CN103241349B - 一种浮体式船舶吃水量检测方法 - Google Patents

一种浮体式船舶吃水量检测方法 Download PDF

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本发明公开了一种浮体式船舶吃水量检测方法，包括以下步骤：选择固定梁形式；单侧固定梁形式的吃水量误差补偿；双侧固定梁形式的吃水量误差补偿；输出吃水量计算结果。本发明通过在船体和检测门上各安装一个角度传感器，以检测上下的摇摆角度θ1和θ2，通过角度再求得第i个传感器测量值的误差大小δi＝i*N*sinθ1。角度传感器能够很准确地检测船体和检测门的偏离角度，通过角度和必要的长度数据，就可以计算出每个传感器对于测量产生的误差，有效地提高了吃水量数据的准确性。对于双侧固定梁形式，本发明按照单侧固定梁形式传感器的误差补偿方式，分别测量和计算两侧船体和检测门的角度偏离情况，并对吃水量进行修正，同样有效地提高了吃水量数据的准确性。<pb pnum="1" />

Description

一种浮体式船舶吃水量检测方法
技术领域
本发明涉及一种船舶吃水量的检测方法，特别是一种浮体式船舶吃水量检测方法。
背景技术
目前，内河航运运量逐年增加，船舶的载重量也在不断增加，导致船舶的吃水深度也越来越深；而且航道水位也呈现季节性变化，导致航运事故时有发生。为了保证航道安全和通航效率，必须进行船舶吃水量测量。现有的船舶吃水量检测技术为将单列传感器安放于检测门上，检测门的一侧或者双侧安装于作为浮体的船体上，放置于水下一定深度处，当船舶通过时，根据检测门深度及测得的检测门至船底距离，可以得到船舶吃水量，即水面到船舶底部的深度。
上述方法的缺点是：传感器在检测门上的安装方式为单列排列，船体经过检测门上方时，速度较快，导致测得数据量不足。由于水流的运动，船体本身也存在一定幅度的波动，导致检测门不稳定，测量得到的吃水量在一定程度上偏离了真实的吃水量。这样就会误导现场操作人员对于船舶航行情况的判断，给航道安全带来威胁。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种可以减小船体波动较大时的船舶吃水量检测误差，提高检测精度的浮体式船舶吃水量检测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种浮体式船舶吃水量检测方法，包括以下步骤：
A、选择固定梁形式
如果固定梁为单侧固定梁形式，则转步骤B；如果固定梁为双侧固定梁形式，则转步骤C；
B、单侧固定梁形式的吃水量误差补偿
B1、检测系统的设置
对于单侧固定梁形式，在原来安装距离传感器的基础上，在船体和检测门上各安装一个角度传感器，以检测船舶上下的摇摆角度；
B2、启动角度传感器测量
启动角度传感器测量船体和检测门的偏离角度θ1和θ2；
B3、判断角度传感器工作状态
设β为角度差的阈值，如果|θ1-θ2|/θ1＞β，则说明角度传感器工作不正常，转步骤B2；
B3、吃水量计算
设检测门长度为L，相邻两个传感器之间的距离为N，共安装M个传感器，若角度为向上倾斜θ1，则对于实际测得的一组吃水量[X1,X2,…,XM]，各存在不同程度的误差，需分别计算；例如第i个传感器的吃水量值为Xi，误差大小δi则为
δi＝i*N*sinθ1                         (1)
则真实吃水量为
X′i＝Xi+δi                       (2)
若角度向下倾斜θ1，则真实吃水量为
X′i＝Xi-δi                   (3)
对每一个传感器的吃水量都进行同样的计算，则产生新的一组吃水量
若角度无倾斜，则不修正；
转步骤D；
C、双侧固定梁形式的吃水量误差补偿
C1、检测系统的设置
对于双侧固定梁形式，将两侧的检测门的长度设为通航船闸宽度一半的距离；在原来安装距离传感器的基础上，在船体的两侧、左右两个检测门上各安装一个角度传感器，以检测船舶上下的摇摆角度；
C2、启动角度传感器测量
启动角度传感器测量船体和检测门的偏离角度θ3和θ4；
C3、判断角度传感器工作状态
设β为角度差的阈值，如果|θ3-θ4|/θ3＞β，则说明角度传感器工作不正常，转步骤C2；
C4、吃水量计算
设左右两个检测门总长度为L，上面共安装M个传感器，相邻两个传感器之间的距离为N；若左右两个检测门实际测得的原始吃水量分别为
