基于激光扫描仪的卸船机用船舱定位系统的制作方法

本发明涉及船舱定位，尤其涉及基于激光扫描仪的卸船机用船舱定位系统。

背景技术：

1、散货运量的增加对其装卸设备有了更高的要求；按照物料输送方式的不同，物料运输设备主要分为连续式卸船机及非连续式卸船机两大类；连续式卸船机只能应用在封闭空间，且对货种比较挑剔，不同种类的物料其卸载效率不一样，不太适合码头的作业；非连续式卸船机中，以桥式抓斗卸船机应用最为广泛，它几乎能够适用种类的物料卸船工作，能够适应码头、港口的作业要求；

2、大型港口通常采用抓斗卸船机对货船进行卸载，而为了提高抓斗卸船机自动化作业，通过将扫描设备安装在码头装卸设备的高点位置（如门机抓斗上），从而在抓取物料时对货船及货船上的物料进行建模，依次获取船舱舱口位置、物料状态等信息，但是，现有技术中，存在采集数据单一的问题，进而影响分析结果的准确性，且对激光设备状态监管力度低，以至于降低船舱定位精度，以及无法结合激光设备状态和所处环境对船舱定位的影响进行调整，导致抓斗的碰撞风险变大，降低抓斗工作效率，同时不利于对船舱的精度定位；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于激光扫描仪的卸船机用船舱定位系统，解决上述提出的技术缺陷，本发明通过从船舱激光设备和环境两个角度进行船舱定位精度影响分析，以了解激光设备和环境整体对船舱定位的影响情况，以便结合整体影响情况进行后续的定位优化管理，以保证船舱定位的精度，且通过结合整体影响情况和卸船机自身情况进行分析，有助于提高船舱定位操作优化调整的合理性，同时有效降低了抓斗与船舱及卸船机本体之间的误碰概率，提高了作业的安全性及智能化水平，并延长了卸船机的使用寿命。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于激光扫描仪的卸船机用船舱定位系统，包括服务器、数据采集单元、激光评估单元、环境干扰单元、影响优化单元、融合影响单元以及监管自检单元；

3、当服务器生成监管指令时，并将监管指令发送至数据采集单元，数据采集单元在接收到监管指令时，立即采集卸船机激光设备的状态数据和环境数据，状态数据包括表现风险值和运行影响值，环境数据包括通风影响值和水流风险值，并将状态数据和环境数据分别发送至激光评估单元和环境干扰单元，激光评估单元并对状态数据进行定位精度影响评估分析和结合式比对分析操作，将得到的正常信号发送至监管自检单元，将得到的干扰信号发送至影响优化单元，影响优化单元在接收到干扰信号后，立即显示干扰信号所对应的预警信息；

4、监管自检单元在接收到正常信号后，立即对卸船机激光设备的设备影响值进行趋势变化监管评估分析，将得到的维护信号经激光评估单元发送至影响优化单元，影响优化单元在接收到维护信号后，立即显示维护信号所对应的预警信息；

5、环境干扰单元在接收到环境数据后，立即对环境数据进行定位干扰评估操作，将得到的环境干扰系数h发送至融合影响单元；

6、融合影响单元在接收到环境干扰系数h后，采集卸船机的误差数据，误差数据包括定位偏移值和误碰次数，对误差数据进行深入式整合评估操作，将得到的反馈信号发送至影响优化单元，影响优化单元在接收到反馈信号后，立即显示反馈信号所对应的预警信息；

7、优选的，所述激光评估单元的定位精度影响评估分析过程如下：

8、采集到船舱定位时间段的时长，并将其标记为时间阈值，将时间阈值划分为i个子时间段，i为大于零的自然数，获取到各个子时间段内卸船机激光设备的表现风险值bx，表现风险值bx表示表现数据所对应数值超出预设阈值所对应个数与表现数据所对应数值超出预设阈值部分之和经数据归一化处理后得到的积值，表现数据包括亮度变化值、异响均值、振动幅度均值；

9、获取到各个子时间段内卸船机激光设备的运行影响值，运行影响值表示运行电压波动次数与运行温度均值经数据归一化处理后得到的积值，并将运行影响值与存储的预设运行影响值阈值进行比对分析，若运行影响值大于预设运行影响值阈值，则将运行影响值大于预设运行影响值阈值的部分标记为运行干扰值yg。

10、优选的，所述激光评估单元的结合式比对分析操作过程如下：

11、将表现风险值bx和运行干扰值yg经数据归一化处理后得到的积值标记为设备影响评估系数，以子时间段的个数为x轴，以设备影响评估系数为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制设备影响评估系数曲线，同时在该坐标系中绘制预设设备影响评估系数阈值曲线，从坐标系中获取到设备影响评估系数曲线位于预设设备影响评估系数阈值曲线上方线段与预设设备影响评估系数阈值曲线所围成的面积，并将其标记为设备影响值；

