一种船舶避碰预警装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种船舶避碰预警装置，包括单片机控制器、输入单元、显示单元、执行单元、通信单元、报警单元和工作信号灯。所述执行单元包括一台直流电机、与所述直流电机匹配的电机驱动、一台步进电机、与所述步进电机匹配的电机驱动、两个2自由度的电动云台和分别放置在电动云台上的两个激光测距仪。该船舶避碰预警装置可以将水平方向上障碍物与船舶的距离和前方大桥的高度检测、传送、显示出来，并对危险信号进行预警，还可以实现不同模式工作系统的转换。该船舶避碰预警装置可以安装于各种类型的船舶中，检测预警精度高，具有很高的性价比。
【专利说明】一种船舶避碰预警装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种船舶避碰预警装置。
【背景技术】
[0002]随着船舶的大型化发展，船舶数量快速上升，水上交通事故也呈上升的趋势，特别是船舶与船舶、船舶与桥墩、船舶与跨海电缆之间的碰撞，这类事故的发生，损失往往是巨大的。
[0003]而目前，国内外应用在船舶与船舶之间避碰领域的装置主要有自动雷达标绘仪(ARPA)、船舶自动识别系统(AIS)。国内外对船撞桥的措施主要集中在桥梁防撞设施上(如在桥墩周围加设围栏)，是一种被动的措施，没有船舶主动防撞避让的装置，这种措施的成本也极其昂贵。而且并没有很好的解决船舶与桥墩、横梁、跨海电缆之间的碰撞问题。
[0004]因此开发出精度高、价格低廉又同时具有测距测高功能的主动避碰装置尤为紧迫。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有测高功能的、精度高、价格低廉的、具有主动性的船舶避碰预警装置。
[0006]本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为:一种船舶避碰预警装置，包括:
[0007]单片机控制器；
[0008]输入单元，包括多个输入键，与单片机控制器输入端相连，单片机控制器在接收到输入单元的信号后，进行相应的控制响应；
[0009]显示单元，用于显示待测目标与船舶之间的距离、待测目标的高度、船舶高度和系统当前运行的运行状态，单片机控制器的数据输出端与显示器数据接口相连；
[0010]执行单元，在接收到单片机控制器的控制信号后执行单元进行相应的动作操作，并将获取的数据信号传送给单片机控制器；
[0011]通信单元，用于单片机控制器与执行单元之间的数据传输；
[0012]报警单元，所述报警单元为声光报警单元，与单片机控制器相连；
[0013]工作信号灯，在系统工作时由单片机控制器控制点亮，否则熄灭。
[0014]所述输入单元包括位键、十位键、解除警报键、模式一键、模式二键、模式三键和停止键。所述通信单元包括串行接口和串行接口驱动器。所述执行单元包括一台直流电机、与所述直流电机匹配的电机驱动、一台步进电机、与所述步进电机匹配的电机驱动、两个2自由度的电动云台和分别放置在电动云台上的两个激光测距仪。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0016]1、具有测高测距避碰预警的功能，安装该船舶避碰预警装置的中小型船舶中不仅能够监测船舶之间的距离，同时能够测量出前方大桥的高度，实现安全避碰；在已安装有避碰系统的大型船舶中，也能够辅助AIS等系统使用，弥补AIS只能实现船舶之间避碰的不足。
[0017]2、激光测距仪的测量精度可达0.lm，测量数据经过系统数据处理之后的显示精度为±lm，符合船舶行船需要。
[0018]3、该船舶避碰预警装置性价比高，目前船舶广泛使用的AIS的价格普遍价格在几千到几万元不等，对于中小型船舶而言较为吃紧。本系统采用激光测距仪为感知子系统，单片机作为主控系统，价格低廉适合推广使用，尤其是在经济实力不足的中小型船舶和一些渔船中。
[0019]4、该船舶避碰预警装置的智能预警方法具有多种工作模式，以适应海上的复杂环境，部分工作模式之间可以相互自动转换，无需人工调节，减轻工作强度，提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例中船舶避碰预警装置的结构示意图。
[0021]图2为本实用新型实施例中船舶避碰预警装置的智能预警方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0023]如图1所示，本实施例中的一种船舶避碰预警装置，包括:
[0024]单片机控制器1，选用单片机AT89c52芯片，该芯片带有微处理器、程序存储器、数据存储器、输入输出口、定时器、计数器、中断系统寄存器、特殊功能寄存器、串并行接口 ；
[0025]输入单元2，包括位键21、十位键22、解除警报键23、模式一键24、模式二键25、模式三键26和停止键27，分别与单片机控制器I输入端相连，单片机控制器I在接收到输入单元2中的输入键信号后，进行相应的控制响应；
[0026]显示单元3，由128*64点阵的带背光无字库型液晶显示器及其附件组成。用于显示待测目标与船舶之间的距离、待测目标的高度、船舶高度和系统当前运行的运行状态，单片机控制器I的数据输出端与显示器3的8个数据接口相连；
