專利名稱：船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種過閘船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)及預(yù)警方法，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
長期以來，我國內(nèi)河船閘日常作業(yè)的自動化水平較低，過閘船舶吃水深度的測量 多根據(jù)相關(guān)丈量規(guī)定依靠人工觀察的方法估算獲得，測量精度較低。水尺計量是其中應(yīng)用 最廣泛的方法，水尺計量的精度與船舶結(jié)構(gòu)、船舶吃水、壓載艙、船舶常數(shù)以及測量人員的 專業(yè)素質(zhì)有很大關(guān)系，由于船舶噸位直接關(guān)系到船舶承運人的切身利益，船舶承運人瞞報 船舶噸位、涂改船舶載重線及船身油漆標尺的現(xiàn)象屢見不鮮，因此人工水尺計量不僅效率 低下，而且測量準確性較差，無法對吃水超限的船舶進行有效預(yù)警。而吃水超過定限度的船 舶在通過船閘時將與船閘底門檻發(fā)生一定程度的碰撞，嚴重損害船閘設(shè)施，危害船舶的行 駛安全，造成不必要的生命財產(chǎn)損失。同時，船舶主對船舶的自行改造，使得船型發(fā)展無序 化，導致內(nèi)河航道中存在著一定數(shù)量的吃水超深船舶，加重了這一問題的危害性。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的則是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、測量準確的
船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)。 本實用新型采用的技術(shù)方案如下 —種船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征是它包括有安裝在船閘引航道一側(cè)的機電測 量裝置、LCD數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，數(shù)據(jù)分析處理模塊包括有單片機和測量信 號采集模塊組成，單片機的控制信號輸出端連接機電測量裝置4的控制信號輸入端，機電 測量裝置的信號輸出端連接測量信號采集模塊的信號輸入端，測量信號采集模塊與單片機 雙向連接，單片機的信號輸出連接還分別連接LCD顯示模塊、語音報警模塊和指示燈模塊 的信號輸入端，在航閘遠方調(diào)度站內(nèi)設(shè)有系統(tǒng)初始設(shè)置模塊，系統(tǒng)初始設(shè)置模塊的信號輸 出端連接至單片機的一個信號輸入端。 所述機電測量裝置包括方形轉(zhuǎn)軸，方形轉(zhuǎn)軸通過上下兩端的軸承豎直固定在船閘
引航道遠方調(diào)度站一側(cè)的河岸上，方形轉(zhuǎn)軸上套裝有L形測量桿，L形測量桿上部安裝有一
個動滑輪，傳動帶一端固定于方形轉(zhuǎn)軸上，傳動帶另一端安裝到可動電機的輸出軸上，可動
電機上安裝于方形轉(zhuǎn)軸上部，方形轉(zhuǎn)軸上端安裝有轉(zhuǎn)動輪，轉(zhuǎn)動輪由固定電機驅(qū)動。 在船閘引航道遠方調(diào)度站的一側(cè)側(cè)壁上方設(shè)有視頻采集裝置，在引航道河岸上設(shè)
有聲光報警裝置，聲光報警裝置的控制信號輸入端連接指標燈模塊控制信號輸出端。 所述L形測量桿的橫向長度大于引航道寬度的一半。 本實用新型的有益效果有 1、本實用新型能快速準確地測量出過閘船舶的船底與船閘門檻的相對高程，判斷 船舶吃水是否超限，對于吃水超限的船舶，運用聲光報警裝置予以警告，阻止其繼續(xù)通行。相對測量效率低下、測量誤差較大的人工測量方法，具有吃水測量精確，預(yù)警準確，自動化 程度高等優(yōu)點。 2、提高船閘的運營效率，通過阻止吃水超限的船舶過閘，保護船閘門檻等設(shè)施，有 效降低維護成本，延長船閘使用壽命。 3、是一種廣泛適用于各種通航船閘的船舶吃水深度測量與吃水超限預(yù)警系統(tǒng)。
