一种通过无人机读船舶吃水的方法与流程

本发明属于船舶及海洋工程建造和营运领域，具体涉及一种通过无人机读船舶吃水的方法。

背景技术：

船舶吃水是一项重要的船舶基本参数，计算船舶的空船重量、载重量和排水量等都需要准确的吃水参数。那么如何获取准确的吃水数值，就成为大家共同研究的方向。目前读取吃水的方法主要有目视读取，使用吃水计读取和液位遥测读取三种方法。

目视读取法，简单直接，主要适用于停靠在码头的船舶读取吃水，但是容易受天气、潮汐、波浪、观察角度和个人经验等因素的影响，导致读取的吃水值准确度有限，影响计算结果。另外船舶停靠在码头时，船舶外挡的吃水只能乘坐拖轮过去读取，由于拖轮是租借按时收费的，费用昂贵，而且试验人员乘坐拖轮也存在一定危险性。另外，拖轮靠近船体时产生的波浪会影响读取船体吃水的准确性，如要避免波浪影响，读取吃水时距离过远也将影响读取吃水的准确性。

使用吃水计读取吃水的方法，随着造船精度要求不断提高，对读取的吃水值准确度要求也越来越高，有些船东船检会要求使用吃水计进行读数，这样读出来的吃水值精度可以达到毫米级，但是使用吃水计读取吃水时需要试验人员在水面操作，只能乘坐干舷很小的小船，近距离在水面操作吃水计进行测量，这样就大大增加了危险性，由于潮汐和波浪的影响，小船极不稳定，摇晃厉害，极易给试验人员的人身造成伤害。因此船厂也是不推荐使用吃水计读吃水。

液位遥测读取吃水的方法，这是营运船舶普遍使用的方法，简单直观，操作简单，但是设备一旦发生故障就无法使用。另外，建造中的船舶称重试验时，液位遥测通常还没校验完成，读取的数值不够准确。而且液位遥测首次校验也是需要观测船舶水尺来校对的。

为了同时保证吃水读取的准确性，读数人员的安全性以及实际的经济效益，使用无人机读取吃水，既可以得到准确的吃水数值，又可以保障读数人员的人身安全，还可以减少使用拖轮的费用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种通过无人机读船舶吃水的方法，本发明的部分实施例能够通过使用自带摄像机的无人机进行拍摄，以达到读取吃水的目的，同时又适用于多种船型。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种通过无人机读船舶吃水的方法，用于设置有水尺的船舶倾斜试验、称重试验、液位遥测校对、试航或营运过程中，所述方法包括：操作无人机，使得无人机上的摄像装置朝向待读取吃水的水尺处，摄像装置拍摄读数视频，读数视频的时长包括n个水面波动周期；依据读数视频，读取n个水面波动周期中的水尺读数，获得n组吃水值，每组吃水值均包含波峰值和波谷值；将n组吃水值的波峰值、波谷值相加后除以2n，得到该水尺处的吃水测量值。

优选地，所述读数视频的时长包括n个水面波动周期，水面波动周期的数量为2-10个。

优选地，所述读数视频的时长包括n个水面波动周期，水面波动周期的数量为5个。

优选地，所述方法还基于接收装置，所述摄像装置与所述接收装置无线连接，所述接收装置实时接收所述摄像装置的读数视频。

优选地，所述接收装置为可移动计算机。

优选地，所述接收装置为智能手机。

优选地，所述方法包括：采用多台无人机，同时拍摄多处水尺处。

优选地，多台无人机均与同一接收装置连接，所述接收装置中设置有计时单元，所述计时单元给接收到的多个所述摄像装置的读数视频赋予同一时间轴。

优选地，所述操作无人机之前，试飞无人机，确保无人机性能正常，以免无人机掉入水中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、设备轻便，携带方便，而且操作简单，无需培训就可以上手操作，而且无线连接方便，多种型号的手机都可以连接无人机；

