧发送给吃水数据传输模块并且给反馈信号发射模块一个初扫信号。
[0016]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0017]本专利技术提供的一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统，采用反馈系统，初扫信号和精扫信号相结合的工作方式，实现由解调接收部分发出反馈信号实时控制调制发射部分。先通过初扫检测出此时刻船舶底部大致所在范围，然后通过精扫进行准确测量船舶最大吃水值。可以在一次吃水测量过程中，用较少传感器测量测量较大的船舶吃水值。减少了一次船舶吃水测量所需的时间，同时能够短时间采集较多组船舶吃水数据，提高了测量精度，解决了最大吃水测量值提升到4.5m以上的难题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统结构示意图。
[0020]图2为本专利技术发射端超声波换能器模块结构示意图。
[0021]图3为本专利技术接收端超声波换能器模块结构示意图。
[0022]图4为本专利技术自适应跟踪船舶的吃水检测系统工作流程示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0024]如图1
‑
4所示，本专利技术提供了一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统，具体包括：反馈信号接收模块1、初扫/精扫驱动信号调制模块2、发射端超声波换能器模块3、接收端超声波换能器模块4、解调放大模块5、模数转换模块6、声同步检测模块7、初扫有无船舶经过判断模块8、精扫数据接收处理模块9、吃水数据传输模块10、反馈信号发射模块11。其中，反馈信号接收模块1、初扫/精扫驱动信号调制模块2、发射端超声波换能器模块3安装于航道左侧由FPFA进行控制作为调制发射部。接收端超声波换能器模块4、解调放大模块5、模数转换模块6、声同步检测模块7、初扫有无船舶经过判断模块8、精扫数据接收处理模块9、吃水数据传输模块10、反馈信号发射模块11安装于航道右侧由FPGA进行控制作为解调接收部。
[0025]调制发射部分先检测解调接收部分发来的反馈信号：当反馈信号是初扫信号时，调制发射部分完成一次初扫超声波发送，解调接收部分进行有无船舶经过判断，无船舶经过时给调制发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统，其特征在于，包括安装在航道一侧的调制发射部、安装在航道另一侧的解调接收部以及上位机；所述调制发射部包括反馈信号接收模块、初扫/精扫驱动信号调制模块以及发射端超声波换能器模块，所述发射端超声波换能器模块包括纵向均匀设置的若干个超声波发射传感器阵列，每个超声波发射传感器阵列包括一个初扫超声波发射传感器和若干精扫超声波发射传感器；所述解调接收部包括接收端超声波换能器模块、解调放大模块、模数转换模块、声同步检测模块、初扫有无船舶经过判断模块、精扫数据接收处理模块、吃水数据传输模块、反馈信号发射模块，所述接收端超声波换能器模块包括纵向均匀设置的若干个超声波接收传感器阵列，每个超声波接收传感器阵列包括一个初扫超声波接收传感器和若干精扫超声波接收传感器，初扫超声波发射传感器与初扫超声波接收传感器一一对应，精扫超声波发射传感器与精扫超声波接收传感器一一对应；工作时，首先由初扫/精扫驱动信号调制模块控制超声波发射传感器阵列中的初扫超声波发射传感器发送超声波信号，如果反馈信号接收模块接收到由初扫超声波接收传感器反馈的完整初扫信号，则判断没有船舶通过，否则根据反馈信号接收模块接收到的部分初扫信号确定船舶吃水深度的范围，启动该范围内的精扫超声波发射传感器发送超声波信号，并根据反馈信号接收模块接收到的部分初精扫信号确定船舶吃水深度的准确值。2.根据权利要求1所述的一种自适应跟踪船舶的吃水检测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊木地，黄宝祥，刘然举，付红建，林意涵，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：