圖1為本實用新型的系統(tǒng)工作結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實用新型中機電測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3本實用新型的工作流程示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步地說明 如圖l-3所示，本實用新型船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)包括設(shè)置在船閘引航道遠方 調(diào)度站一側(cè)側(cè)壁上方的一個視頻采集裝置1 ;設(shè)置于船閘遠方調(diào)度站內(nèi)的系統(tǒng)初始設(shè)置模 塊2 ;設(shè)置在引航道一側(cè)側(cè)壁上的一個機電測量裝置4 ;設(shè)置于船閘遠方調(diào)度站內(nèi)的一個 LCD數(shù)據(jù)顯示模塊5 ;設(shè)置在引航道河岸上的一個聲光報警裝置6 ;—個用于接收系統(tǒng)初始 設(shè)置模塊輸入的數(shù)據(jù)、控制機電測量裝置工作、控制LCD數(shù)據(jù)顯示模塊顯示數(shù)據(jù)和聲光報 警裝置工作的數(shù)據(jù)分析處理模塊3。 本實用新型將船舶停船交費的區(qū)域設(shè)置為測量區(qū)域，視頻采集裝置1設(shè)置于航道 岸邊，用于獲取船舶到達測區(qū)的信息，船閘遠方調(diào)度站內(nèi)的工作人員根據(jù)船舶到達信息，按 鍵啟動系統(tǒng)進入工作狀態(tài)。 本實用新型系統(tǒng)電路包括系統(tǒng)初始設(shè)置模塊2、數(shù)據(jù)分析處理模塊3、機電測量裝 置4、 LCD顯示模塊5、聲光報警裝置6及電源電路7。其中，系統(tǒng)初始設(shè)置模塊2用于輸入 船閘門檻高程加一定的富裕水深所在位置的高程H1，并輸入水平測桿底高程H2。數(shù)據(jù)分 析處理模塊3主體為單片機3-1，同時包括測量信號采集模塊3-2 ;上述單片機3-1接收經(jīng) 過信號采集模塊處理3-2的測量信號，分析處理后，在LCD數(shù)據(jù)顯示模塊5和聲光報警裝 置6中輸出結(jié)果；上述測量信號采集模塊3-2，包括電壓比較器3-2-1、固定電阻3-2-2和變 阻器3-2-3，通過變阻器3-2-3調(diào)節(jié)測量信號采集模塊3-2的靈敏度和范圍，設(shè)定固定電壓 Ul，固定電阻3-2-2用于把通過電機的電流轉(zhuǎn)化為電壓U2，電壓比較器(3-2-1)比較兩個 電壓的相互關(guān)系，分析處理后，把所得結(jié)果輸出給單片機3-1 ;機電測量裝置4包括可動部 分4-1和固定于河岸的電機4-2，可動部分包括L型測量桿4-l-l、方形轉(zhuǎn)軸4-l-2、傳動裝 置4-1-3及可與方形轉(zhuǎn)軸4-1-2 —同做水平繞軸轉(zhuǎn)動的電機4-1-4。方形轉(zhuǎn)軸4-1-2由兩 個軸承固定于河岸，帶動L型測量桿4-1-1做水平繞軸轉(zhuǎn)動，L型測量桿4-1-1沿方形轉(zhuǎn)軸 4-1-2做垂直升降運動。L形測量桿的橫向長度可設(shè)置成大于引航道寬度的一半，以保證其 橫向水平桿能接觸到過往船舶的最底端，防止出現(xiàn)從船體側(cè)部滑過的情況發(fā)生。LCD顯示 模塊5用于顯示船舶吃水是否超限。聲光報警裝置6由語音報警模塊6-l、指示燈模塊6-2 連接構(gòu)成，整個裝置用于給出外圍聲光預(yù)警信息。電源電路7為各電路提供工作電源。 本實施例的吃水超限預(yù)警系統(tǒng)的電路完全采用現(xiàn)有技術(shù)，以驅(qū)動一個機電傳動裝置為例具體說明如下。單片機3-1有具體型號為MSP430F2274的單片機Ul，具有型號為 LM339的電壓比較器U2。 