一种侧扫式船舶吃水超限检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及船舶运量检测和船舶安全检测等领域，特别是一种侧扫式船舶吃 水超限检测系统。
【背景技术】
[0002] 随着航运量不断增大，航运水道中船舶数量和密度均大幅提高，船舶吃水超限对 航运安全的威胁日益严重，吃水超限的船舶极容易对航道造成损害，为了保证航道安全和 通航效率，需要进行船舶吃水超限检测。现有一种船舶吃水超限检测方法：在航道的一侧安 装超声波发射器，航道的另一侧安装超声波接收器阵列，当船舶从航道中行驶过测量区域 时会对超声波产生遮挡，超声波接收器阵列接收到的信号能量会发生变化，结合遮挡状况 和岸上测距系统测量的船舶距超声波发射器的距离就可以得到船舶吃水是否超限的测量 结果。
[0003] 上述方法存在的问题是：当船舶距超声波接收器阵列过远时，受水中超声波多途 效应等因素影响，船舶吃水超限检测结果不准确。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种能提高测量精度的侧扫 式船舶吃水超限检测系统。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
[0006] 一种侧扫式船舶吃水超限检测系统，包括超声波发射模块、超声波接收模块、测距 模块、数据处理模块和显示报警模块，所述的超声波接收模块通过数据传输线与数据处理 模块连接，所述的测距模块通过数据传输线与数据处理模块连接，所述的显示报警模块通 过数据传输线与数据处理模块连接。
[0007] 所述的超声波发射模块和超声波接收模块有各自相对应的两组，两组超声波发射 模块分别安装于航道两侧，其中，左岸的超声波发射模块为超声波发射模块A，右岸的超声 波发射模块为超声波发射模块B，右岸的超声波接收模块为超声波接收模块A，左岸的超声 波接收模块为超声波接收模块B ;超声波发射模块A与超声波接收模块A的频率相对应，两 者的中心位置在同一水平线上；超声波发射模块B与超声波接收模块B的频率相对应，两者 的中心位置在同一水平线上。
[0008] 所述的超声波发射模块是单个超声波发射器或多个超声波发射器组成的竖直阵 列，它以船舶吃水警戒线为中心发出小角度的超声波。超声波发射模块A与超声波发射模 块B采用相同的超声波频率或不同的超声波频率，二者均采取脉冲调制的方式分时交错发 射超声波，保证超声波发射模块A工作时超声波发射模块B暂停工作，而超声波发射模块 B工作时超声波发射模块A暂停工作，这样它们的使能时间交错，发射的超声波不会相互干 扰。
[0009] 所述的超声波接收模块是由多个超声波接收器组成的阵列，用于接收未被船舶遮 挡而传过航道的超声波。
[0010] 所述的测距模块用来测量超声波发射模块到船舶的水平距离，测量方法选择以下 两种方法之一：
[0011] 第一种是利用GPS定位信息获得待测船舶分别到航道两岸的超声波发射模块的 水平距离；
[0012] 第二种是采用测距装置测量，共有两组测距装置，分别安装于航道两侧的超声波 发射模块的同一竖直线的水面以上的位置，安装于超声波发射模块A竖直以上的为测距模 块A，安装于超声波发射模块B竖直以上的为测距模块B。
[0013] 所述的数据处理模块是岸上的工业计算机，用来将超声波接收模块、测距模块传 输来的数据进行处理，得到船舶吃水是否超限的测量结果。
[0014] 所述的显示报警模块安装于岸上，用于显示测量结果，提示工作人员对吃水超限 的船舶做出相应的处罚措施。
[0015] 本实用新型的工作方法，包括以下步骤：
[0016] A、预先获取数据
[0017] 在船舶驶入测量位置之前预先测量出部分所需的数据：超声波发射模块A与超声 波接收模块A中心的水平距离为L 3，超声波发射模块B与超声波接收模块B中心的水平距 离同样也为L3;从无船舶遮挡时超声波接收模块A接收到超声波信号的能量分布推导出接 收超声波的有效范围长度A，从无船舶遮挡时超声波接收模块B接收到超声波信号的能量 分布推导出接收超声波的有效范围长度M 2;从船舶的VTS或AIS信息中获得船舶的船身宽 度L4和船型的相关信息。
[0018] B、超声波发射模块发射超声波
[0019] 超声波发射模块A和超声波发射模块B开始工作，二者交错以吃水警戒线为中心 发出不同频率的小角度的超声波。
[0020] C、超声波接收模块接收信号
