一种船舶倾斜角度的测量系统及其测量方法与流程

本发明公开涉及船舶重心高度测定的技术领域，尤其涉及一种船舶倾斜角度的测量系统及其测量方法。

背景技术：

近年来，随着船舶制造技术的发展，越来越多的大型船舶得以建造，而这些船舶的安全性受到人们的日渐关注。为了准确评估船舶的稳定性，避免由于稳性不足而造成海难的发生，需要对空船重心进行更加精准的测量。而空船称重实验中船舶倾斜角度是计算船舶重心的重要数据。

现有的船舶倾斜角度测量中，需要在被测船舶的不同位置，分别安装多个摆锤，然后分别多次摆动摆锤后，人工读取每次摆锤的读数，最后通过计算多个摆锤的多次读数的平均值，进而获得船舶的倾斜角度。然而，上述的测量方法中存在如下问题：

1、安装的摆锤需要提前进行摆锤线和水槽的布置，需要大量的人工成本，而且个别船型受结构限制，存在布置难度大的问题。

2、摆锤中的摆锤线长度一般在15m～30m，需要大量的空间进行作业，因此，一般情况下只能布置在货舱等通风较差、光线较差的区域内，不利于人员安全。

3、每个摆锤读数计测点需要2～3名工作人员同时作业，一次作业需要持续6～8小时，人工成本高，而且受人为因素的影响大，存在精确度低等问题。

4、因为每测量一个角度，需要较长时间的计数和计算，无法做到实时监控船舶的倾斜状态。

综上所述，如何研发一种新型的船舶倾斜角度的测量系统以及测量方法，以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种船舶倾斜角度的测量系统及其测量方法，以至少解决现有测量方法中存在的受船型结构限制大、人工成本高、测量精确度低、无法实时监测船舶倾斜状态等问题。

本发明一方面提供了一种船舶倾斜角度的测量系统，该测量系统包括：

计算机1、信号接收单元2以及两个倾斜角度传感器3；

所述计算机1包括：处理单元11、显示单元12以及输入单元13；

两个所述倾斜角度传感器3分别安装于被测船舶的甲板上，用于分别检测所述被测船舶的倾斜角度，并将检测的倾斜角度转换为电信号后进行发送；

两个所述倾斜角度传感器3的输出端分别与所述信号接收单元2的输入端连接；

所述信号接收单元2的输出端以及所述输入单元13的输出端分别与所述处理单元11的输入端连接；

所述处理单元11的输出端与所述显示单元12的输入端连接。

优选，每个所述倾斜角度传感器3均包括：倾斜角度检测单元31以及信号发送单元32；

所述倾斜角度检测单元31用于检测被测船舶的倾斜角度，并将检测的倾斜角度转换为电信号；

所述倾斜角度检测单元31的输出端与所述信号发送单元32的输入端连接；

所述信号发送单元32的输出端与所述信号接收单元2的输入端连接。

进一步优选，所述计算机1还包括：调平单元14；

所述调平单元14串联于所述处理单元11和所述显示单元12之间，且所述调平单元14的输入端与所述处理单元11的输出端连接，所述调平单元14的输出端与所述显示单元12的输入端连接。

进一步优选，所述船舶倾斜角度的测量系统还包括：信号处理单元4，用于信号的过滤和放大；

所述信号处理单元4串联于两个所述倾斜角度传感器3与所述信号接收单元2之间，所述信号处理单元4的输入端分别与两个所述倾斜角度传感器3的输出端连接，所述信号处理单元4的输出端与所述信号接收单元2的输入端连接。

进一步优选，两个所述倾斜角度传感器3分别安装于被测船舶的前部甲板和后部甲板上。

进一步优选，所述信号发送单元32为无线信号发送单元，所述信号接收单元2为与所述信号发送单元32匹配的无线信号接收单元。

本发明另一方面还提供了一种船舶倾斜角度的测量方法，该测量方法中采用摆锤以及上述的测量系统，具体的测量步骤如下：

s1：将两个倾斜角度传感器分别安装在被测船舶的前部甲板和后部甲板上，将摆锤安装在被测船舶的中部船舱中；

s2：多次摆动摆锤，分别读取每次摆锤摆动后的读数，将多次读取的摆锤读数进行平均，得摆锤平均读数；

s3：将位于前部甲板上倾斜角度传感器检测的倾斜角度值进行多次间隔取样，并将多次取样的倾斜角度值进行平均，得第一倾斜角度平均值；

s4：将所述第一倾斜角度平均值与所述摆锤平均读数作差，得第一差值，将所述第一差值与误差阈值进行比较，如果所述第一差值大于所述误差阈值，舍弃所述第一倾斜角度平均值，重复步骤s3，直至所述第一差值小于等于所述误差阈值；

