专利名称：船舶吃水动态检测系统及检测方法
技术领域：
本发明涉及船舶吃水检测技术，特别是一种船舶(超)吃水量的检测方法及检测
装置O
背景技术：
船舶吃水是指船舶因自重或受载，船体浸没水中部分的深度，船舶吃水值反映了 船舶的排水量和载货重量。“超吃水”是指国内内河部分船舶为追求经济利益超过航道维护 水深标准装载航行，或由于超载而超过船舶允许的最大吃水值。船舶“超吃水”不但会损坏 船体本事，危及船员生命，还可能造成搁浅，进而破坏航道，其危害巨大。当前，已有的船舶吃水检测方法主要有人工观测、超声波水尺、激光水位计和 压力传感器等，但存在主观因素大、检测精度低、效率低、维护不便等缺点。如专利号为 ZL200720106838.4的中国实用新型专利“一种船舶水尺”提到一种船舶水尺，以及专利 号为ZL92208452. 1的中国实用新型专利“智能检水仪”提供的一种测量船舶吃水和载重 量计量仪器，均需要检测人员登上被检测船才能实施检测，而实际中，对于处于航行状态 的船舶都让其停下接受检测，显然不现实。也有提到不影响通航的检测方法，如申请号为 200710169069. 7中国发明专利申请中提到的“一种船舶排水测量装置及其测量方法”，其使 用固定安装于河床及河岸水下部分的测量装置，以及授权公告号为CN 101628612A的中国 发明专利“船舶吃水超限预警系统及预警方法”提到的通过在间道水下设置一个可上下升 降的水平杆，检测水平杆与船底接触时的高度进行吃水超限报警的方法，虽能实现非接触 检测，但由于水下情况复杂，检测精度受漩涡、杂物等干扰程度大，而且其装置的安装和维 护不方便。因此，亟需开发一种动态、快捷准确的船舶吃水检测方法和检测系统。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种检测结果准确，并可安装于检测 船上，动态地对运行的船舶进行检测的船舶吃水动态检测系统。本发明的目的是这样实现的船舶吃水动态检测系统，包括水下检测子系统、水上 检测子系统和数据处理子系统，所述水下检测子系统包括升降支架；激光阵列，至少包括设置于升降支架上的第一激光收发器，第一激光收发器的发 射方向水平；所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的动力机构；所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，当第一激光收 发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警。进一步，所述激光阵列还包括第二激光收发器，所述第二激光收发器设置于第一 激光收发器上方的升降支架上，第二激光收发器的发射方向水平，并与第一激光收发器发 射方向相同；
所述水下检测子系统还包括设置于升降支架上的水下摄像机，用于摄取被测船舶 的水下部分的船体，所述水下摄像机为微光摄像机或激光摄像机。进一步，所述水上检测子系统还包括照射光源，所述照射光源射向被测船舶的水 下部分的船体；进一步，所述照射光源为大发散角的激光光源；进一步，所述第一激光收发器、第二激光收发器和激光光源发射的激光均为蓝/ 绿激光束；进一步，所述数据处理子系统接收水下摄像机拍摄的图像，计算被测船舶的吃水 深度；进一步，所述水下摄像机为微光摄像机或激光摄像机；进一步，所述水上检测子系统还包括CXD摄像机和/或GPS接收机。本发明还提供一种船舶吃水动态检测方法，检测结果准确，并于检测船上，动态地 对运行的船舶进行检测，包括如下步骤1)由检测船只在水下的维护水深处向被测船舶发射激光光束，当检测船只接收到 被测船舶反射回的该激光光束时，则判定该被测船舶超吃水，并执行步骤2)，否则通过控制 升降支架，提高该激光收发器在升降支架上的高度，直到稳定地接收到被测船舶返回的该 束激光，然后执行步骤2)；2)检测船只在步骤1)发射的激光光束竖直的上方发射另一束激光光束；3)摄取被测船舶反射激光光束的一侧的图像，所述图像中包括步骤1)、2)发射的 激光在被测船舶上形成的2个光斑；4)对步骤3)获取的图像进行处理，根据下式，求得被测船舶吃水水深hr/ (h「h2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ill为步骤1)所发射激光的深度，h2为步骤2)所发射激光的深度，、为船舶 吃水水深，\为图像中被测船舶底部距水面的距离，S1为图像中下部激光光斑距水面的距 离，S2为图像中上部激光光斑距水面的距离。进一步，步骤3)中，还对被测船舶反射激光光束的一侧进行激光照明。进一步，发射的激光均为蓝/绿激光束。本发明的有益效果是可安置在检测船上用于执法时的动态实时检测，提高了检 测的效率；使用图像处理算法计算船舶的吃水深度，提高了检测的准确度。利用激光摄像机 摄取船体水下部分图像，并同时用CCD摄像机摄取船舶水上部分图像，有利于执法部分保 留检测证据，对于控告不法船主超载行为有很大的帮助，使用蓝/绿激光束，可完全避免水 的干扰。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述图1示出了船舶吃水动态检测系统的结构示意图；图2示出了船舶吃水动态检测方法的原理示意图；图3示出了水下摄像机摄取的船舶水下部分船体示意图。
