一种基于靠系泊的船舶停泊岸电系统及控制方法

本发明涉及船舶岸电使用，具体涉及一种基于靠系泊的船舶停泊岸电系统及控制方法。

背景技术：

1、在港口岸电应用方面，据宜昌市港航建设维护中心统计，三峡坝区合法经营性码头港口岸电设施覆盖率达80％。2004年以前建设的老码头，建设初期未考虑港口岸电基础设施建设，现有岸电设施绝大部分为码头业主后期自行加装，设施相对简陋、存在安全隐患、使用不便捷，在供电容量、用电负荷及接入使用上也亟需规范。

2、现有岸电应用主要满足船舶停靠期间的用电需求，岸电接入率和停靠时间关系紧密。船舶停泊时间在12-24小时且需过夜的，岸电接入需求率为80％左右；停靠时间48小时以上的，岸电接入需求率约为90％。

3、三峡坝区水流变化复杂、环境差别较大，待闸船舶种类全、数量多。无论是在港口、还是在锚地的推广应用都存在不同程度的技术难题，特别是锚地岸电设施建设，其难度更大。主要体现在：

4、(1)港口岸电设施覆盖率虽高达80％，但现有设备应用水平远不能满足船舶靠泊接岸电需求，绝大部分港口码头岸电设施为业主后期自行加装，仅实现了通电功能，功率低、设备应用标准不统一，使用不便捷，船舶使用效率极低。

5、(2)三峡坝区锚地目前仅沙湾建有岸电设施，且该岸电设施可应用条件有限，岸电设施基本闲置，其他锚地未配套建设岸电设备设施，坝区锚地岸电设施建设基本处于空白阶段。

6、(3)三峡坝区坝上、坝间、坝下均有江中待闸锚地，目前船舶在江中锚地均采用抛锚自泊或并靠系泊方式锚泊，电缆接入无基础设施可依托，必须配置趸船设施，加之大容量远距离趸船供电技术难度高，岸电接入难度大。

7、(4)三峡坝区部分码头、触坡锚地多为斜坡式分布，船舶停靠随水位变化而变化，如何在利用现有岸电桩的基础上解决电缆提升、船岸连接等问题，并形成可复制可推广应用技术尤为迫切。

8、(5)靠系泊锚地水域范围小，船舶多采用并靠系泊方式停泊，加之该水域实时维护难度高，如何解决无人维护的岸电应用难度大。

9、(6)目前，由于没有统一的低压岸电接口标准和船岸连接通信协议，接插件生产制造厂家采用的标准多种多样，各港口在配备岸电时多数只是为了解决有没有问题，单纯将电牵引至岸边岸电箱，而没有按照统一标准配套建设船岸供受电插件，很多插座与插头不匹配，带来不同船舶停泊不同港口码头时岸电接入通用性极低，影响了岸电的使用。

10、(7)三峡坝区水上尚无可供岸电的趸船设备设施，急需设计并建造符合要求的供电趸船、并配套相应的设备设施。

11、(8)长江航行的老旧船舶存量依然较多，该类船舶缺乏受电设备设施；新造船舶岸电受电设施配布也存在差异，通用性不高。

12、经检索发现，公开号cn108321791a的中国专利于2018年7月24日公开了一种内河高桩靠泊船舶岸电接入系统及方法，该系统包括岸基电源装置、船岸交互装置和船舶受电装置，岸基电源装置设置在岸上，船岸交互装置设置在靠岸高桩上，船舶受电装置设置在船舶上，并且岸基电源装置通过电缆与船岸交互装置相连，当船舶接电成功时船岸交互装置和船舶受电装置也通过电缆相连；所述船岸交互装置包括旋转导轨平台，旋转导轨平台可在靠岸高桩上旋转，旋转导轨平台内设导轨，电缆穿过导轨，电缆上还接有电缆收放装置。该发明在高桩水域环境符合岸电接入的要求时工作，通过控制旋转导轨平台的旋转，将电缆送至受电船舶，并在船上工作人员将电缆接入船舶受电装置后对船舶输送岸电。

13、在该专利中，可编程逻辑控制器(plc)通过串口(modbus协议)通信实现电缆收放装置与导轨旋转平台的控制，但是plc只能从监控中心获取的高桩水域水位信息，将水位信息划分为较低、较高等粗略的范围，根据粗略的水位信息判断释放电缆的长度，无法实现对岸电接口箱设备进行实时的水域维护。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于靠系泊的船舶停泊岸电系统，解决了船舶停靠在靠系泊时，船舶随水位变化而变化，监控趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置随水位自动变化，避免岸电接口箱低于水位而造成损坏的问题。