s5：将位于后部甲板上倾斜角度传感器检测的倾斜角度值进行多次间隔取样，并将多次取样的倾斜角度值进行平均，得第二倾斜角度平均值；

s6：将所述第二倾斜角度平均值与所述摆锤平均读数作差，得第二差值，将所述第二差值与误差阈值进行比较，如果所述第二差值大于所述误差阈值，舍弃所述第二倾斜角度平均值，重复步骤s5，直至所述第二差值小于等于所述误差阈值；

s7：将所述摆锤平均读数、第一倾斜角度平均值以第二倾斜角度平均值求平均，得船舶的倾斜角度值。

本发明提供的船舶倾斜角度的测量系统，该测量系统中分别设置有计算机、信号接收单元以及两个倾斜角度传感器，其中，该测量系统通过两个倾斜角度传感器分别检测其各自所在船舶甲板位置处的倾斜角度，并将其检测的倾斜角度转化为电信号，将间隔取样的电信号发送到信号接收单元中，信号接收单元将接收的关于倾斜角度值的电信号依次发送到计算机的处理单元中，处理单元将接收的电信号进行分别解析，获得每个倾斜角度传感器的多个取样倾斜角度值后，对每个倾斜角度传感器对应的多个取样倾斜角度值求平均，并将求得的平均值与输入单元输入的标准参考值进行作差比较，如果获得的差值大于阈值，则将该平均值对应的倾斜角度传感器进行重新测量取样，直至获得的差值小于等于阈值，将处理单元中关于两个倾斜角度传感器的两个平均倾斜角度值和输入单元输入的标准参考值进行平均，获得最终的船舶倾斜角度值，并通过显示单元将最终的船舶倾斜角度值以及关于两个倾斜角度传感器的实时取样倾斜角度进行显示。

本发明提供的船舶倾斜角度的测量方法中，采用上述的测量系统的进行测量，具有受船型结构限制小、人工成本低、测量精度高、可实时监测船舶倾斜状态等优点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1为本发明公开实施例提供的一种船舶倾斜角度的测量系统的模块图；

图2为本发明公开实施例提供的一种船舶倾斜角度的测量系统中倾斜角度传感器的模块图；

图3为本发明公开实施例提供的另一种船舶倾斜角度的测量系统的模块图；

图4为本发明公开实施例提供的另一种船舶倾斜角度的测量系统的模块图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

参见图1为本实施方案提供的一种船舶倾斜角度的测量系统，该测量系统包括：用于终端处理和显示的计算机1、信号接收单2以及用于倾斜角度检测的两个倾斜角度传感器3，其中，计算机1包括：处理单元11、显示单元12以及输入单元13；其中，两个倾斜角度传感器3分别安装于被测船舶的甲板上，用于分别检测被测船舶的倾斜角度，并将检测的倾斜角度转换为电信号后进行间隔取样发送；两个倾斜角度传感器3的输出端分别与信号接收单元2的输入端连接，而该信号接收单元2的输出端和输入单元13的输出端分别与处理单元11的输入端连接，处理单元11的输出端与显示单元12的输入端连接。

本实施方案中测量系统的具体工作过程如下：两个倾斜角度传感器分别对其所在的船舶甲板位置处进行实时的倾斜角度检测，并将检测获得的角度值转化为电信号，然后将电信号间隔取样发送到信号接收单元中，信号接收单元将接收到的检测角度依次发送到计算机的处理单元中，处理单元首先对接收到的信号进行解析，获取其检测角度以及对应的传感器，并将对应传感器的多个取样检测角度进行平均，分别获得关于两个倾斜角度传感器的第一平均检测角度值和第二平均检测角度值，并将两个平均检测角度值分别与计算机的输入单元中输入的标准角度参考值进行作差比较，当差值大于输入单元中输入的标准角度参考值时，舍弃当前的平均角度值，启动该平均角度值对应的传感器进行重新测量取样，直至差值小于输入单元中输入的标准角度参考值，然后，将标准角度参考值、符合要求的第一平均检测角度值和第二平均检测角度值求平均，最终获得被测船舶的倾斜角度。