具体实施例方式以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。参见图1，船舶吃水动态检测系统，包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据 处理子系统。所述水下检测子系统包括升降支架1、激光阵列和水下摄像机3，所述水下摄像 机3采用微光摄像机或激光摄像机。参见图2，所述激光阵列包括设置于升降支架上的第一激光收发器21和第二激光 收发器22，第二激光收发器22设置于第一激光收发器21上方的升降支架1上，第一激光收 发器和第二激光发射器均发射小发散角的蓝/绿激光束，其发射方向水平；所述水下摄像机设置于升降支架上，用于摄取被测船舶的水下部分的船体。所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的步进电机、用于摄取水面上图 像的CCD摄像机、用于检测事发位置的GPS接收机、控制升降机构运转的步进电机以及激光 光源，向水下检测子系统的水下摄像机视场边沿(左、右和上三边)发射线型激光束，以照 明船体水下部分，以利于水下摄像机摄取更清晰的图像；所述CCD摄像机和GPS接收机获取 的数据发送到数据处理子系统保存，可用于执法取证。所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，所述数据处理 子系统可由PC机等处理装置和声光报警装置组成，当第一激光收发器接收到反射回的激 光时，数据处理子系统发出报警，所述数据处理子系统还接收水下摄像机拍摄的图像，计算 被测船舶的吃水深度。参见图3，为水下摄像机摄取的船体示意图。本实施例的船舶吃水动态检测方法，包括如下步骤1)由检测船只在水下的维护水深112处向被测船舶发射激光光束，当检测船只接收 到被测船舶反射回的该激光光束时，则初步判定该被测船舶超吃水，并执行步骤2)，否则通 过控制步进电机，提高该激光收发器在升降支架上的高度，直到稳定地接收到被测船舶返 回的该束激光，并执行步骤2)；2)检测船只在步骤1)发射的激光光束竖直的上方深度h2处发射另一束激光光 束，h2 < hi ；3)对被测船舶反射激光光束的一侧进行激光照明，摄取被测船舶反射激光光束的 一侧的图像，所述图像中包括步骤1、2)发射的激光在被测船舶上形成的2个光斑；4)对步骤3)获取的图像进行处理，当发现有步骤1)发射的激光在被测船舶上形 成的光斑A'，则可以进一步确定船舶吃水超过维护水深112 ；根据下式，求得被测船舶吃水水深hr/ (h「h2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ill为步骤1)所发射激光的深度，h2为步骤2)所发射激光的深度，、为船舶 吃水水深，\为图像中被测船舶底部距水面的距离，S1为图像中下部激光光斑距水面的距 离，S2为图像中上部激光光斑距水面的距离；此外，如果船舶吃水没有超过维护水深，则在图像上将会只有步骤2)发射的激光 束在船体上形成的光斑B'，此时通过控制步进电机，提高激光束A的高度，以在图像上形
6成光斑A'，并计算此时被测船舶吃水水深，并根据船型判断其是否超吃水。上述步骤中发射的激光均为蓝/绿激光束(所发射的激光的波长处在蓝或绿光的 波长这一段)。以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以 对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修 改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和 变型在内。
权利要求