電源電路7是由電解電容Cl-C4、變壓器Tl、電阻R9、整流橋服t以及穩(wěn)壓器U1、 U2連接構(gòu)成。電源電路7為各電路提供電源。 單片機3-1的Pl. 0 1. 7 口與系統(tǒng)初始設(shè)置模塊2的非編碼矩陣鍵盤電路相連。 通過鍵盤將初始設(shè)置信息輸入單片機3-1 ; 單片機3-1的P2. 5、 P2. 6 口分別與電壓比較器3_2_1的14、13 口相連，電壓比較 器3-2-1的參考輸入電壓由變阻器3-2-3調(diào)節(jié)分壓設(shè)置； 單片機3-1的P2. 0 2. 3 口與電機驅(qū)動模塊相連，再分別與固定電機4_2和可動 電機4-1-4相連，以驅(qū)動機電測量裝置工作； LCD顯示模塊5由LCD顯示芯片與單片機3_1相連，LCD顯示芯片具有型號為1602 的LCD顯示芯片U3 ; 單片機3-l的P4. 0、P4. 1 口分別驅(qū)動繼電器K1和K2線圈通斷，繼電器K1、K2的 常開接點分別與通行和限行指示燈相連，兩個指示燈Ll、 L2分別發(fā)出紅、綠兩種不同顏色 的光以便區(qū)別。語音報警模塊5-l具有型號為PM60的語音集成模塊U4，單片機3-1的P4. 2 口與上述U4的K1 口相連，上述U4的SPP、SPN端口與揚聲器連接； 本實用新型的具體工作過程如下 在船閘引航道遠方調(diào)度站一側(cè)的水域中設(shè)置一塊測量區(qū)域，視頻采集裝置獲得船 舶到達測區(qū)的信息，船閘遠方調(diào)度站內(nèi)的工作人員按鍵啟動系統(tǒng)進入工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)分析 處理模塊控制機電測量裝置進入工作狀態(tài)，方形轉(zhuǎn)軸帶動L型測量桿做水平繞軸轉(zhuǎn)動，若 在此過程中，L型測量桿的水平測桿部分觸碰到船體，則表明該船體嚴重超載，機電測量裝 置返回初始狀態(tài)，在LCD數(shù)據(jù)顯示模塊中顯示結(jié)果，系統(tǒng)啟動聲光報警裝置進行報警，直至 人工操作復(fù)位鍵，報警結(jié)束，系統(tǒng)結(jié)束工作；若L型測量桿的水平測桿在水平轉(zhuǎn)9(T后未 探測到船體，則測桿開始在垂直方向沿方形轉(zhuǎn)軸做抬升運動，直到觸碰到船底，反饋感應(yīng)信 號，機電測量裝置返回初始狀態(tài)；數(shù)據(jù)分析處理模塊處理接收到的感應(yīng)信號，得出該船體的 吃水深度、超載程度，并在LCD數(shù)據(jù)顯示模塊中顯示結(jié)果，如若船舶吃水深度超過船閘所設(shè) 限度，系統(tǒng)啟動聲光報警裝置進行報警，直至人工操作復(fù)位鍵，報警結(jié)束，系統(tǒng)結(jié)束工作。 L型測量桿的水平測桿部分，初始狀態(tài)沿與航道側(cè)岸平行方向設(shè)置于航道側(cè)邊一 定水深處，其與航道底部的距離視船閘的實際情況而定，一般為0. 2 0. 4m，初始位置所在 高程稱為水平測桿的底高程，通過系統(tǒng)初始設(shè)置模塊輸入系統(tǒng)，記為H2 ;水平測桿的長度 視船閘的設(shè)計船型來定，以設(shè)計船型寬度的一半加船舶與岸邊的富裕寬度，記為L。 沿方形轉(zhuǎn)軸做抬升運動狀態(tài)時，L型測量桿在電機的帶動下沿方形轉(zhuǎn)軸勻速上升； 記測桿勻速上升的速度為v，以測桿開始抬升時為計時零點，以測桿觸碰到船體返回為計時 終點，記套筒上升的時間為t，則測桿的上升高度為hl = vt ;船底高程H3 = H2+hl通過比 較船閘門檻高程H1與船底高程H3的大小，判斷船舶吃水是否超限。 固定電機和可動電機正常工作時，通過電路的電流為額定電流；當電機受到阻力 停止轉(zhuǎn)動時，電路中產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)電流，電路中電流突然增大；通過變阻器調(diào)節(jié)測量信號采集模 塊的靈敏度和范圍，設(shè)定一個用于電壓比較器比較的固定電壓U1，固定電阻用于把通過電 機的堵轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)化為電壓U2。