和
若角度为向上倾斜θ3，各存在不同程度的误差，需分别计算；例如第i个传感器的吃水量值为Xi，误差大小δi则为
δi＝i*N*sinθ3                      (4)
则真实吃水量为
X′i＝Xi+δi                        (5)
若角度向下倾斜θ3，则真实吃水量为
X′i＝Xi-δi                        (6)
对每一个传感器的吃水量都进行同样的计算，则产生新的一组吃水量
和
将两个数组合并成一个数组，得到新的真实吃水量数组
若角度无倾斜，则不修正；
D、输出吃水量计算结果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
1、对于单侧固定梁形式，当船体摇摆时，其方向可能为上、下、左、右、前或后六个方向。由于检测门为钢结构，具有相当的刚度，只有当船体上下摇摆时，才会对检测到的吃水量数据产生影响，并且对检测门上所有的传感器影响角度是一致的。本发明通过在船体和检测门上各安装一个角度传感器，以检测上下的摇摆角度θ1和θ2，通过角度再求得第i个传感器测量值的误差大小δi＝i*N*sinθ1。角度传感器能够很准确地检测船体和检测门的偏离角度，通过角度和必要的长度数据，就可以计算出每个传感器对于测量产生的误差，有效地提高了吃水量数据的准确性。
2、对于双侧固定梁形式，本发明将两侧的检测门各占到航道宽度一半的距离，当船体摇摆时，左右两艘船的摇摆情况可能是不一致的，按照单侧固定梁形式传感器的的误差补偿方式，分别测量和计算两侧船体和检测门的角度偏离情况，并对吃水量进行修正，将两个数组合并成一个数组，得到新的真实吃水量数组同样有效地提高了吃水量数据的准确性。
附图说明
本发明共有附图7张，其中：
图1为本发明的检测门单侧固定在浮船上的示意图。
图2为本发明的检测门双侧固定在浮船上的示意图。
图3为本发明的浮船在工作时向上倾斜的状态图。
图4为本发明的浮船在工作时无倾斜的状态图。
图5为本发明的浮船在工作时向下倾斜的状态图。
图6为单侧固定方式时测得的半边船舶吃水量曲线图。
图7为修补后的完整船舶吃水量曲线图。
图中：1、浮体，2、距离传感器，3、角度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。
对于单侧固定梁形式，图1的左侧安装一艘船作为浮体1，用来固定检测门。其位置放到水下合适的位置处。在浮体1的底部和检测门的最右侧安装一个垂直朝向水底的角度传感器3。在检测系统运行的过程中，作为浮体1的船舶可能出现图3、图4或图5的任意一种姿态，如果发现船体和检测门的偏离程度分别为θ1和θ2，正常情况下θ1＝θ2。如果|θ1-θ2|/θ1＞β，β为角度差的阈值，则说明角度传感器3工作不正常，重新测量。设检测门长度为L，上面共安装M个传感器，相邻两个传感器的距离为N。若角度为向上偏移，则对于测得的一组吃水量值，[X1,X2,…,XM]，各存在不同程度的误差，需区别计算。第i个传感器的吃水量值为Xi，误差大小δ则为
δ＝i*N*sinθ1              (1)
则真实吃水量为
X′i＝Xi+δ                (2)
若角度向下偏移，则
X′i＝Xi-δ              (3)
每一个传感器的吃水量都进行同样的计算，则产生新的吃水量数据
由于单侧梁固定形式受到重力作用的限制，如果检测门长度过长，顶端处误差过大，可能检测门只测得一艘船舶的半边吃水量，通过船型匹配技术，可以恢复出没被测量到的另一侧信息，如图6和图7所示。
对于双侧梁固定梁形式，图2的左侧和右侧各安装一艘浮船作为浮体1，这虽然在功能上有很大的优势，但是两艘船也会产生摆动，由于中间是不连接的，两者的摆动很可能是不一致的，这样就要分别计算两侧的角度偏离情况。可以通过单侧梁固定梁形式相同的方法，测得左右两侧的角度偏移分别为θ3和θ4，若左右两侧测得的原始吃水量分别为
和
若其中某一侧角度传感器3测量船体和检测门的偏离角度θ3和θ4，通过角度再求得第i个传感器测量值的误差大小δi＝i*N*sinθ3，按照公式(4)-(6)进行误差补偿后的吃水量为
另一侧为
将上面两个数组的第一个数组的尾部与第二数组的首部连接，合并成一个数组，得到新的真实吃水量数组

