一种船舶水尺智能观测小车的制作方法

本实用新型涉及水尺计重的技术领域，具体为一种船舶水尺智能观测小车。

背景技术：

水尺计重是当前大宗散货交易中实施重量计量及交接结算的主要方式之一，在进出口贸易活动中发挥着越来越重要的作用。在水尺计重过程中，水尺观测即吃水深度测量环节是确保有效计量的前提和基础，所谓吃水深度，是指船舶水尺标记与水线面的交线处的读数，它是计算船舶排水量的基础数据，也是船舶在航行及靠泊过程中确保船体安全的重要参考数据。

在水尺观测过程中，船舶外档水尺数据较难获取，传统的方法主要靠观测者搭乘小船绕船舶一周进行观测，该种方法耗时费力且存在安全风险，随着互联网和传感器技术的蓬勃发展,水尺数据的远程智能化获取成为可能，目前，运用无人机观测水尺数据成为水尺观测的有效解决方案之一，但由于水尺计重工作特点及工作现场环境的特殊性，在实际观测应用中无人机也不可避免地存在着一些局限性，如成本较高、存在落水风险、气候环境适应能力较弱、续航能力较差等，给无人机在水尺观测领域的深度应用造成了极大的障碍。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种船舶水尺智能观测小车，具备成本低和续航能力高等优点，解决了无人机在实际观测时存在气候环境适应能力较弱、续航能力较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述提高续航能力高的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种船舶水尺智能观测小车，包括车体，车体的内部设置有电源、陀螺仪与驱动电机，电源、陀螺仪与驱动电机均固定安装在车体的内部，车体外部的下端转动连接有四个车轮，左侧车轮的外部固定安装有红外测速传感器，右侧车轮的外部活动连接有轮轴，轮轴的上端固定安装有舵机，车体的内部固定安装有升降电机，升降电机下端活动连接有传动丝杠，传动丝杠的下端活动连接有底盘磁铁，底盘磁铁的右端与传动丝杠活动连接，底盘磁铁的左端铰接有底盘螺栓，车体的内部固定安装有旋转电机，旋转电机的上端固定安装有摄像头支架，摄像头支架为l形长杆，摄像头支架的上端贯穿车体的内部延伸至车体的外部，摄像头支架竖直部分处固定安装有滚轴，滚轴为圆环状，滚轴的内圈固定连接在摄像头支架的外部上，滚轴的外圈固定连接有超声波传感器，摄像头支架的右端固定安装有照明设备，照明设备的右端固定安装有摄像头。

一种船舶水尺智能观测小车用智能观测系统，包括控制模块，控制模块的输出端电连接有摄像模块、陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块，摄像模块、陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块的输入端和输出端均分别与控制模块输出端和输入端进行双向的电连接，控制模块的输出端电连接有驱动模块与照明模块，照明模块的输入端与控制模块的输出端进行电连接，驱动模块的输入端与控制模块的输出端进行电连接，驱动模块的输出端电连接有舵机模块、旋转模块与升降模块，舵机模块、旋转模块与升降模块的输入端均与驱动模块的输出端进行电连接，控制系统模块的输出端还电连接有无线传输模块，无线传输模块的输入端和输出端与控制模块的输出端与输入端进行双向的电连接，无线传输模块用于连接控制模块和外部客户端设备，无线传输模块的输出端电连接有人机交互模块，人机交互模块的输入端和输出端与无线传输模块的输出端和输入端进行双向的电连接，人机交互模块的输出端电连接有标准值设定模块，标准值设定模块的输入端和输出端与人机交互模块的输出端与输入端进行双向的电连接。

优选的，所述底盘磁铁为强力永磁铁。

优选的，所述超声波传感器在使用时依靠自身重力始终保持垂直向下的状态。

优选的，所述电源可选用锂电池。

优选的，所述存储模块可以对控制模块内接收的信息进行存储与备份。

优选的，所述无线传输模块可以传输外部远程控制指令和采集到的水尺读数图像。

优选的，所述人机交互模块可以接收控制模块内陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块采集的数据以及摄像模块采集的图片和视频，并将其通过外部客户端设备展示出来。

优选的，所述控制模块可选用适当的单片机与dsp等微处理器构建。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种船舶水尺智能观测小车，具备以下有益效果：