當Ul大于U2時，電壓比較器輸出為低電平，電機正常轉(zhuǎn)動；當U1小于U2時，輸出高電平，電機停止轉(zhuǎn)動，表明水平測桿已觸碰到船體，測量信號采集模 塊將所得信號反饋給單片機，單片機控制機電測量裝置返回至初始狀態(tài)，并對接收到的測 量信號進行處理，在LCD數(shù)據(jù)顯示模塊和聲光報警裝置中輸出結(jié)果。 本實用新型中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求一種船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征是它包括有安裝在船閘引航道一側(cè)的機電測量裝置、LCD數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)分析處理模塊，數(shù)據(jù)分析處理模塊包括有單片機和測量信號采集模塊組成，單片機的控制信號輸出端連接機電測量裝置4的控制信號輸入端，機電測量裝置的信號輸出端連接測量信號采集模塊的信號輸入端，測量信號采集模塊與單片機雙向連接，單片機的信號輸出連接還分別連接LCD顯示模塊、語音報警模塊和指示燈模塊的信號輸入端，在航閘遠方調(diào)度站內(nèi)設(shè)有系統(tǒng)初始設(shè)置模塊，系統(tǒng)初始設(shè)置模塊的信號輸出端連接至單片機的一個信號輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述機電測量裝置包括方 形轉(zhuǎn)軸，方形轉(zhuǎn)軸通過上下兩端的軸承豎直固定在船閘引航道遠方調(diào)度站一側(cè)的河岸上， 方形轉(zhuǎn)軸上套裝有L形測量桿，L形測量桿上部安裝有一個動滑輪，傳動帶一端固定于方形 轉(zhuǎn)軸上，傳動帶另一端安裝到可動電機的輸出軸上，可動電機上安裝于方形轉(zhuǎn)軸上部，方形 轉(zhuǎn)軸上端安裝有轉(zhuǎn)動輪，轉(zhuǎn)動輪由固定電機驅(qū)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征是在船閘引航道遠方調(diào) 度站的一側(cè)側(cè)壁上方設(shè)有視頻采集裝置，在引航道河岸上設(shè)有聲光報警裝置，聲光報警裝 置的控制信號輸入端連接指標燈模塊控制信號輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)，其特征是所述L形測量桿的橫 向長度大于引航道寬度的一半。
專利摘要本實用新型涉及一種船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)，包括設(shè)置在船閘引航道遠方調(diào)度站一側(cè)側(cè)壁上方的一個視頻采集裝置；設(shè)置在引航道一側(cè)側(cè)壁上的機電測量裝置、聲光報警裝置、LCD數(shù)據(jù)顯示模塊；用于接收系統(tǒng)初始設(shè)置模塊輸入的數(shù)據(jù)、控制機電測量裝置工作、控制LCD數(shù)據(jù)顯示模塊顯示數(shù)據(jù)和聲光報警裝置工作的數(shù)據(jù)分析處理模塊。本實用新型能快速準確地測量出過閘船舶的船底與船閘門檻的相對高程，判斷船舶吃水是否超限，對于吃水超限的船舶，運用聲光報警裝置予以警告，阻止其繼續(xù)通行，具有吃水測量精確，預(yù)警準確，自動化程度高等優(yōu)點，有效降低維護成本，延長船閘使用壽命，保證過閘船舶的行駛安全，適用于各種通航船閘。
文檔編號G05B19/042GK201472646SQ200920308378
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者馮曦, 婁保東, 楊正, 管大為, 陳波濤, 陳達 申請人:河海大學