一種船舶氣體控制方法
【專利說明】_種船舶氣體控制方法
[0001]本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?014103624030、申請(qǐng)日為2014年7月28日、發(fā)明名稱為“一種船舶氣體控制方法”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及船舶控制領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶氣體控制方法。
【背景技術(shù)】
[0003]船舶，即boats and ships，是各種船只的總稱。船舶是能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式，是一種主要在地理水中運(yùn)行的人造交通工具。另外，民用船一般稱為船，軍用船稱為艦，小型船稱為艇或舟，其總稱為艦船或船艇。內(nèi)部主要包括容納空間、支撐結(jié)構(gòu)和排水結(jié)構(gòu)，具有利用外在或自帶能源的推進(jìn)系統(tǒng)。外型一般是利于克服流體阻力的流線性包絡(luò)，材料隨著科技進(jìn)步不斷更新，早期為木、竹、麻等自然材料，近代多是鋼材以及鋁、玻璃纖維、亞克力和各種復(fù)合材料。
[0004]自古以來，船舶的作用主要體現(xiàn)在運(yùn)輸和作戰(zhàn)兩方面。在運(yùn)輸方面，船舶分為客運(yùn)和貨運(yùn)兩種模式。無論用于哪個(gè)方面，船舶的造價(jià)都是一個(gè)不小的數(shù)目，如果發(fā)生碰撞或其他事故，由于水面交通的特殊性和水面維修作業(yè)的局限性，維修和維護(hù)費(fèi)用同樣不菲。因此，避免事故的發(fā)生是船舶行駛的主要任務(wù)之一，尤其在能見度較低的情況下，需要降低船舶的行駛速度，以提供更多反應(yīng)時(shí)間去觀察水面情況，實(shí)現(xiàn)水下水面目標(biāo)的規(guī)避，同時(shí)一些船舶的控制室位置較低，需要根據(jù)控制室的空氣情況及時(shí)通風(fēng)或關(guān)閉窗戶，為駕駛員提供一個(gè)良好的駕駛環(huán)境?，F(xiàn)有技術(shù)中存在一些預(yù)警的船舶控制方案，但都不是基于氣體檢測(cè)來進(jìn)行船舶控制的。
[0005]因此，需要一種基于氣體分析的船舶控制裝置，克服現(xiàn)有船舶控制系統(tǒng)的無法根據(jù)能見度情況及時(shí)調(diào)整航速以及無法根據(jù)控制室氣體情況進(jìn)行通風(fēng)控制的技術(shù)問題，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)船舶附近空氣的能見度，設(shè)置船舶最大允許行駛速度并進(jìn)行航速的自動(dòng)控制，另外通過控制室內(nèi)外PM2.5濃度的分析確定通風(fēng)策略，避免航運(yùn)事故的發(fā)生，保證駕駛?cè)藛T的身心健康不受損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種船舶氣體控制方法，該方法包括提供一種基于氣體分析的船舶控制裝置，通過引入散射式能見度觀測(cè)儀對(duì)船舶行駛環(huán)境的能見度進(jìn)行有效策略，進(jìn)而自動(dòng)控制船舶的行駛速度，通過同時(shí)引入室內(nèi)PM2.5檢測(cè)設(shè)備和室外PM2.5檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)船舶控制室內(nèi)外的空氣環(huán)境的對(duì)比，為駕駛員的通風(fēng)提供重要參考，提高了船舶行駛控制的自動(dòng)化程度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種船舶氣體控制方法，該方法包括提供一種基于氣體分析的船舶控制裝置，所述船舶控制裝置包括散射式能見度觀測(cè)儀、船舶速度測(cè)量設(shè)備、船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備和主控設(shè)備，所述主控設(shè)備分別與所述散射式能見度觀測(cè)儀、所述船舶速度測(cè)量設(shè)備和所述船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，根據(jù)所述散射式能見度觀測(cè)儀輸出的能見度確定船舶最大允許行駛速度，基于船舶最大允許行駛速度和所述船舶速度測(cè)量設(shè)備輸出的當(dāng)前船舶行駛速度，通過所述船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行船舶行駛速度的控制。