1、该船舶水尺智能观测小车，通过设置升降电机与传动丝杠配合底盘磁铁与底盘螺栓，可以带动底盘磁铁进行上升或下降，使底盘磁铁靠近或远离车体的底盘处，通过改变底盘磁铁与车体底盘的距离间隙，进而可以调整车体底盘与船壳表面的吸附磁力，使车体与船壳以适当的磁力牢固吸附，使车体有效抵御外界气候环境的干扰，且车体与船壳之间是通过磁力吸附，不需额外动力，并通过陀螺仪和控制模块的配合，从而可以实现小车运行状态的自动调整，可以有效减少小车的功耗，进而极大地提高了小车的续航能力。

2、该船舶水尺智能观测小车，通过设置旋转电机与摄像头支架，旋转电机可以带动摄像头支架进行旋转，从而使摄像头支架上的摄像头与照明设备可以转动至不同的角度上进行观测采集，进而有效的提高用户的观测精度。

3、该船舶水尺智能观测小车，通过设置存储模块，当陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块采集的数据以及摄像模块采集的图片和视频因为人为地操作错误或设备发生故障时可能发生丢失和损坏，通过存储模块对该信息的备份，从而使存储模块可以对采集的图像进行恢复，进而有效的提高水尺计重的安全性与权威性。

4、该船舶水尺智能观测小车，通过设置超声波传感器配合标准值设定模块，通过标准值设定模块，使用户可以设定标准的安全距离值，在车体运动中，超声波传感器以固定频率测量车体与水面的距离，当该距离小于设定的安全距离时，控制模块锁定小车不向下方移动，从而避免车体落水的风险，进而有效的确保车体的使用安全。

5、该船舶水尺智能观测小车，通过设置陀螺仪与红外测速传感器，当车体运动时，陀螺仪和红外测速传感器分别将车体的运动状态和移动速度反馈给控制模块，当感应到车体在转弯或上下坡时，控制模块通过驱动模块向升降电机和驱动电机发出指令，升降电机带动传动丝杠使底盘磁铁与车体底盘贴合来增加磁吸附力，同时驱动电机使车轮减速，从而确保小车运行安全，并且当陀螺仪测到转弯和上下坡行为完成后，陀螺仪将车体的运动状态反馈给控制模块，控制模块控制底盘磁铁回位和速度回复，自动恢复车体的原运行状态，从而可以减小功耗，提高运行效率。

6、该船舶水尺智能观测小车，通过设置控制模块，控制模块可以检测电源电量的阈值，当控制模块检测到电源电量低于设定阈值时，控制模块可以通过陀螺仪模块控制陀螺仪将小车向垂直上方移动，便于使用者回收。

7、该船舶水尺智能观测小车，通过设置底盘螺栓，底盘螺栓可以设置初始磁力，通过将车体放置在船壳表面上，然后通过是否可以拉动车体来判断初始磁力的大小，随后通过转动底盘螺栓来控制底盘磁铁与底盘的距离，从而可以调整初始磁力，使车体在开始使用时，可以牢固地吸附在船壳上，进而有效的提高了车体的稳固性。

附图说明

图1为本实用新型的右视剖视结构示意图；

图2为本实用新型的系统框图。

图中：1车体、2电源、3车轮、4轮轴、5摄像头支架、6滚轴、7传动丝杠、8底盘磁铁、9底盘螺栓、10摄像头、11照明设备、12旋转电机、13升降电机、14舵机、15驱动电机、16红外测速传感器、17超声波传感器、18陀螺仪。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示,需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种船舶水尺智能观测小车，包括车体1，车体1的内部设置有电源2、陀螺仪18与驱动电机15，电源2、陀螺仪18与驱动电机15均固定安装在车体1的内部，电源2用来对车体1内部的电气部件提供能源，陀螺仪18用来测量车体1的运动状态，车体1外部的下端转动连接有四个车轮3，驱动电机15用来驱动四个车轮3转动或停止以控制车体1的前进、后退或刹车，每两个车轮3为一组，两组车轮3分别设置在车体1外部下端的两侧，左侧车轮3的外部固定安装有红外测速传感器16，右侧车轮3的外部活动连接有轮轴4，轮轴4的上端固定安装有舵机14，舵机14可以使轮轴4带动车轮3旋转以控制车体1进行转向，车体1的内部固定安装有升降电机13，升降电机13下端活动连接有传动丝杠7，传动丝杠7通过升降电机13来控制升高或降低，传动丝杠7的下端活动连接有底盘磁铁8，底盘磁铁8为强力永磁铁，底盘磁铁8的右端与传动丝杠7活动连接，底盘磁铁8位于车体1底盘的上方，底盘磁铁8可以将车体1与船壳表面进行磁力吸附，底盘磁铁8的左端铰接有底盘螺栓9，底盘螺栓9用来对底盘磁铁8进行限位，且底盘螺栓9可以设置初始磁力，通过将车体1放置在船壳表面上，然后通过是否可以拉动车体1来判断初始磁力的大小，随后通过转动底盘螺栓来控制底盘磁铁与底盘的距离，从而可以调整初始磁力，使车体1在开始使用时，可以牢固地吸附在船壳上，调节传动丝杠7升降时会带动底盘磁铁8的右端升高或下降，使底盘磁铁8远离或靠近车体1的底盘处，从而可以改变车体1与船壳表面的吸附磁力。