其中，输入单元中输入的标准角度参考值的获得可以在被测船舶的某处安装摆锤，通过多次摆动该摆锤，多次读取摆锤的角度值，通过计算多次摆锤读数的平均值的方式获得；或者在被测船舶的甲板上安装u型管，通过读取u型管上的读数的方式获得。

上述检测系统中的倾斜角度传感器3可以市购，参见图2，该倾斜角度传感器3包括：用于检测被测船舶的倾斜角度，并将检测的倾斜角度转换为电信号的倾斜角度检测单元31以及将倾斜角度检测单元31中关于倾斜角度的电信号进行间隔取样并发送的信号发送单元32，其中，倾斜角度检测单元31的输出端与信号发送单元32的输入端连接，信号发送单元32的输出端与信号接收单元2的输入端连接。

参见图3为本实施方案提供的另一种船舶倾斜角度的测量系统，与上述实施方案的不同之处在于，计算机1中还包括：调平单元14，该调平单元14串联于处理单元11和显示单元12之间，且调平单元14的输入端处理单元11的输出端连接，调平单元14的输出端与显示单元12的输入端连接。

本实施方案中的测量系统，由于船舶初始状态的倾斜角度不一定显示为零度，因此，该调平单元的设置相当于归零作用，将初始状态的倾斜角度值计入调平单元中，之后每次从处理单元中输出的角度数都会自动减去调平单元中的数值后，再进行显示，实现测量的准确程度。

参见图4为本实施方案提供的另一种船舶倾斜角度的测量系统，与上述两个实施方案的不同之处在于，在船舶倾斜角度的测量系统中还包括：用于信号的过滤和放大的信号处理单元4，信号处理单元4串联于两个倾斜角度传感器3与信号接收单元2之间，其中，信号处理单元4的输入端分别与两个倾斜角度传感器3的输出端连接，信号处理单元4的输出端与信号接收单元2的输入端连接。

其中，该信号处理单元的设置主要目的在于去除干扰信号，并将有用信号进行放大，以方便后期的处理。

上述各实施方案中的两个倾斜角度传感器3分别安装于被测船舶的前部甲板上和后部甲板上，该位置的设置主要目的在于能够实现船舶各位置倾斜角度的测量，以实现船舶倾斜角度的整体表达，以提高测量的准确性。

其中，信号发送单元32为无线信号发送单元，信号接收单元2为与信号发送单元32匹配的无线信号接收单元。

本实施方案提供的一种船舶倾斜角度的测量方法，该测量方法中采用摆锤以及上述的测量系统，具体的测量步骤如下：

s1：将两个倾斜角度传感器分别安装在被测船舶的前部甲板和后部甲板上，将摆锤安装在被测船舶的中部船舱中；

s2：多次摆动摆锤，分别读取每次摆锤摆动后的读数，将多次读取的摆锤读数进行平均，得摆锤平均读数；

s3：将位于前部甲板上倾斜角度传感器检测的倾斜角度值进行多次间隔取样，并将多次取样的倾斜角度值进行平均，得第一倾斜角度平均值；

s4：将所述第一倾斜角度平均值与所述摆锤平均读数作差，得第一差值，将所述第一差值与误差阈值进行比较，如果所述第一差值大于所述误差阈值，舍弃所述第一倾斜角度平均值，重复步骤s3，直至所述第一差值小于等于所述误差阈值；

s5：将位于后部甲板上倾斜角度传感器检测的倾斜角度值进行多次间隔取样，并将多次取样的倾斜角度值进行平均，得第二倾斜角度平均值；

s6：将所述第二倾斜角度平均值与所述摆锤平均读数作差，得第二差值，将所述第二差值与误差阈值进行比较，如果所述第二差值大于所述误差阈值，舍弃所述第二倾斜角度平均值，重复步骤s5，直至所述第二差值小于等于所述误差阈值；

s7：将所述摆锤平均读数、第一倾斜角度平均值以第二倾斜角度平均值求平均，得船舶的倾斜角度值。

本实施方案中的测量方法，不仅通过传感器实现倾斜角度的测量，减少人工的成本，提高精度，而且为了防止传感器发生检测错误的问题，还引进了一个摆锤的倾斜读数，通过该摆锤的倾斜读数作为参考，以考察传感器的正确与否。此外，传感器的体积小，其占用空间少，可方便安装于各种船舶上，不受船舶结构的限制。该检测方法中仅仅使用了一个摆锤，通过传感器与摆锤的配合使用，在保证测量正确性的基础上，还可以大大减少人工的投入，降低人工成本，减少了人为的参与，提高的精确度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。