2、试验人员在试验船舶上或者码头上就可以读取吃水，无需乘坐拖轮观察吃水，更加安全便捷，而且还节省了租借拖轮的费用；

3、可以减少参加试验的人员，降低人工成本；

4、手机视频文件方便截图读取数据，保证所读吃水的准确性，同时视频文件也方便储存，以便试验以后校对数据；

5、本方法适用于所有不同的船型，采用多台无人机一起测量，多点同步观测，使得因为时间不同造成的误差减小。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例提供一种通过无人机读船舶吃水的方法，用于设置有水尺的船舶倾斜试验、称重试验、液位遥测校对、试航或营运过程中，方法包括：操作无人机，使得无人机上的摄像装置朝向待读取吃水的水尺处，摄像装置拍摄读数视频，读数视频的时长包括n个水面波动周期；依据读数视频，读取n个水面波动周期中的水尺读数，获得n组吃水值，每组吃水值均包含波峰值和波谷值；将n组吃水值的波峰值、波谷值相加后除以2n，得到该水尺处的吃水测量值。由于水面不断在波动，拍摄时间要囊括多个水面波动的波峰和波谷，从而求取均值，从而减少水面波动造成的读数误差。

水尺又称吃水标志。在船舶首、尾及中部两舷处表示吃水值的数字和线条标志。分别表明相当于首垂线、尾垂线及中剖面处吃水值。线条的下缘或数字下缘，系该数字所指的吃水值位置。

船舶靠离码头，通过浅水航道或锚泊时都需要精确掌握当时的吃水。为保证船舶的操纵安全，在船舶首、中、尾左右两舷船壳板的六处，均勘划有吃水标志(draftmark)，通常称为六面水尺，用以度量船舶的实际吃水。吃水标志(水尺)的标记方法有两种：一种是公制，以阿拉伯数字表示，其数字的高度规定为10cm，上下两字相隔的间距也是10cm；另一种是英制，以阿拉伯数字和罗马数字表示，每个数字的高度为6in，两数字相隔距离也是6in。

由于装载的不均匀，船舶可能处于纵倾或横倾状态，船舶四周各处的吃水不尽相同。在实际工作中，通常是通过观测船舶的水尺标志而获得船舶的实际吃水。

读数视频的时长包括n个水面波动周期，水面波动周期的数量为2-10个。n为大于等于2的正整数。

读数视频的时长包括n个水面波动周期，水面波动周期的数量为5个。

方法还基于接收装置，摄像装置与接收装置无线连接，接收装置实时接收读数视频。无线连接指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯，包括距离只到数米的wi-fi，也包括航海家1号通讯、距离超过数百万公里的深空网络。

接收装置为可移动计算机。

接收装置为智能手机。

方法包括：采用多台无人机，同时拍摄多处水尺处。具体的，采用六台无人机同时拍摄船舶的六个面的水尺。

多台无人机均与同一接收装置连接，接收装置中设置有计时单元，计时单元给接收到的多个读数视频赋予同一时间轴。另一实施例中，每台无人机的摄像装置中均内置有时钟，时钟给拍摄的视频文件赋予时间轴，每次测量前，将多个时钟进行校准。

操作无人机之前，试飞无人机，确保无人机性能正常，以免无人机掉入水中。

另一实施例中，提供一种通过无人机读船舶吃水的方法包括如下步骤：

第一步：在试验船舶上先试飞一下无人机，确保无人机性能正常，以免无人机掉入水中；

第二步：将手机固定在无人机操作手柄上方，无线连接手机，并调试高清摄像机，确保手机上能实时观看到拍摄画面；

第三步：操作无人机飞至需要读取吃水的水尺处进行拍摄，拍摄足够长的视频文件；

第四步：确认拍摄视频无误后，重复第三步，在船体其他水尺处拍摄读数视频，将需要读取吃水的点都拍摄完成；

第五步：通过手机上拍摄的各个吃水点的视频画面截取船体水尺处水面波动的波峰值和波谷值，截取至少五组峰谷数据后取平均值，之后记录各个吃水点的吃水值；

第六步：吃水记录完成并确认无误后，将无人机妥善保管即可。

本方法主要用于船舶读取吃水。本方法充分利用了现代高科技发现的成果，有效地降低了试验的人工成本和经济成本，增加了试验人员的人身安全，提高了工作效率，确保了所读吃水的准确性，而且设备使用方便，操作简单，真正实现科技造船的梦想。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。