一种基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型属于安全状态实时监测领域，特别涉及一种基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统。
【背景技术】
[0003]长江我国第一大江，同时也是我国最重要的江上物流运输通道，贯穿着长江流域经济的发展，因而长江上船只行驶安全，不仅仅是保障船员的生命安全，同时也能保障国家经济的发展和社会的稳定。但是江上的行驶船只由于受到自然灾害以及船员误操作等影响可能会造成倾翻的安全事故，倾翻事故对船上人员的生命安全可以说是毁灭性的。譬如2015年6月发生的东方之星沉船事故，船体倒翻，442人遇难，仅12人成功获救，由此可见江船侧翻危害之大，以及救援之难。此类的重大事故在中国历史上并不少见，并且在世界各国的江道上都时有发生，此类危害不仅耗费国家巨大的救援资源，同时也造成巨大的人员伤亡，对社会稳定带来影响。
[0004]我们可以看出，此类事件也并不是不能避免或者减小伤亡的，如果船员能够在船体倾翻早期及时做出相应的补救措施，如果海事安全部门能够更加及时的得知事故的发生，那么这一类的事件也是可以减小伤亡的。目前我国江上运输量巨大，但是各类船只的安全措施相对落后，船只航行主要由船员自行判断，相应的事故则由船长依靠经验进行指挥，事故的通知也是由相应人员通知海事部门进行救援，目前的安全保障措施难以避免事故的发生和保障人员的安全。因此对于船只行驶安全的有效监测成为了当务之急。
[0005]当航行的船舶本体超过35°时，就会存在翻船的危险。因此15°时，就需要向船员发出警告，及时做出相应处理；在超过20°时，就需要向船员以及乘客通知准备做出相应安全措施，以减小人员的伤害，并且自动向海事安全部门进行紧急通知并且准备救援。
[0006]而现有技术是在船舶平台上放置一个倾角传感器来用于检测船体倾角，但这种做法，存在着精确度差，易受环境干扰，如恶劣天气，人为误操作等；而且无法自动地与驾驶舱以及海事安全中心进行联接，及时发送船舶行驶状态的信息，没有形成一个完整的自动的安全保障系统。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是提供一种能够实时、精准地检测船体的倾角，使船体有倾翻状况时，及时通知船员和船长做出操作上的补救措施，并且自动地向海事安全部门发出警报或者提醒救援的装置。
[0008]为解决现有技术存在的问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0009]—种基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，包括:
[0010]角度传感器，分别安装在被测船只船首、船尾和船体两侧四个方向所设立的封闭的监测点中，用于采集船只倾斜角度参数信息；
[0011]微处理器单元，与所述角度传感器连接，用于对采集的倾斜角度参数信息进行处理，还原船只的俯仰角和偏转角；
[0012]无线通信模块，与所述微处理器单元输出端连接，用于数据的无线传输；
[0013]电脑主机，用于接收所述无线通信模块无线传输的数据，并对所接收的数据进行平均处理，反馈、报警。
[0014]优选的:所述角度传感器采用MPU6050。
[0015]优选的:所述微处理器单元主控芯片使用TM4C。
[0016]进一步优选的:所述无线通信模块采用GPRS模块。
[0017]更进一步优选的:所述GPRS模块采用H7118C GPRS DTU。
[0018]本实用新型的方案是这样实现的，在船体的四个方位:船首，船尾，船体两侧分别设立监测点，监测点位于封闭区域内，在每个监测点安装角度传感器，角度传感器能够实时测量船体的偏转角和俯仰角，并且使用无线通信模块将数据实时发送给驾驶室的电脑主机，电脑主机会对各个传感器所发射的角度值进行平均处理，减小误差，并且反馈给船员，和海事安全部门。如果船只航行在一定的安全范围内，该系统只是实时测量和传输数据，但当某方向的角度超过预设的安全值时，电脑主机会发出警报，通知船员及时做出安全处理，同时在第一时间向海事安全部门报告，便于海事部门快速准备救援工作。
[0019]本实用新型的有益效果是:
[0020]采用角度传感器直接测量船体的偏转角和俯仰角，能够实现对船体最为直接和直观的监测，在船体的四个方向同时进行测量并取平均值，保障了测量系统的可靠性和精确性。
[0021]使用封闭监测点环境，将传感器安装在封闭的监测点内，保障了传感器不受恶劣天气以及人为误操作的影响。
[0022]采用GPRS无线通信技术，对角度传感器的数据进行传输与控制，与传统的通信方式相比，它降低了施工难度和架设成本，并且加强了抗干扰能力。
