一种船舶水尺计重无人船及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种船舶水尺计重无人船及其使用方法，包括无人船主体，所述无人船主体的内壁设置有无人船处理器、GPS模块、信号接收器、锂电池、电源开关、电机驱动模块、驱动电机，所述驱动电机设置有两组，且两组所述驱动电机均固定连接螺旋桨，所述无人船主体的顶部安装有无线摄像头，所述无人船主体的顶部设置有检修门。本发明专利技术中，无人船在船舶水尺中的应用，解决了传统水尺计重中的效能低、安全性差及准确性不强等问题，无人船以续航长，较无人机、激光测距等有较好的驾驶和操作，且其经济实用，维护保养简单，能够高效的进行船舶水尺计重工作，经实验测试，无人船较人工观测水尺方式，效能提高34％以上。能提高34％以上。能提高34％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶水尺计重无人船及其使用方法


[0001]本专利技术涉及水尺计重
，特别是涉及一种船舶水尺计重无人船及其使用方法。

技术介绍

[0002]水尺计重是船舶运输大宗散装货物计量重量的方法，当前国际贸易中已广泛应用于大宗散货的计重。船舶水尺差异1公分，就导致货物近100吨的货量差异。水尺读数是水尺计重的重要环节，其读数是否准确，作业模式是否高效，直接影响水尺数据和国内收货人的切身利益。
[0003]针对传统水尺计重中工作强度大、安全性差，效率低等问题，现有基于激光测距的船舶吃水深度检测系统，需经换算才可得出船舶吃水值，易引入误差，且该系统未考虑低温、浪大等使用环境，具有局限性。现有无人机在水尺鉴重中的应用，无人机使水尺计重多了备选方案，但是其售价高、续航短，且大风、下雨等天气不能作业等原因，使用受制较大。
[0004]由此看出，无人机、激光测距尚不能完全解决问题，当前大宗散货数重量鉴定仍以传统人工目测水尺方式为主，究其原因主要为该方式被普遍认可，且成本低、操作简单，但是存在效率低下、准确性不高等问题。为改变现状，且有效提高效能和准确度，把无人船设为研究对象。无人船具有技术成熟、续航长、维护成本低等特点被广泛应用于水产养殖、水质监测等行业，但是在船舶水尺计重领域鲜有提及，为有效解决上述传统水尺计重存在的问题，现一种船舶水尺计重无人船及其使用方法，为水尺计重提供备选方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种船舶水尺计重无人船及其使用方法，解决了传统水尺计重中的效能低、安全性差及准确性不强等问题，无人船以续航长，较无人机、激光测距等有较好的驾驶和操作，且其经济实用，维护保养简单。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的方案如下：一种船舶水尺计重无人船，包括无人船主体，所述无人船主体的内壁设置有无人船处理器、GPS模块、信号接收器、锂电池、电源开关、电机驱动模块、驱动电机，所述驱动电机设置有两组，且两组所述驱动电机均固定连接螺旋桨，所述无人船主体的顶部安装有无线摄像头，两组所述驱动电机与电机驱动模块信号连接，所述信号接收器与无人船处理器信号连接，所述无人船处理器与GPS模块、电机驱动模块信号连接。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0008]进一步，所述无人船主体的外壁均匀安装有激光雷达，且激光雷达与无人船处理器信号连接。
[0009]进一步，所述无人船主体的无人船处理器通过信号接收器信号连接有手持遥控，手持遥控通过无线控制模块构成遥感系统，该模块由无线发射和接收模块两部分组成，手持遥控可通过无人船处理器控制电机驱动模块调节两组驱动电机的转速。
[0010]进一步，所述无线摄像头的底部设置有遥控电动云台，且外壁设置有透明防水保护罩。
[0011]进一步，所述无人船主体的外壁设置为全密封防水外壳且顶部设置有检修门。
[0012]进一步，两组所述螺旋桨为厚度为2mm的三叶正反浆，孔径为4mm，直径为4cm，正反浆搭配使用。
[0013]进一步，所述锂电池与无人船处理器、GPS模块、信号接收器、电源开关、电机驱动模块、驱动电机和无线摄像头电线连接，并均由锂电池供电。
[0014]一种船舶水尺计重无人船的使用方法，该使用方法包括以下步骤：
[0015]S1：岸基站人员通过手持遥控器与信号接收器信号连接，通过电机驱动模块控制驱动电机驱动螺旋桨带动无人船主体行驶，在肉眼、无线摄像头和激光雷达的配合下进行避障，两组所述螺旋桨正反桨搭配使用，使得无人船主体能够实现前进、后退、左转和右转操作，直至无人船行驶至水尺标志处，手持遥控器与信号接收器的参数如下所示；
[0016][0017]S2：无线摄像头将拍摄角度调节至船舶水尺标记位于屏幕中间位置，并占整个画幅的三分之一，拍摄水尺视频2～3分钟；
[0018]S3：图像处理、水尺计重数据处理及录制保存，水尺图像若识别则无线传至岸基站处并算出水尺数据，若未识别则重新录制；
[0019]S4：水尺计重数据处理；
[0020]S5：识别计算成功即调节无人机行驶至下一水尺观测点，水尺观测点在；
[0021]S6：观测完毕后控制无人船回港。
[0022]进一步，S4中水尺计重数据处理包括以下步骤：
[0023]S1：排水量计算，排水量的计算依据拱陷校正后的平均吃水；