12、将设备影响值与其内部录入存储的预设设备影响值阈值进行比对分析：

13、若设备影响值与预设设备影响值阈值之间的比值小于1，则生成正常信号；

14、若设备影响值与预设设备影响值阈值之间的比值大于等于1，则生成干扰信号。

15、优选的，所述监管自检单元的趋势变化监管评估分析过程如下：

16、获取到正常信号所对应卸船机激光设备的设备影响值，同时获取到历史m个正常卸船机激光设备的设备影响值，m为大于零的自然数，以个数为x轴，以设备影响值的y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制设备影响值曲线，从设备影响值曲线中获取到所有上升线段的总长度与除去上升线段所对应线段的总长度之比，并将其标记为误差趋势值，同时获取到卸船机激光设备的管理值，管理值表示卸船机激光设备的保养间隔时长均值、投入使用时长以及故障次数经数据归一化处理后得到的积值，并将误差趋势值与管理值经数据归一化处理后得到的积值标记为趋势评估值，并将趋势评估值与其内部录入存储的预设趋势评估值阈值进行比对分析：

17、若趋势评估值小于预设趋势评估值阈值，则不生成任何信号；

18、若趋势评估值大于等于预设趋势评估值阈值，则生成维护信号。

19、优选的，所述环境干扰单元的定位干扰评估操作过程如下：

20、获取到各个子时间段内卸船机船舱所处环境的通风影响值，通风影响值表示单位时间通风量超出预设单位时间通风量的部分与通风量均值经数据归一化处理后得到的积值，并将通风影响值与存储的预设通风影响值阈值进行比对分析，若通风影响值大于预设通风影响值阈值，则将通风影响值大于预设通风影响值阈值的部分标记摇晃干扰值yh；

21、获取到各个子时间段内卸船机船舱所处环境的水流风险值，水流风险值表示水流冲击船舱的间隔时长均值、水流流速均值以及船舱的晃动幅度均值经数据归一化处理后得到的积值，以此构建水流风险值的集合a，获取到集合a中的最大子集和最小子集，并将集合a中的最大子集和最小子集之间的差值标记为失衡风险值sh；

22、根据公式得到环境干扰系数，其中，f1和f2分别为摇晃干扰值yh和失衡风险值sh的预设权重因子系数，f1和f2均为大于零的正数，f3为预设修正因子系数，取值为2.112，h为环境干扰系数。

23、优选的，所述融合影响单元的深入式整合评估操作过程如下：

24、t1：从激光评估单元中调取设备影响值，同时获取到时间阈值内卸船机的设备精度值，设备精度值表示设备故障频次、设备间隔维护时长以及设备定位异常次数经数据归一化处理后得到的积值，并将设备影响值和设备精度值分别标号为sy和sj；

25、t2：获取到时间阈值内卸船机的定位偏移值，定位偏移值表示抓斗实际偏移距离超出预设偏移距离所对应的次数和超出部分之和经数据归一化处理后得到的积值，同时获取到时间阈值内卸船机抓斗与船舱的误碰次数，并将误碰次数与预设误碰次数阈值进行比对分析，若误碰次数大于预设误碰次数阈值，则将误碰次数大于预设误碰次数阈值的部分标记为碰撞风险值，并将定位偏移值和碰撞风险值经数据归一化处理后得到的积值标记为精度偏差值jp；

26、t3：根据公式得到定位精度风险系数，其中，a1、a2以及a3分别为设备影响值sy、设备精度值sj以及精度偏差值jp的预设比例因子系数，a1、a2以及a3均为大于零的正数，a4为预设容错因子系数，取值为1.118，j为定位精度风险系数，并将定位精度风险系数j与其内部录入存储的预设定位精度风险系数阈值进行比对分析：

27、若定位精度风险系数j小于预设定位精度风险系数阈值，则不生成任何信号；

28、若定位精度风险系数j大于等于预设定位精度风险系数阈值，则生成反馈信号。

29、本发明的有益效果如下：

30、本发明通过从船舱激光设备和环境两个角度进行船舱定位精度影响分析，以了解激光设备和环境整体对船舱定位的影响情况，以便结合整体影响情况进行后续的定位优化管理，以保证船舱定位的精度，且通过结合整体影响情况和卸船机自身情况进行分析，有助于提高船舱定位操作优化调整的合理性，同时有效降低了抓斗与船舱及卸船机本体之间的误碰概率，提高了作业的安全性及智能化水平，并延长了卸船机的使用寿命；

31、本发明通过对卸船机激光设备的设备影响值进行趋势变化监管评估分析，以判断卸船机激光设备的运行异常趋势风险是否过大，进而及时的进行预警管理，以保证卸船机激光设备的工作效率和运行稳定性，同时有助于提高船舱定位精度和船舱数据扫描准确性。