[0027]执行单元4，包括一台直流电机41、与所述直流电机41匹配的由三极管和电阻组成的电机驱动、一台四相八拍步进电机42、与所述步进电机42匹配的电机驱动ULN2003A、两个2自由度的电动云台43和分别放置在电动云台上的两个激光测距仪44。在接收到单片机控制器I的控制信号后执行单元4进行相应的动作操作，并将获取的数据信号传送给单片机控制器I ;
[0028]通信单元5，用于单片机控制器I与执行单元4之间的数据传输，包括串行接口和串行接口驱动器MAX232，采用的串口通信方式为9600，I, 8，I方式，初始化之后从单片机的TXD接口输出的控制命令通过所述单元5发送到所述激光测距仪44中，再把所述激光测距仪44测量的数据通过通信单元5输入单片机的RXD接口，从而接收到单片机控制器I中，单片机控制器I经过数据处理之后，显示在液晶显示器上；
[0029]报警单元6，所述报警单元6为声光报警单元，包括蜂鸣器、发光二极管、普通二极管、PNP三极管，与单片机控制器I相连；
[0030]工作信号灯7，为一发光二极管，在系统工作时由单片机控制器I控制点亮，否则熄灭。[0031]如图2所示，一种船舶避碰预警装置的智能预警方法，包括如下步骤:
[0032]步骤一:检测是否为开机状态，如果未检测到开机信号，等待直到检测到开机信号，如果检测到开机信号，执行步骤二 ；
[0033]步骤二:进入待机状态，手动按下模式一键24，工作信号灯7点亮，执行步骤三，手动按下模式二键25，工作信号灯7点亮，执行步骤七，手动按下模式三键26，工作信号灯7点売，执行步骤十二；
[0034]步骤三:进入模式一工作系统，单片机控制器I控制执行单元4进行扫描检测工作，判断执行单元4是否检测到高空物，如果否，执行步骤四，如果是，执行步骤五，同时检测停止键27信号，如果检测到停止信号，工作信号灯7熄灭，返回步骤二，如果无，执行步骤四；
[0035]步骤四:执行单元4将测量的距离数据通过通信单元5及单片机控制器I显示在显示单元3，同时测量的距离数据经过单片机控制器的程序运算，判断距离是否小于安全距离，如果是，执行步骤六，如果否，返回步骤三；
[0036]步骤五:执行单元4将测量的高空物的高度数据通过通信单元5及单片机控制器I显示在显示单元3，同时测量的高度数据经过单片机控制器的程序运算，判断高度数据是够小于船舶高度，如果是，执行步骤六，如果否，执行步骤七；
[0037]步骤六:测量距离小于设定的安全距离，或者测量高空物的高度小于船舶高度时，报警单元6发出声光警报，同时执行单元4停止工作，待危险情况处理完后，手动操作解除警报键23，警报信号解除，返回步骤三中执行单元停止工作室的中断状态点；
[0038]步骤七:进入模式二工作系统，判断是否有停止键信号，如果有，工作信号灯7熄灭，返回步骤三，如果无，单片机控制器I控制执行单元4进行检测工作，判断执行单元4是否检测到高空物，如果是，执行步骤八，如果否，执行步骤九；
[0039]步骤八:执行单元4将测量的高空物的高度数据通过通信单元5及单片机控制器I显示在显示单元3，同时测量的高度数据经过单片机控制器的程序运算，判断高度数据是否小于船舶高度，如果是，执行步骤十，如果否，返回步骤七；
[0040]步骤九:判断是否连续两次循环未检测到高空物，如果是，返回步骤三，如果否，执行步骤十一；
[0041]步骤十:测量距离小于设定的安全距离，或者测量高空物的高度小于船舶高度时，报警单元6发出声光警报，同时执行单元4停止工作，待危险情况处理完后，手动操作解除警报键23，警报信号解除，返回步骤七中执行单元停止工作时的中断状态点；
[0042]步骤十一:执行单元4将测量的距离数据通过通信单元5及单片机控制器I显示在显示单元3，判断距离是否小于安全距离，如果是，返回步骤十，如果否，返回步骤七；
[0043]步骤十二:进入模式三工作系统，检测是否有停止键27信号，如果有，工作信号灯7熄灭，返回步骤三，如果无，执行步骤十三；
[0044]步骤十三:单片机控制器I控制执行单元4进行扫描检测工作，执行单元4将测量的距离数据通过通信单元5及单片机控制器I显示在显示单元3，同时测量的距离数据经过单片机控制器的 程序运算，判断距离是否小于近港距离，如果是，执行步骤步骤十四，如果否，返回步骤十二；
[0045]步骤十四:报警单元6发出声光警报，同时执行单元4停止工作，待危险情况处理完后，手动操作解除警报键23警报信号解除，，返回步骤十二中执行单元停止工作时的中断状态点。
[0046]所述模式一工作系统为扫描模式工作系统，在待机状态下，按下所述模式一键24，工作信号灯7点亮，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平向左转动，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平转动回到正位，随后所述直流电机41和第一电动云台43停止动作，单片机控制器I控制所述步进电机42，驱动第二电动云台43垂直方向抬起三十二度的角度，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述步进电机42，驱动第二电动云台43回到正位，然后所述步进电机42和第二电动云台43停止动作，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平向右转动，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述直流电动，驱动第一电动云台43水平转动回到正位，如此循环扫描，在扫描过程中，位于第一电动云台43和第二电动云台43上的激光测距仪44在接收到单片机控制器I的启动信号后，不断的将测量的距离数据通过通信单元5传送给单片机控制器I并显示在显示单元3上，同时单片机控制器I中对获取的数据进行比较计算，需要退出模式一工作系统时，按下所述停止键27，执行单位4停止工作，船舶避碰预警装置进入待机状态。