[0008]更具體地，在所述基于氣體分析的船舶控制裝置中，進(jìn)一步包括:散射式能見度觀測(cè)儀，包括支架、發(fā)射單元、接收單元和控制單元，所述支架固定在船舶船體頂部上，所述發(fā)射單元、所述接收單元和所述控制單元固定在所述支架上，所述控制單元包括微CPU和通信接口，所述發(fā)射單元和所述接收單元相對(duì)放置，所述發(fā)射單元采用GaAs紅外LED作為光源發(fā)射散射光，所述接收單元采用PIN型光敏管接收散射光，所述控制單元分別連接所述發(fā)射單元和所述接收單元，所述微CPU根據(jù)發(fā)射散射光的光強(qiáng)和接收散射光的光強(qiáng)計(jì)算能見度，所述通信接口連接所述微CPU以輸出能見度；船舶速度測(cè)量設(shè)備，安裝在船舶控制室的儀表盤內(nèi)，實(shí)時(shí)測(cè)量并輸出當(dāng)前船舶行駛速度；船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備，安裝在船舶船體后端底艙內(nèi)，包括可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、由可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的分級(jí)減速齒輪系、控制可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與分級(jí)減速齒輪系接觸或脫離的摩擦式離合器、驅(qū)動(dòng)帶有固定槳葉的螺旋槳軸和使得螺旋槳軸減速并保持不動(dòng)的摩擦式制動(dòng)器，其中船舶的加速和減速是通過可逆轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)的速度和方向進(jìn)行作用而控制的，控制時(shí)需要離合器與制動(dòng)器的組合或相繼的操作；室內(nèi)PM2.5檢測(cè)設(shè)備，安裝在控制室內(nèi)，采用內(nèi)置的濾膜在線采樣器對(duì)控制室內(nèi)顆粒物進(jìn)行分析，檢測(cè)出其中的PM2.5細(xì)顆粒物的濃度，并作為室內(nèi)PM2.5濃度輸出；室外PM2.5檢測(cè)設(shè)備，安裝在船舶船體上，采用內(nèi)置的濾膜在線采樣器對(duì)控制室外大氣中顆粒物進(jìn)行分析，檢測(cè)出其中的PM2.5細(xì)顆粒物的濃度，并作為室外PM2.5濃度輸出；主控設(shè)備，安裝在船舶控制室的儀表盤內(nèi)，分別連接所述散射式能見度觀測(cè)儀、所述船舶速度測(cè)量設(shè)備、所述船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備、所述室內(nèi)PM2.5檢測(cè)設(shè)備和所述室外PM2.5檢測(cè)設(shè)備，根據(jù)接收到的能見度確定船舶最大允許行駛速度，在當(dāng)前船舶行駛速度超出船舶最大允許行駛速度時(shí)，發(fā)出船舶超速提示信號(hào)，并控制船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備減速直到當(dāng)前船舶行駛速度小于或等于船舶最大允許行駛速度，同時(shí)，在室內(nèi)PM2.5濃度大于室外PM2.5濃度時(shí)，發(fā)出控制室開窗提示信號(hào)，在室內(nèi)PM2.5濃度小于室外PM2.5濃度時(shí)，發(fā)出控制室關(guān)窗提示信號(hào)；導(dǎo)航設(shè)備，安裝在船舶控制室的儀表盤內(nèi)，連接主控設(shè)備以將船舶當(dāng)前位置發(fā)送給主控設(shè)備；顯示設(shè)備，安裝在船舶控制室的儀表盤內(nèi)，連接主控設(shè)備以實(shí)時(shí)顯示船舶最大允許行駛速度、當(dāng)前船舶行駛速度、室內(nèi)PM2.5濃度和室外PM2.5濃度；語音播放設(shè)備，安裝在船舶控制室的儀表盤內(nèi)，連接主控設(shè)備以實(shí)時(shí)播放與船舶超速提示信號(hào)、控制室開窗提示信號(hào)或控制室關(guān)窗提示信號(hào)對(duì)應(yīng)的語音提示文件；無線通信設(shè)備，安裝在船舶船體前端，連接主控設(shè)備，用于將船舶當(dāng)前位置、能見度和室外PM2.5濃度無線發(fā)送到船舶管理中心；其中，主控設(shè)備根據(jù)接收到的能見度確定船舶最大允許行駛速度時(shí)，根據(jù)接收到的能見度所處于的能見度等級(jí)范圍確定不同的船舶最大允許行駛速度，所述能見度等級(jí)范圍包括不足100米、100米到I公里、I公里到2公里、2公里到5公里、5公里到100公里和100公里以上。
[0009]更具體地，在所述基于氣體分析的船舶控制裝置中，所述散射式能見度觀測(cè)儀的發(fā)射單元以33度傾角發(fā)射散射光。
[0010]更具體地，在所述基于氣體分析的船舶控制裝置中，所述語音播放設(shè)備還包括內(nèi)置的語音文件存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)與船舶超速提示信號(hào)、控制室開窗提示信號(hào)或控制室關(guān)窗提示信號(hào)對(duì)應(yīng)的語音提示文件。
[0011]更具體地，在所述基于氣體分析的船舶控制裝置中，所述散射式能見度觀測(cè)儀的控制單元的微CPU和通信接口被封裝在一個(gè)控制箱內(nèi)以固定在所述散射式能見度觀測(cè)儀的支架上，所述支架垂直固定于船舶船體頂部上。