Claims (1)

1.一种浮体式船舶吃水量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、选择固定梁形式
如果固定梁为单侧固定梁形式，则转步骤B；如果固定梁为双侧固定梁形式，则转步骤C；
所述的单侧固定梁由浮体(1)和检测门组成，浮体(1)底端与检测门固定连接，浮体(1)与检测门垂直构成L形，浮体(1)安装在航道的一侧，在检测门上沿长度方向安装有M个面向水面的距离传感器(2)；
所述的双侧固定梁即由两个单侧固定梁安装在航道的两侧；
B、单侧固定梁形式的吃水量误差补偿
B1、检测系统的设置
对于单侧固定梁形式，在原来安装距离传感器(2)的基础上，在船体和检测门上各安装一个角度传感器(3)，以检测船舶上下的摇摆角度；
B2、启动角度传感器(3)测量
启动角度传感器(3)测量船体和检测门的偏离角度θ1和θ2；
B3、判断角度传感器(3)工作状态
设β为角度差的阈值，如果|θ1-θ2|/θ1＞β，则说明角度传感器(3)工作不正常，转步骤B2；
B3、吃水量计算
设检测门长度为L，相邻两个距离传感器(2)之间的距离为N，共安装M个距离传感器(2)，若角度为向上倾斜θ1，则对于实际测得的一组吃水量[X1,X2,…,XM]，各存在不同程度的误差，需分别计算；例如第i个距离传感器(2)的吃水量值为Xi，误差大小δi则为
δi＝i*N*sinθ1           (1)
则真实吃水量为
X’i＝Xi+δi           (2)
若角度向下倾斜θ1，则真实吃水量为
X’i＝Xi-δi           (3)
对每一个距离传感器(2)的吃水量都进行同样的计算，则产生新的一组吃水量[X‘1,X’2,…,X'M]；
若角度无倾斜，则不修正；
转步骤D；
C、双侧固定梁形式的吃水量误差补偿
C1、检测系统的设置
对于双侧固定梁形式，将两侧的检测门的长度设为通航船闸宽度一半的距离；在原来安装距离传感器(2)的基础上，在船体的两侧、左右两个检测门上各安装一个角度传感器(3)，以检测船舶上下的摇摆角度；
C2、启动角度传感器(3)测量
启动角度传感器(3)测量船体和检测门的偏离角度θ3和θ4；
C3、判断角度传感器(3)工作状态
设β为角度差的阈值，如果|θ3-θ4|/θ3＞β，则说明角度传感器(3)工作不正常，转步骤C2；
C4、吃水量计算
设左右两个检测门总长度为L，上面共安装M个距离传感器(2)，相邻两个距离传感器(2)之间的距离为N；若左右两个检测门实际测得的原始吃水量分别为
和
若角度为向上倾斜θ3，各存在不同程度的误差，需分别计算；例如第i个距离传感器(2)的吃水量值为Xi，误差大小δi则为
δi＝i*N*sinθ3             (4)
则真实吃水量为
X’i＝Xi+δi(5)
若角度向下倾斜θ3，则真实吃水量为
X’i＝Xi-δi           (6)
对每一个距离传感器(2)的吃水量都进行同样的计算，则产生新的一组吃水量
和
将两个数组合并成一个数组，得到新的真实吃水量数组[X‘1,X’2,…,X'M]；
若角度无倾斜，则不修正；
D、输出吃水量计算结果。
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