[0047]所述模式二工作系统为近桥模式工作系统，单独启动或者和模式一工作系统通过条件自动转换启动，在工作中，符合模式一工作系统转换为模式二工作系统的条件的情况下，或者在待机状态下按下所述模式二键25的情况下，工作信号灯7点亮，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平向左转动，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平转动回到正位，随后所述直流电机41和第一电动云台43停止动作，单片机控制器I控制所述步进电机42，驱动第二电动云台43垂直方向抬起六十四度的角度，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述步进电机42，驱动第二电动云台43回到正位，然后所述步进电机42和第二电动云台43停止动作，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平向右转动，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述直流电机，驱动第一电动云台43水平转动回到正位，循环动作，当符合转换条件时转回模式一工作系统，在工作过程中，位于第一电动云台43和第二电动云台43上的激光测距仪44在接收到单片机控制器I的启动信号后，不断的将测量的距离数据通过通信单元5传送给单片机控制器I并显示在显示单元3上，同时单片机控制器I中对获取的数据进行比较计算，需要退出模式二工作系统时，按下所述停止键27，执行单位4停止工作，船舶避碰预警装置进入待机状态。
[0048]所述模式三工作系统为进港模式工作系统，在待机状态下，按下所述模式三键26，工作信号灯7点亮，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平向左转动，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平转动回到正位，随后单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平向右转动，到达设定时间后，单片机控制器I控制所述直流电机41，驱动第一电动云台43水平转动回到正位，如此循环扫描，在扫描过程中，位于第一电动云台43上的激光测距仪44在接收到单片机控制器I的启动信号后，不断的将测量的距离数据通过通信单元5传送给单片机控制器I并显示在显示单元3上，同时单片机控制器I中对获取的数据进行比较计算，需要退出模式三工作系统时，按下所述停止键27，执行单位4停止工作，船舶避碰预警装置进入待机状态。
[0049]使用时，用户开机后，液晶显示器上提示问候语，问候语消失后，进入待机状态。如果用户是第一次使用，需要进入设置界面，通过个位键和十位键设置船舶的高度，修改后可以进入上述步骤的工作系统，其中模式一工作系统和模式二工作系统在如步骤五的条件下可以转换工作模式。在正常使用的过程中，按下停止键27，当前所在的模式工作系统不会立刻停止，只有在执行完当前模式工作系统的当次循环后才进入待机状态，此外需要修改船舶高度参数或者手动更换工作模式时，可使用停止键。
【权利要求】
1.一种船舶避碰预警装置，其特征在于包括: 单片机控制器； 输入单元，包括多个输入键，与单片机控制器输入端相连，单片机控制器在接收到输入单元的信号后，进行相应的控制响应； 显示单元，用于显示待测目标与船舶之间的距离、待测目标的高度、船舶高度和系统当前运行的运行状态，单片机控制器的数据输出端与显示器数据接口相连； 执行单元，在接收到单片机控制器的控制信号后执行单元进行相应的动作操作，并将获取的数据信号传送给单片机控制器； 通信单元，用于单片机控制器与执行单元之间的数据传输； 报警单元，所述报警单元为声光报警单元，与单片机控制器相连； 工作信号灯，在系统工作时由单片机控制器控制点亮，否则熄灭。
2.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警装置，其特征在于:所述输入单元包括位键、十位键、解除警报键、模式一键、模式二键、模式三键和停止键。
3.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警装置，其特征在于:所述通信单元包括串行接口和串行接口驱动器。
4.根据权利要求1所述的一种船舶避碰预警装置，其特征在于:所述执行单元包括一台直流电机、与所述直流电机匹配的电机驱动、一台步进电机、与所述步进电机匹配的电机驱动、两个2自由度的电动云台和分别放置在电动云台上的两个激光测距仪。
【文档编号】G08G3/02GK203465854SQ201320455291
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】陆洋, 单海校, 刘叶华, 周东柳 申请人:浙江海洋学院