2、本发明是通过以下技术方案予以实现的：

3、本发明一方面提供一种基于靠系泊的船舶停泊岸电系统，包括系泊装置、岸电供电装置和控制装置，所述系泊装置包括至少两个靠系泊和至少一个趸船，所述趸船连接在相邻两个靠系泊之间；所述岸电供电装置包括岸电接口箱、配电箱和岸上接电箱，所述配电箱安装在与趸船连接的一个靠系泊的顶部，所述岸电接口箱安装在趸船上；每个所述靠系泊与趸船连接的一侧均设置有两条导槽，每个所述趸船与靠系泊连接的两侧分别设置有两条导轨，每个所述趸船通过导轨与相邻两个靠系泊的导槽滑动连接；每个所述靠系泊的两条导槽之间设置有浮动水位计，所述浮动水位计包括浮动件；每个所述趸船的两条导轨之间设置有防水摄像机，所述防水摄像机安装于趸船在水中的水面分界线位置，用于拍摄浮动件的图像，并将图像上传至控制装置。

4、上述技术方案中，每个所述靠系泊与受电船舶配置的缆绳连接，用于停靠系泊船舶；每个所述趸船上设置有岸电接口箱，所述岸电接口箱与受电船舶配置的船岸连接电缆连接，用于为船舶供应岸电；与所述趸船连接的每个靠系泊均设置有两条导轨，每个所述趸船通过四条导轨与相邻两个靠系泊滑动连接，每个所述趸船随着水位的变化在相邻两个靠系泊之间升高和下降，所述趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置随水位自动变化，避免了岸电接口箱低于水位而造成损坏，且通过所述趸船在水中的水面分界线位置安装防水摄像机，拍摄在水中漂浮的浮动件的图像，分析图像中浮动件的偏移位置，监控趸船在水中的水面分界线与水位线之间的偏移，从而监控岸电接口箱是否低于水位。

5、进一步地，所述控制装置包括单片机、图像处理单元和报警单元，所述单片机分别与图像处理单元、报警单元连接，所述图像处理单元与防水摄像机连接。

6、具体地，所述防水摄像机将拍摄到的浮动件图片发送至图像处理单元，通过图像处理单元将拍摄的图像与标准图像之间进行对比，从而计算浮动件偏离标准图像中心的距离，根据偏离标准图像中心的距离，判断趸船的在水中的水面分界线是否偏离水平面；若浮动件偏移标准图像中心的距离大于最大偏移距离，则确定趸船的在水中的水面分界线偏离水平面，所述单片机生成报警信号，并将报警信号发送至报警单元。

7、进一步地，所述配电箱与岸上接电箱之间通过电缆连接，所述电缆从岸上接电箱接出后，经过电缆管道通向至靠近靠系泊的近岸水域，再经过靠系泊的底部传送至靠系泊顶部的配电箱。

8、具体地，根据靠系泊靠泊船只的数量及船型，综合考虑运维及检修，采用400v江底电缆供电连接配电箱与岸上接电箱。一方面，在靠近靠系泊的近岸水域与岸基放置岸上接电箱的位置之间设置电缆通道，有利于方便快捷地将电缆通过电缆管道通至靠近靠系泊的近岸水域；另一方面，将电缆通入电缆管道聂，并保护在电缆管道内，有利于防止船舶抛锚对电缆造成影响。

9、进一步地，所述趸船上固定放置有电缆卷盘，所述电缆卷盘内卷绕有电缆，所述电缆卷盘内电缆的收放端与配电箱连接，所述电缆卷盘内电缆的输出端与岸电接口箱连接。

10、具体地，将冗长的电缆卷绕在电缆卷盘内，通过电缆卷盘连接岸电接口箱和配电箱，实现了对电缆的整理收纳，以免岸电接口箱和配电箱之间冗长的电缆随意散落在江水中，还避免船舶抛锚对电缆产生影响。

11、进一步地，所述电缆卷盘具有恒张力控制功能，所述电缆卷盘内电缆的收放端能够根据水位变化收放电缆。

12、具体地，趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置随水位自动变化时，电缆卷盘内电缆的收放端根据水位变化收放电缆，以便将电缆卷盘内电缆的收放端长度与趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置进行同步，无需工作人员对水位进行实时监控，也无需工作人员根据实时变化的水位调整电缆卷盘内电缆的收放端长度，从而避免了冗长的电缆散落在外。

13、进一步地，所述岸电接口箱上配置有多个连接插座，每个所述连接插座分别与受电船舶配置的船岸连接电缆的插头连接。

14、具体地，其中多个连接插座可以适配于不同型号的电缆插头，也可以适配于相同型号的电缆插头，统一了低压岸电接口标准和船岸连接通信协议，按照统一标准配套建设船岸供受电插件，将插座与插头进行匹配，使得不同船舶停泊不同港口码头时岸电接入具有通用性。