船舶吃水动态检测系统，其特征在于包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据处理子系统，所述水下检测子系统包括升降支架；激光阵列，至少包括设置于升降支架上的第一激光收发器，第一激光收发器的发射方向水平；所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的动力机构；所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，当第一激光收发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警。
2.如权利要求1所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于所述激光阵列还包括第 二激光收发器，所述第二激光收发器设置于第一激光收发器上方的升降支架上，第二激光 收发器的发射方向水平，并与第一激光收发器发射方向相同；所述水下检测子系统还包括设置于升降支架上的水下摄像机，用于摄取被测船舶的水 下部分的船体，所述水下摄像机为微光摄像机或激光摄像机。
3.如权利要求2所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于所述水上检测子系统还 包括照射光源，所述照射光源射向被测船舶的水下部分的船体。
4.如权利要求3所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于所述照射光源为大发散 角的激光光源。
5.如权利要求4所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于所述第一激光收发器、第 二激光收发器和激光光源发射的激光均为蓝/绿激光束。
6.如权利要求2至5中任一项所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于所述数据 处理子系统接收水下摄像机拍摄的图像，计算被测船舶的吃水深度。
7.如权利要求1至5中任一项所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于所述水上 检测子系统还包括CXD摄像机和/或GPS接收机。
8.船舶吃水动态检测方法，其特征在于包括如下步骤1)由检测船只在水下的维护水深处向被测船舶发射激光光束，当检测船只接收到被测 船舶反射回的该激光光束时，则判定该被测船舶超吃水，并执行步骤2)，否则通过控制升降 支架，提高该激光收发器在升降支架上的高度，直到稳定地接收到被测船舶返回的该束激 光，然后执行步骤2)；2)检测船只在步骤1)发射的激光光束竖直的上方发射另一束激光光束；3)摄取被测船舶反射激光光束的一侧的图像，所述图像中包括步骤1、2)发射的激光 在被测船舶上形成的2个光斑；4)对步骤3)获取的图像进行处理，根据下式，求得被测船舶吃水水深K/ Oifh2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ii1为步骤1)所发射激光的深度，h2为步骤2)所发射激光的深度，、为船舶吃水 水深，S为图像中被测船舶底部距水面的距离，S1为图像中下部激光光斑距水面的距离，S2 为图像中上部激光光斑距水面的距离。
9.如权利要求8所述的船舶吃水动态检测方法，其特征在于步骤3)中，还对被测船 舶反射激光光束的一侧进行激光照明。
10.如权利要求8或9所述的船舶吃水动态检测方法，其特征在于发射的激光均为蓝/绿激光束。
全文摘要
本发明涉及船舶吃水检测技术，特别是一种船舶(超)吃水量的检测方法及检测系统，所述检测系统包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据处理子系统，所述水下检测子系统包括升降支架；激光阵列，至少包括设置于升降支架上的第一激光收发器，第一激光收发器的发射方向水平；水下摄像机；所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的动力机构；CCD摄像机；GPS接收机；激光光源；所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，当第一激光收发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警；此外，本发明的检测系统可在检测船上进行动态实时检测，提高了检测的效率；并可使用图像处理算法计算船舶的吃水深度，提高了检测的准确度。
文档编号G01B11/22GK101913415SQ20101022804
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者刘飞, 李修云, 梁山, 毕慧博, 毕方全, 鲜晓东 申请人:重庆大学