[0024]S2：计算相应排水量，根据拱陷校正后平均吃水D/M，在船舶排水量表上查算相应的排水量，在图表中查找最近接D/M的吃水点，其对应的排水量或载重量数作为基数；
[0025]S3：排水量的纵倾校正，当船舶产生纵倾时，由于此时吃水线和平浮时不一样，其船艏和船艉部分所增减的出水、入水体积也不一样，如果按平浮状态的排水量表查算，显然与实际排水量不符。因此必须对前述查算的相应排水量进行校正，以计算出纵倾校正后的排水量。本文的校正方法采用国际上通用的根本氏校正公式。它是两项公式之和，见公式(1)和(2)
[0026][0027]式中：δΔ1为排水量的第一项纵倾校正值，t；T
C
为校正后船舶吃水差，m；X
f
为D/M处
漂心距船舯距离，m；TPC为D/M相应处的每厘米吃水吨数，t；LBP为船舶为艏垂线到艉垂线的距离，m。
[0028][0029]式中：δΔ2为排水量的第二项纵倾校正值，t；为D/M处纵倾力矩变化率。
[0030]综上所述，纵倾校正后，船舶总的排水量就为公式(3)：
[0031]Δ3＝Δ1+δΔ1+δΔ
2 (3)
[0032]式中：Δ3为纵倾校正后的排水量；
[0033]S4：货物重量计算，检验员经排水量经港水密度校正、压载水的测量和计算、淡水和燃油的测量和计算等过程后，将有关数据代入公式(4)进行计算，最终得出无人船看水尺后货物的总重量。
[0034]货物重量的计算公式：
[0035][0036]式中：W
L
为装货重量，t；W
D
为卸货重量，t；A为装或卸前校正的排水量，t；a为装或卸前船用物料及其他货物等的总重量，t；B为装或卸货后校正后的排水量，t；b为装或卸货后船用物料及其他货物等的总重量，t；
[0037]S5：试验测试，识别计算成功即调节无人机行驶至下一水尺观测点，水尺观测点在在规定时间内有序随机选择其中10艘次船舶的外挡艏、舯、艉任一处为水尺观测目标。为确保测试数据可信，测试时，分成两组并同时进行，并做好完成时间记录，第一组为使用无人船观测水尺，第二组为传统水尺计重作业目测方式进行。目测水尺精度公制为0.01m，无人船则为0.001m。水尺对比测试见表1，时效性对比测试见表示2。
[0038]表1无人船与人工观测方法测试数据
[0039][0040]表2工作时效测试数据
[0041][0042][0043]无人船较人工观测水尺的差异率N计算公式(5)：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶水尺计重无人船，包括无人船主体(1)，其特征在于：所述无人船主体(1)的内壁设置有无人船处理器(2)、GPS模块(3)、信号接收器(4)、锂电池(5)、电源开关(6)、电机驱动模块(7)、驱动电机(8)，所述驱动电机(8)设置有两组，且两组所述驱动电机(8)均固定连接螺旋桨(9)，所述无人船主体(1)的顶部安装有无线摄像头(10)，两组所述驱动电机(8)与电机驱动模块(7)信号连接，所述信号接收器(4)与无人船处理器(2)信号连接，所述无人船处理器(2)与GPS模块(3)、电机驱动模块(7)信号连接。2.根据权利要求1所述一种船舶水尺计重无人船，其特征在于，所述无人船主体(1)的外壁均匀安装有激光雷达(12)，且激光雷达(12)与无人船处理器(2)信号连接。3.根据权利要求1所述一种船舶水尺计重无人船，其特征在于，所述无人船主体(1)的无人船处理器(2)通过信号接收器(4)信号连接有手持遥控，手持遥控通过无线控制模块构成遥感系统，该模块由无线发射和接收模块两部分组成，手持遥控可通过无人船处理器(2)控制电机驱动模块(7)调节两组驱动电机(8)的转速。4.根据权利要求1所述一种船舶水尺计重无人船，其特征在于，所述无线摄像头(10)的底部设置有遥控电动云台，且外壁设置有透明防水保护罩。5.根据权利要求1所述一种船舶水尺计重无人船，其特征在于，所述无人船主体(1)的外壁设置为全密封防水外壳且顶部设置有检修门(11)。6.根据权利要求1所述一种船舶水尺计重无人船，其特征在于，两组所述螺旋桨(9)为厚度为2mm的三叶正反浆，孔径为4mm，直径为4cm，正反浆搭配使用。7.根据权利要求1所述一种船舶水尺计重无人船，其特征在于，所述锂电池(5)与无人船处理器(2)、GPS模块(3)、信号接收器(4)、电源开关(6)、电机驱动模块(7)、驱动电机(8)和无线摄像头(10)电线连接，并均由锂电池(5)供电。8.根据权利要求1～7所述一种船舶水尺计重无人船的使用方法，其特征在于，该使用方法包括以下步骤：S1：岸基站人员通过手持遥控器与信号接收器(4)信号连接，通过电机驱动模块(7)控制驱动电机(8)驱动螺旋桨(9)带动无人船主体(1)行驶，在肉眼、无线摄像头(10)和激光雷达(12)的配合下进行避障，两组所述螺旋桨(9)正反桨搭配使用，使得无人船主体(1)能够实现前进、后退、左转和右转操作，直至无人船行驶至水尺标志处，手持遥控器与信号接收器(4)的参数如下所示；S2：无线摄像头(10)将拍摄角度调节至船舶水尺标记位于屏幕中间位置，并占整个画幅的三分之一，拍摄水尺视频2～3分钟；S3：图像处理、水尺计重数据处理及录制保存，水尺图像若识别则无线传至岸基...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈益骏，刘冲伟，王琦，刘新，李孝军，刘四海，
申请(专利权)人：舟山海关综合技术服务中心，
类型：发明
国别省市：