车体1的内部固定安装有旋转电机12，旋转电机12的上端固定安装有摄像头支架5，旋转电机12用来带动摄像头支架5进行转动，摄像头支架5为l形长杆，摄像头支架5的上端贯穿车体1的内部延伸至车体1的外部，摄像头支架5竖直部分处固定安装有滚轴6，滚轴6为圆环状，滚轴6可以由轴承来替代，且滚轴6与轴承功能是一致的，滚轴6的内圈固定连接在摄像头支架5的外部上，滚轴6的外圈固定连接有超声波传感器17，当车体1运动时，超声波传感器17可以以固定频率测量车体1与水面的距离，且超声波传感器17在使用时依靠自身重力始终保持垂直向下的状态，摄像头支架5的右端固定安装有照明设备11，照明设备11用来为车体1运动及观测提供夜间补光，照明设备11的右端固定安装有摄像头10，摄像头10用来采集水尺读数的图像与视频。

一种船舶水尺智能观测小车用智能观测系统，包括控制模块，控制模块的输出端电连接有存储模块，存储模块的输入端和输出端与控制模块的输出端与输入端进行双向的电连接，存储模块可以对控制模块内接收的信息进行存储与备份，控制模块的输出端电连接有摄像模块、陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块，摄像模块、陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块的输入端和输出端均分别与控制模块输出端和输入端进行双向的电连接，摄像模块用来接收摄像头10采集的图像信息，陀螺仪模块用来接收陀螺仪18观察到车体1运动状态的信息，红外测速传感模块用来接收红外测速传感器16监测车体1移动速度的信息，超声波传感模块用来接收超声波传感器17测量车体1与水面距离的信息，摄像模块、陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块接收的信息均传输至控制模块中。

控制模块的输出端电连接有驱动模块与照明模块，照明模块的输入端与控制模块的输出端进行电连接，照明模块用来控制照明设备11的启动与关闭，驱动模块的输入端与控制模块的输出端进行电连接，驱动模块用来接收控制模块传输的控制信号，且驱动模块可以放大控制模块提供的控制信号，驱动模块的输出端电连接有舵机模块、旋转模块与升降模块，舵机模块、旋转模块与升降模块的输入端均与驱动模块的输出端进行电连接，升降模块用来控制升降电机13的启动或关闭，舵机模块用来控制舵机14的启动或关闭，旋转模块用来控制旋转电机12的启动或关闭。

控制系统模块的输出端还电连接有无线传输模块，无线传输模块的输入端和输出端与控制模块的输出端与输入端进行双向的电连接，无线传输模块用于连接控制模块和外部客户端设备，无线传输模块可以传输外部远程控制指令和采集到的水尺读数图像，无线传输模块的输出端电连接有人机交互模块，人机交互模块的输入端和输出端与无线传输模块的输出端和输入端进行双向的电连接，人机交互模块用来向控制模块传输控制指令，且人机交互模块可以接收控制模块内陀螺仪模块、红外测速传感模块与超声波传感模块采集的数据以及摄像模块采集的图片和视频，并将其通过外部客户端设备展示出来，人机交互模块的输出端电连接有标准值设定模块，标准值设定模块的输入端和输出端与人机交互模块的输出端与输入端进行双向的电连接，通过标准值设定模块，使用户可以自由设定车体1与水面的安全距离。

本实用新型的技术方案中所述的控制模块、驱动模块、存储模块与无线传输模块均可以转换为实体硬件，例如控制模块可以是以微处理器为核心的单片机单元，驱动模块是集成驱动电路，存储模块是存储芯片，无线传输模块是4g路由和天线。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。