一种停靠码头船舶的位置姿态实时测量方法及测量系统与流程

本发明具体涉及在码头停靠的船舶上卸货作业时船舶姿态实时测量。

背景技术：

随着社会经济的发展，大型码头的货物吞吐量越来越大，码头的作业效率越来越高，自动化和无人操作是发展趋势，在船舶靠岸作业时船舶的姿态参数检测对于自动化码头来说尤为重要，随着海洋潮汐的变化和船上装载货物重量的变化，以及受洋流、季风等外力影响，船体的高度、船舶倾斜角度、船舶水平位置必然发生变化，现有技术一般采用激光测距原理获取这类数据,但容易受各种外界因数的干扰，不能实现准确、实时、精确的测量，这对码头的装卸设备的长期运行，存在重大安全威胁。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够有效实时监测停靠码头的船舶姿态的测量方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种应用于码头停靠船舶的位置姿态实时测量方法，该测量方法通过在码头起重机海侧立柱上设置至少3个无线电定位基站，在靠港船舶的近陆侧船舷边上设置至少1个无线电定位标签，实时获得各标签与各基站之间的位移数据，换算获得船舶上各标签位置的船舶姿态数据。

进一步的，无线电定位基站共平面，且该平面与底面的夹角呈90°±5°。

其中，船舶姿态数据包括船舷离海平面高度数据、船舷各标签位置相对于起重机沿码头岸前后方向的数据。

进一步的，船舶姿态数据还包括船舶倾斜角度；所述船舶倾斜角度通过以下方法获得：设置在靠港船舶的近陆侧船舷边上的无线电定位标签至少为2个，根据各标签数据换算获得船舶的倾斜角度。

本发明测量方法在获得船舶姿态数据后与码头装卸控制系统实时通讯，进行码头装卸管理。

进一步的，无线电定位标签其中一个设于船舶仓口位置处，实时监测船舶仓口高度数据，与起重机控制系统实时通讯，判断起重机吊具在进出仓口前需要开始减速的位置。

本发明还提供了一种应用于码头停靠船舶的位置姿态实时测量系统，包括设置在码头起重机海侧立柱上的至少3个无线电定位基站、设置在靠港船舶的近陆侧船舷边上的至少1个无线电定位标签、设置在起重机电子设备间的交换机、计算机；所述无线电定位标签与无线电定位基站通讯相连；所述无线电定位基站通过交换机与计算机通讯相连；所述计算机与起重机控制系统通讯相连。

进一步的，各无线电定位基站共平面，且该平面与底面的夹角呈90°±5°。

进一步的，无线电定位标签设有两个以上，其中一个设于船舶仓口位置处；无线电定位标签通过磁性把手吸附在船舶靠陆侧的船舷上。

进一步的，无线电定位基站为四个，分别设于起重机海侧左立柱、右立柱离地面高7米、20米处。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明通过无线电测量方法，能有效实时测量船舶位置姿态，解决了传统方法测量易受干扰和船舶姿态数据不完整的难题。

附图说明

图1为本发明测量系统的结构示意图；

图2为图1中测量系统的侧视图；

图3为图2中无线电定位标签的结构示意图；

图4为计算船舶倾斜角度的示意图。

图中，1、2、3、4-无线电定位基站，5-无线电定位标签，51-磁性把手，52-标签安装盒，6-起重机，7-船舶。

具体实施方式

下面结合图示并通过具体实施方式说明本发明的技术方案。

如图1所示，在起重机6海侧立柱上布置4个无线电定位基站，分别为左立柱7米处无线电定位基站1、左立柱20米处无线电定位基站2、右立柱7米处无线电定位基站3、右立柱20米处无线电定位基站4，这4个基站的布置形成了一个近似垂直于岸边的垂直面（该平面与底面的角度在85°-95°的范围内均可）。基站的数量最少为3台即可实现定位，本方案为提高定位精度采用了4台基站。在停靠码头的船舶7的近陆侧船舷边上设置无线电定位标签5。

如图2所示，若无线电定位标签5置于船舶7的仓口高度位置，可以实时监测船舶仓口高度。

如图3所示，无线电定位标签为方便移动拆卸设计，通过内置磁铁的磁性把手51吸附在船舶靠陆侧的船舷上，并通过与磁性把手51相连的标签安装盒52固定安装无线电定位标签。如图所示，随着船舶的靠岸，无线电定位标签接近四个无线电定位基站所围成范围的中间区域或周边区域。

本方案中无线电定位基站采用POE供电，通过网线连入起重机电子设备间的交换机上与运行定位软件的计算机实现联网。

如图4所示，计算机中定位计算软件实时获得标签在基站所构成与地面垂直的面上的定位数据。该数据通过基准坐标数据换算，即获得该标签点船舷的姿态数据。船舶姿态数据至少包括：（1）船舷离海平面高度数据（可包含仓口高度）；（2）船舷该标签点相对于起重机沿码头岸前后方向的数据。通过至少2个基站标签数据的换算，即可获得船舶的倾斜角度。

具体举例说明：基站测出船首的标签距地面的高度为L1，船尾的标签距地面的高度为L2，两者的高度差为△L，船首位两标签的水平距离为已知数L，此时船沿海岸线方向的倾斜角α可通过计算得出：tanα=△L/L，α=arctan（△L/L）。

这些实时计算获得的船舶姿态数据通过计算机的网口与码头装卸控制系统通讯，实时将船舷高度、前后移动数据、倾斜角度等传给装卸控制系统，以避免不安全的工况发生。