[0021] 超声波接收模块A接收超声波发射模块A发射来固定频率超声波，由于船舶的遮 挡，部分超声波不能传播到航道对岸，此时超声波接收模块A根据接收到超声波信号的能 量分布推导出接收超声波的有效范围长度为D 1;同时，超声波接收模块B接收超声波发射 模块B发射来固定频率超声波，由于船舶的遮挡，部分超声波不能传播到超声波接收模块 B，此时超声波接收模块B根据接收到超声波信号的能量分布得到接收超声波的有效范围 长度为D 2。
[0022] D、测距模块获得距离信息
[0023] 测距模块采用以下两种方法获得距离信息：
[0024] D1、若采取GPS定位的方式，则直接利用GPS定位系统获得船舶中心点位置距超声 波发射模块A的水平距离1^和船舶中心点位置距超声波发射模块B的水平距离L 2;转步骤 E ；
[0025] D2、若采取测距装置测量的方式，测距模块A测量出超声波发射模块A到船舶的水 平距离为L 5，而船舶中心点位置距超声波发射模块A的水平距离U等于超声波发射模块A 到船舶的水平距离为L5与半船身宽度L 4/2之和，即
【主权项】
1. 一种侧扫式船舶吃水超限检测系统，其特征在于：包括超声波发射模块（I)、超声波 接收模块（2)、测距模块（3)、数据处理模块（4)和显示报警模块（5)，所述的超声波接收模 块（2)通过数据传输线与数据处理模块（4)连接，所述的测距模块（3)通过数据传输线与 数据处理模块（4)连接，所述的显示报警模块（5)通过数据传输线与数据处理模块（4)连 接； 所述的超声波发射模块（1)和超声波接收模块（2)有各自相对应的两组，两组超声波 发射模块（1)分别安装于航道两侧，其中，左岸的超声波发射模块（1)为超声波发射模块 A (6)，右岸的超声波发射模块（1)为超声波发射模块B (7)，右岸的超声波接收模块（2)为超 声波接收模块A (8)，左岸的超声波接收模块（2)为超声波接收模块B (9);超声波发射模块 A(6)与超声波接收模块A(8)的频率相对应，两者的中心位置在同一水平线上；超声波发射 模块B (7)与超声波接收模块B (9)的频率相对应，两者的中心位置在同一水平线上； 所述的超声波发射模块（1)是单个超声波发射器或多个超声波发射器组成的竖直阵 列，它以船舶吃水警戒线为中心发出小角度的超声波；超声波发射模块A (6)与超声波发射 模块B (7)采用相同的超声波频率或不同的超声波频率，二者均采取脉冲调制的方式分时 交错发射超声波，保证超声波发射模块A(6)工作时超声波发射模块B(7)暂停工作，而超声 波发射模块B(7)工作时超声波发射模块A(6)暂停工作，这样它们的使能时间交错，发射的 超声波不会相互干扰； 所述的超声波接收模块（2)是由多个超声波接收器组成的阵列，用于接收未被船舶遮 挡而传过航道的超声波； 所述的测距模块（3)用来测量超声波发射模块（1)到船舶的水平距离，测量方法选择 以下两种方法之一： 第一种是利用GPS定位信息获得待测船舶（12)分别到航道两岸的超声波发射模块（1) 的水平距离； 第二种是采用测距装置测量，共有两组测距装置，分别安装于航道两侧的超声波发射 模块（1)的同一竖直线的水面以上的位置，安装于超声波发射模块A(6)竖直以上的为测距 模块A(10)，安装于超声波发射模块B(7)竖直以上的为测距模块B(Il); 所述的数据处理模块（4)是岸上的工业计算机，用来将超声波接收模块（2)、测距模块 (3)传输来的数据进行处理，得到船舶吃水是否超限的测量结果； 所述的显示报警模块（5)安装于岸上，用于显示测量结果，提示工作人员对吃水超限 的船舶做出相应的处罚措施。
【专利摘要】本实用新型公开了一种侧扫式船舶吃水超限检测系统，包括超声波发射模块、超声波接收模块、测距模块、数据处理模块和显示报警模块，超声波发射模块和超声波接收模块有各自相对应的两组，两组超声波发射模块分别安装于航道两侧。本实用新型中采用两组超声波发射模块分时交错发出超声波，不会相互干扰。当得到两个测量结果之后，根据船舶的位置选择距船舶更近的超声波接收模块所得到的测量结果为准确数据，这样有效的解决了待测船舶距超声波接收模块过远而使测量结果受多途效应影响这一问题，使测量结果更加准确。本实用新型中待测吃水的船舶行驶位置不受限制，无论船舶上行下行，靠近航道左岸右岸，均能准确的测量出其吃水是否超限。
【IPC分类】G01S15-88, B63B39-12
【公开号】CN204302491
【申请号】CN201420872393
【发明人】熊木地, 刘新建, 张慧, 陆雷
【申请人】大连海事大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日