15、进一步地，每个所述连接插座能够与至多三个受电船舶配置的船岸连接电缆连接。

16、具体地，每个所述连接插座依次与三个或三个以下的任意个数的受电船舶相连接，其中与同一连接插座连接的受电船舶配置的船岸连接电缆所配置的插头为相同型号的插头，多个连接插座可以适配于不同型号的电缆插头，也可以适配于相同型号的电缆插头。

17、进一步地，所述系泊装置包括五个靠系泊和两个趸船，两个所述趸船配置有两套岸电供电装置。

18、具体地，每组系泊装置可以以并排靠泊5艘船舶的方式停靠两排船舶，包括五个靠系泊的一组系泊装置可以停靠10艘船舶；每组系泊装置内包括有两个趸船，每个趸船连接在相邻两个靠系泊之间；每组系泊装置配置有两套岸电供电装置，每套岸电供电装置中的岸电接口箱设置在趸船上，配电箱设置在靠系泊的顶端，岸上接电箱设置在岸基上；受电船舶通过岸电接口箱依次与配电箱和岸上接电箱连接。实现了按照统一标准配套建设船岸供受电插件，解决了不同船舶停泊不同港口码头时岸电接入通用性极低的技术问题。

19、进一步地，五个所述靠系泊横向排布在一行，每个所述趸船在相邻两个靠系泊之间横向排布。

20、具体地，将五个所述靠系泊沿着岸线横向排布在一行，所述系泊装置利用固定靠系泊顺岸系泊，具有系泊岸线固定、靠泊点明确等优点；每一所述趸船上均设置有岸电接口箱，将每个所述趸船横向排布在相邻两个靠系泊之间，使得五个所述靠系泊划分为两个供电区域，每个供电区域内以并排靠泊5艘船舶的方式停靠船舶，有利于对两套岸电供电装置的供电功能进行合理的分配。

21、本发明另一方面提供一种基于靠系泊的船舶停泊岸电控制方法，基于一种基于靠系泊的船舶停泊岸电系统，包括：

22、(1)所述浮动件随着水位的变化上下浮动，所述浮动件的位置与水平面相对应；

23、(2)控制所述防水摄像机按照预设的时间周期拍摄浮动件的图像，并将图像上传至图像处理单元；

24、(3)所述图像处理单元分析图像中，浮动件偏移图像中心的距离，从而判断趸船的在水中的水面分界线是否偏离水平面；

25、(4)若浮动件偏移图像中心的距离大于最大偏移距离，则确定趸船的在水中的水面分界线偏离水平面，所述单片机生成报警信号，并将报警信号发送至报警单元。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

27、(1)本发明中每个所述靠系泊与受电船舶配置的缆绳连接，用于停靠系泊船舶；每个所述趸船上设置有岸电接口箱，所述岸电接口箱与受电船舶配置的船岸连接电缆连接，用于为船舶供应岸电；与所述趸船连接的每个靠系泊均设置有两条导轨，每个所述趸船通过四条导轨与相邻两个靠系泊滑动连接，每个所述趸船随着水位的变化在相邻两个靠系泊之间升高和下降，所述趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置随水位自动变化，避免了岸电接口箱低于水位而造成损坏，且通过所述趸船在水中的水面分界线位置安装防水摄像机，拍摄在水中漂浮的浮动件的图像，分析图像中浮动件的偏移位置，监控趸船在水中的水面分界线与水位线之间的偏移，从而监控岸电接口箱是否低于水位；

28、(2)本发明中趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置随水位自动变化时，电缆卷盘内电缆的收放端根据水位变化收放电缆，以便将电缆卷盘内电缆的收放端长度与趸船及趸船上设置的岸电接口箱位置进行同步，无需工作人员对水位进行实时监控，也无需工作人员根据实时变化的水位调整电缆卷盘内电缆的收放端长度，从而避免了冗长的电缆散落在外；

29、(3)本发明中每组系泊装置可以以并排靠泊5艘船舶的方式停靠两排船舶，包括五个靠系泊的一组系泊装置可以停靠10艘船舶；每组系泊装置内包括有两个趸船，每个趸船连接在相邻两个靠系泊之间；每组系泊装置配置有两套岸电供电装置，每套岸电供电装置中的岸电接口箱设置在趸船上，配电箱设置在靠系泊的顶端，岸上接电箱设置在岸基上；受电船舶通过岸电接口箱依次与配电箱和岸上接电箱连接，实现了按照统一标准配套建设船岸供受电插件，解决了不同船舶停泊不同港口码头时岸电接入通用性极低的技术问题；

30、(4)本发明中所述岸电接口箱上配置有多个连接插座，每个所述连接插座分别与受电船舶配置的船岸连接电缆的插头连接；其中多个连接插座可以适配于不同型号的电缆插头，也可以适配于相同型号的电缆插头，统一了低压岸电接口标准和船岸连接通信协议，按照统一标准配套建设船岸供受电插件，将插座与插头进行匹配，使得不同船舶停泊不同港口码头时岸电接入具有通用性。