[0012]更具體地，在所述基于氣體分析的船舶控制裝置中，所述顯示設(shè)備接收所述主控設(shè)備發(fā)出的控制室開窗提示信號(hào)或控制室關(guān)窗提示信號(hào)，并在所述顯示設(shè)備上顯示動(dòng)態(tài)模擬開窗或關(guān)窗動(dòng)作以對(duì)船舶駕駛員進(jìn)行提醒。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于氣體分析的船舶控制裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于氣體分析的船舶控制裝置的散射式能見度觀測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于氣體分析的船舶控制裝置的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]在船舶的行駛過程中，水面能見度是一個(gè)決定船速的重要因素。能見度高的水面，駕駛員可以觀察到很遠(yuǎn)的距離，能夠放心地保持高速運(yùn)行，而在能見度低的水面，駕駛員必須減低速度，以保留足夠的反應(yīng)時(shí)間處理危機(jī)。
[0018]能見度，指物體能被正常視力看到的最大距離，也指物體在一定距離時(shí)被正常目力看到的清晰程度。能見度在不同環(huán)境中大有不同。在空氣特別干凈的北極或是山區(qū)，能見度能夠達(dá)到70?100km，然而能見度通常由于大氣污染以及濕氣而有所降低。煙霧可將能見度降低至零，這對(duì)于開車開船來說是非常危險(xiǎn)的，同樣在沙塵暴發(fā)生的沙漠地區(qū)以及有森林大火的地方駕車都是十分危險(xiǎn)的。雷雨天氣的暴雨不僅使能見度降低，同時(shí)由于地面濕滑而不能緊急制動(dòng)。暴風(fēng)雪天氣也屬于低能見度的范疇內(nèi)。另外，煙霧、薄霧、霾的環(huán)境下，能見度有所不同。國(guó)際上對(duì)煙霧的能見度定義為不足lkm，薄霧的能見度為Ikm?2km，霾的能見度為2km?5km。煙霧和薄霧通常被認(rèn)作是水滴的重要組成部分，霾和煙的粒徑相對(duì)要小一些。非常低的能見度，例如，能見度不足100米時(shí)，通常能見度被認(rèn)為為零，在這種情況下道路、航路會(huì)被封鎖。
[0019]能夠測(cè)量能見度的儀器，被稱為能見度觀測(cè)儀。世界上普遍應(yīng)用的能見度觀測(cè)儀主要有透射式和散射式兩種。其中，透射儀因需要基線，占地范圍大，不適用于海岸臺(tái)站、燈塔自動(dòng)氣象站及船舶上，但其具有自檢能力，低能見度下性能好等優(yōu)點(diǎn)而適用于民航系統(tǒng)；散射儀以其體積小和低廉的價(jià)格而廣泛應(yīng)用于碼頭、航空、高速公路等系統(tǒng)。
[0020]除了空氣能見度對(duì)航速帶來影響，氣體中的PM2.5濃度也會(huì)給船上人員帶來身體傷害，尤其對(duì)于控制室處于船體較低位置的情況。這時(shí)，需要根據(jù)控制室內(nèi)外PM2.5濃度的對(duì)比決定控制室的通風(fēng)策略。
[0021]本發(fā)明提出的基于氣體分析的船舶控制裝置，能夠根據(jù)空氣能見度自動(dòng)控制航速，保證船舶的在各種不同能見度的情況下都能安全行駛，同時(shí)，能夠?yàn)榇翱刂剖业目諝鉅顩r的改善提供重要參考。
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于氣體分析的船舶控制裝置的結(jié)構(gòu)方框圖，所述船舶控制裝置包括散射式能見度觀測(cè)儀1、船舶速度測(cè)量設(shè)備2、船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備4、主控設(shè)備3和供電設(shè)備5，所述主控設(shè)備3分別與所述散射式能見度觀測(cè)儀1、所述船舶速度測(cè)量設(shè)備2和所述船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備4連接，根據(jù)所述散射式能見度觀測(cè)儀I輸出的能見度確定船舶最大允許行駛速度，基于船舶最大允許行駛速度和所述船舶速度測(cè)量設(shè)備2輸出的當(dāng)前船舶行駛速度，通過所述船舶驅(qū)動(dòng)設(shè)備4進(jìn)行船舶行駛速度的控制，所述供電設(shè)備5為所述船舶控制裝置中的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行供電。
[0023]所述船舶控制裝置的各個(gè)設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)如下。
[0024]參見圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于氣體分析的船舶控制裝置的散射式能見度觀測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。所述散射式能見度觀測(cè)儀I包括支架14、發(fā)射單元11、接收