[0023]采用超低功耗的传感器和微处理器，大大降低了系统的功耗，并且还可以保障系统实时性和长期工作。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型实施例的结构示意图；
[0025]图2是本实用新型实施例各模块的连接方式示意图。
【具体实施方式】
[0026]通过以下详细说明结合附图可以进一步理解本实用新型的特点和优点。所提供的实施例仅是对本实用新型方法的说明，而不以任何方式限制本实用新型揭示的其余内容。
[0027]如图1所示，一种基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，包括:角度传感器，分别安装在被测船只船首、船尾和船体两侧四个方位所设立的封闭的监测点中，用于采集船只倾斜角度参数信息；微处理器单元，与所述角度传感器连接，用于对采集的倾斜角度参数信息进行处理，还原船只的俯仰角和偏转角；无线通信模块，与所述微处理器单元输出端连接，用于数据的无线传输；电脑主机，用于接收所述无线通信模块无线传输的数据，并对所接收的数据进行平均处理，反馈、报警。
[0028]选取被测船体的四个位置，分别是船首、船尾和船体两侧设立封闭的监测点，安装角度传感器。如图2所示，角度传感器与微处理器单元、无线通信模块依次相接。各监测点角度传感器实时将所测的数据传给微处理器单元，微处理器单元进行卡尔曼滤波后还原出船体的俯仰角和偏转角，再通过GPRS无线通信模块将数据发送给位于驾驶室的电脑主机，电脑主机会结合各个监测点的数据进行平均处理，然后再显示出船体的偏转状态，并且能够通过网络将本船实时的偏转行驶状态发送给海事安全部门。
[0029]角度传感器采用三维角度传感器MPU6050，它具有精度高，测量速度快等特点，能够及时准确得测量出船体偏转角度。微处理单元的主控芯片使用TI公司的TM4C，能够进入3.3V的低功耗模式，考虑到系统的低功耗要求，采用定时采样的方案，每隔一段周期(如5S)进行一次采样，在非采样时段，芯片进入低功耗模式，以此来降低系统的功率，在采样时段再进入工作模式，这样既能够保障系统的低功率也不会影响系统的实时性。GPRS通信模块采用H7118C GPRS DTU，专门用于角度数据的发送和接收。
【主权项】
1.一种基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，其特征在于:包括: 角度传感器，分别安装在被测船只船首、船尾和船体两侧四个方位所设立的封闭的监测点中，用于采集船只倾斜角度参数信息； 微处理器单元，与所述角度传感器连接，用于对采集的倾斜角度参数信息进行处理，还原船只的俯仰角和偏转角； 无线通信模块，与所述微处理器单元输出端连接，用于数据的无线传输； 电脑主机，用于接收所述无线通信模块无线传输的数据，并对所接收的数据进行平均处理，反馈、报警。2.根据权利要求1所述的基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，其特征在于:所述角度传感器采用MPU6050。3.根据权利要求1所述的基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，其特征在于:所述微处理器单元主控芯片使用TM4C。4.根据权利要求1所述的基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，其特征在于:所述无线通信模块采用GPRS模块。5.根据权利要求4所述的基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，其特征在于:所述GPRS模块采用H7118C GPRS DTU。
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于角度传感器的船只行驶状态在线监测系统，包括角度传感器，分别安装在被测船只船首、船尾和船体两侧四个方向所设立的封闭的监测点中，用于采集船只倾斜角度参数信息；微处理器单元，与所述角度传感器连接，用于对采集的倾斜角度参数信息进行处理，还原船只的俯仰角和偏转角；无线通信模块，与所述微处理器单元输出端连接，用于数据的无线传输；电脑主机，用于接收所述无线通信模块无线传输的数据，并对所接收的数据进行平均处理，反馈、报警。本实用新型是能够实时监测航行中船只的姿态，判断是否正常航行并及时将信息反馈至驾驶室和海事安全部门，以便迅速做出调整或救援，确保航行船只、及船上人员安全的系统。
【IPC分类】G01C1/00, G01C9/00
【公开号】CN204963853
【申请号】CN201520735750
【发明人】田胜, 叶嘉成, 程文胜, 陈小桥
【申请人】武汉大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月22日