本发明一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶系统，涉及升船机通航技术领域。
背景技术：
升船机是通过动力驱动船舶升降，以克服航道上的集中水位落差的一种通航设施。通俗讲，升船机就是建在通航河流上为克服水位落差供船舶乘坐的电梯或自动扶梯。但是升船机在厢内通行时极易与升船厢发生碰撞，这就使得船只通过升船厢的速度减慢，过船效率降低。随着水利水电行业的发展，升船机的作用更加重要，为了使枢纽的通航效益得以充分发挥，对升船机进行优化具有较高的必要性。
技术实现要素：
本发明提供一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶系统，能有效提高承船厢内通航船舶行驶的安全系数，缩短船只通过升船厢的时间。
本发明采取的技术方案为：
一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶系统，包括测距模块、船型模拟模块、转向角度计算模块、语音提示输出模块。测距模块的输出端与船型模拟模块输入端连接，船型模拟模块的输出端与转向角度计算模块的输入端连接，转向角度计算模块的输出端与语音提示输出模块的输入端连接。
所述测距模块包括红外线测距仪、浮标；承船厢内混凝土结构左右两侧对称敷设滑槽，承船厢同侧相邻滑槽的间隔为m，所述红外线测距仪底部通过胶接的方式安装浮标，装有浮标的红外线测距仪通过滑托与滑槽连接，并将红外线测距仪依次编号1#，2#，3#，······；在滑槽和浮标的共同作用下，使得红外线测距仪随水平面的变化在垂直方向上下浮动；
所述红外线测距仪包括信息处理模块、红外发射模块、红外接收模块；信息处理模块分别与红外发射模块、红外接收模块连接。
一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶模拟方法，红外线从红外发射模块发出碰到船壁被反射回红外接收模块，信息处理模块根据红外线从发出到被接受的时间t及红外线的传播速度v算出承船厢一侧到船壁的距离l，计算公式如下：
假设第一台碰到船壁的红外线测距仪的编号为a,最后一台碰到船壁的红外线测距仪的编号为b，由此就可以得出通航船舶的水平位移s与偏转位移h，计算公式如下：
水平位移：s＝(a-b)·τ，τ越趋近于0，所测水平位移s的准确度越大；
偏转位移：h＝l1-l2；
l1为红外线测距仪测得船舶最前方与承船厢的距离，l2为红外线测距仪测得船舶最后方与承船厢(5)的距离；
所述转向角度计算模块输入端与船型模拟模块输出端连接，根据船型模拟模块中计算出的通航船舶的长度以及承船厢到船壁的最短距离，可以得出通航船舶的偏转角度α，计算公式如下：
所述转向角度计算模块将所计算的数据及时传输给语音提示输出模块，给驾驶员发出提醒，并实时播报目前的角度偏转情况，指导驾驶员应偏转的角度。
本发明一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶系统，优点在于：
1.本发明测距模块中红外测距仪增加了浮标，且将红外测距仪通过滑托安装在承船厢敷设的滑槽上，可使得红外测距仪随水平面的变化而垂直上下浮动，从而达到动态监测升船厢与船舶的水平距离。
2.本发明测距模块中红外测距仪测距灵敏，能对通航船舶进行及时的监控，并迅速做出反应，提高通航船舶的过机效率。
3.本发明采取的语音提示输出模块，通过将船舶行驶信息及时播报，指导船只的行驶方向及角度，缩短了船舶过机时间，提高船舶行驶的安全系数。
4..本发明中各个部分都是模块化处理，从而节省了产品的开发时间和费用，降低了生产成本，同时也提高了产品的一致性和可靠性，具有很好的推广价值。
附图说明
图1为本发明的模块连接示意图。
图2为本发明的测距模块结构示意图。
图3为本发明的平面局部示意图。
图4为本发明的测距模块立体局部示意图。
图5为本发明的承船厢位置示意图。
具体实施方式
如图1～5所示，一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶系统，包括测距模块1、船型模拟模块2、转向角度计算模块3、语音提示输出模块4。测距模块1的输出端与船型模拟模块2输入端连接，船型模拟模块2的输出端与转向角度计算模块3的输入端连接，转向角度计算模块3的输出端与语音提示输出模块4的输入端连接。
船型模拟模块2、转向角度计算模块3采用qm-data200264-155d三丰数据处理器，qm-data200264-155d三丰数据处理器为现有成熟的处理器，具备船型模拟显示、转向角度计算模块功能。
语音提示输出模块4采用yd-s1语音提示器。
所述测距模块1包括红外线测距仪1.1、浮标1.2；承船厢5内混凝土结构左右两侧对称敷设滑槽6，承船厢5同侧相邻滑槽的间隔为τm，所述红外线测距仪1.1底部通过胶接的方式安装浮标1.2，装有浮标1.2的红外线测距仪1.1通过滑托与滑槽6连接，并将红外线测距仪1.1依次编号1#，2#，3#，······；
在滑槽6和浮标1.2的共同作用下，使得红外线测距仪1.1随水平面的变化在垂直方向上下浮动。
所述红外线测距仪1.1包括信息处理模块、红外发射模块、红外接收模块；信息处理模块分别与红外发射模块、红外接收模块连接。
信息处理模块采用tnetv2685fibzuta5处理器。
红外发射模块采用3awmc06a红外线发射管。
红外接收模块采用chq0038红外线接收头。
在测距模块1中，通过红外线测距仪1.1捕捉船壁与承船厢5间的水平距离，当红外线测距仪1.1测出的最短水平距离l小于在测距模块中设定的安全距离l0时，测距模块1将通航船舶壁与承船厢5间的最短水平距离l传输给转向角度计算模块3；船型模拟模块2利用测距模块1采集的距离数据，计算出通航船舶的水平位移与偏转位移，并将计算结果输入转向角度计算模块3；在转向角度计算模块3中，根据船型模拟模块2中得出的通航船舶的水平位移与偏转位移，计算出通航船舶偏转的角度α，转向角度计算模块3将计算结果传输给语音提示输出模块4；最后由语音提示输出模块4语音播报通航船舶应偏转角度，从而实现对船只的动态监测辅助驾驶。本发明在测得通航船舶的偏转角度后，会语音提示驾驶员应偏转角度，方便驾驶员了解船舶的行驶信息，便于驾驶员进行船舶的驾驶，有效避免船舶撞击承船厢，提高船舶行驶的安全系数，缩短船只通过升船厢的时间。
一种垂直升船机通航船舶辅助安全驾驶模拟方法，红外线从红外发射模块发出碰到船壁被反射回红外接收模块，信息处理模块根据红外线从发出到被接受的时间t及红外线的传播速度v算出承船厢5一侧到船壁的距离l，计算公式如下：
假设第一台碰到船壁的红外线测距仪的编号为a,最后一台碰到船壁的红外线测距仪的编号为b，由此就可以得出通航船舶的水平位移s与偏转位移h，计算公式如下：
水平位移：s＝(a-b)·τ，τ越趋近于0，所测水平位移s的准确度越大；
偏转位移：h＝l1-l2；
l1为红外线测距仪测得船舶最前方与承船厢的距离，l2为红外线测距仪测得船舶最后方与承船厢的距离；
所述转向角度计算模块3输入端与船型模拟模块2输出端连接，根据船型模拟模块2中计算出的通航船舶的长度以及承船厢5到船壁的最短距离，可以得出通航船舶的偏转角度α，计算公式如下：
所述转向角度计算模块3将所计算的数据及时传输给语音提示输出模块4，给驾驶员发出提醒，并实时播报目前的角度偏转情况，指导驾驶员应偏转的角度。