CN103308013A - 内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法 - Google Patents

内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法 Download PDF

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Abstract

一种内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法，该方法中，在航道上设置超声波探测装置，由船舶对超声波信号的阻挡作用触发装置作往复运动，根据装置的运动轨迹获取船舶纵剖底部轮廓线。本发明的有益技术效果是：硬件设备结构简单、成本低廉，对水域的适应性广，尤其适合于多泥沙、卵石的航道，测量结果不受水面线变化影响，可根据季节变化动态设定待机高度，提高海事执法部门的执法效率。

Description

内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法
技术领域
本发明涉及一种测量技术，尤其涉及一种内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法。
背景技术
内河航运具有运量大、投资少、成本低等突出优点，交通运输部《关于加快“十二五”期水运结构调整的指导意见》中，将“兴内河”作为十二五水运发展的重中之重，内河航运发展潜力巨大。不断增加的内河航运需求，促进了船舶大型化的发展，同时也给水上交通安全管理带来了新问题和新要求。
大型船舶的“超吃水”行为管理是航道行政管理工作需要迫切解决的重难点问题。部分船主受利益驱使，采取谎报船舶装载、瞒报船舶实际吃水、故意制造假吃水标识等手段，躲避海事执法部门的检查，蒙混过关、冒险航行，一旦造成搁浅事故，不仅会破坏航道、损坏船闸设施，严重的还有可能造成船闸停航、航道断航，致使船舶大量滞留和积压，经济损失巨大、社会影响极坏。为了保证航道的通畅无碍运行，必须采用积极的检测手段在某些“超吃水”易发、频发水域对船舶吃水进行现场快速检测，对及时发现的“超吃水”船舶及时予以警告，制止其冒险通过危险航段，从根本上扼制“超吃水”情况的发生。
船舶在行驶过程中，由于受船舶纵倾及纵剖底部轮廓线线型的影响，船舶底部各部位的吃水值均存在一定差异，船舶的单点吃水值无法代表船舶整体的真实吃水情况。船舶行驶过程中的纵剖底轮廓线作为客观反映船舶整体吃水状态的关键指标，对其进行快速测量，有助于准确判别船舶的“超吃水”状况。研究基于船舶底轮廓线检测的船舶吃水测量技术、开发离港船舶吃水快速自动检测装置、消除船舶超吃水搁浅事故隐患已成为当前水上交通安全管理的当务之急。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法，所涉及的硬件包括：航道两侧分别设置有两套传动装置，其中一套传动装置与声发射装置连接，另一套传动装置与声接收装置连接，声接收装置和声发射装置位置对正，声接收装置和声发射装置在传动装置的驱动下同步作上、下往复运动；两套传动装置和声接收装置都与一控制装置连接，传动装置的动作受控制装置控制；其创新之处在于：该方法步骤为：
1）当航道内没有船舶经过或船舶吃水深度较浅时，声接收装置和声发射装置都停留在水面以下设定的待机高度位置处，此时，声接收装置始终能接收到声发射装置发出的声信号，控制装置在声接收装置输出的声信号触发下，使传动装置保持待机状态；
2）当船舶从航道内经过时，若船舶的吃水深度低于待机高度，由于船体的阻挡，声接收装置无法接收到声信号，声接收装置处于无信号输出状态，受此无信号输出状态的触发，控制装置控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向下匀速移动，运动速度为v，进入步骤3）；
3）当声接收装置和声发射装置运动至船体下侧面高度以下的位置时，声接收装置重新接收到声发射装置发出的声信号，控制装置在此声信号触发下控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向上匀速移动，运动速度为v，进入步骤4）；
4）当声接收装置和声发射装置向上移动的距离达到设定距离a后，控制装置又控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向下匀速移动至船体下侧面高度以下，然后重复步骤3）的操作，使声接收装置和声发射装置同步作上、下往复运动，直至船舶从声接收装置和声发射装置的测量区域驶过；在往复运动过程中，控制装置实时记录声接收装置由下行转为上行时的时刻和高度数据，再结合船舶航速vb，即可重构出行驶过程中的船舶底部轮廓。
采用前述方案后，对于吃水深度高于待机高度的船舶，其通过航道时不会触发声接收装置和声发射装置运动，对于吃水深度低于待机高度的船舶，本发明的方案可精确获取到船舶底部轮廓及其最大吃水深度数据，从而有效提高海事执法部门的检查效率，提高正常船舶的放行速度和对问题船舶的检查速度，为海事执法部门的执法提供有力依据。
相比于现有技术，本发明具有如下优势：1）声接收装置和声发射装置由于设置于航道两侧，可有效避免装置被泥沙覆盖而失效或因卵石撞击而损坏，2）对船舶进行检查时，无需停船，3）与阵列式设置的传感装置相比，结构更加简单，成本也更低，同时还解决了单点测量难以全面体现船舶航行时的最大吃水深度的问题，4）测量结果不受水面涨跌影响、精确可靠，所依赖的硬件设备结构简单、成本低廉，处理方法简单、高效。第201110185989.4号中国专利公开的技术方案，为发明人早期申请的发明专利，本发明的硬件设备即是基于前述专利，但本发明的控制方法和达到的效果都不同于前述专利，前述专利仅能获取船舶吃水深度数据，而采用本发明的方案后，不仅能获取到船舶吃水深度数据，还能对船舶底部轮廓进行重构，相比于前述专利，本发明的方案可以获取到更加详细的船舶数据，避免了单点测量到的数据有可能不是船舶最大吃水深度的问题。
本发明还提出了如下的优选方案来重构船舶底部轮廓：按如下方法对船舶底部轮廓进行重构：声接收装置从待机高度位置处开始向下运动后，对每次接收到声信号的时刻进行连续编号，第i次接收到声信号的时刻记为ti，ti时刻记录到的声接收装置高度数据记为li，则li和li+1之间的水平距离差为Li,i+1＝vb(ti+1-ti)，将各个时刻的高度数据按顺序和水平距离差绘制在坐标图上，即可得到船舶的底部轮廓图。
为了便于海事执法部门对航道进行监控，本发明还在前述方案的基础上作了如下改进：控制装置上还连接有一报警装置，当吃水深度高于待机高度的船舶通过航道时，控制装置既不控制传动装置动作也不控制报警装置报警；当吃水深度低于待机高度的船舶通过航道时，控制装置在控制传动装置动作的同时控制报警装置报警。
本发明的有益技术效果是：硬件设备结构简单、成本低廉，对水域的适应性广，尤其适合于多泥沙、卵石的航道，测量结果不受水面线变化影响，可根据季节变化动态设定待机高度，提高海事执法部门的执法效率。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、声接收装置/声发射装置与船体的相对运动轨迹示意图（图中船舶为从右向左行驶）；
图中各个标记所对应的部件分别为：控制装置1、传动装置2、声接收装置3、声发射装置4、水面线A、船身B、声接收装置/声发射装置运动轨迹线C。
具体实施方式
一种内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法，所涉及的硬件包括：航道两侧分别设置有两套传动装置，其中一套传动装置与声发射装置连接，另一套传动装置与声接收装置连接，声接收装置和声发射装置位置对正，声接收装置和声发射装置在传动装置的驱动下同步作上、下往复运动；两套传动装置和声接收装置都与一控制装置连接，传动装置的动作受控制装置控制；该方法步骤为：
1）当航道内没有船舶经过或船舶吃水深度较浅时，声接收装置和声发射装置都停留在水面以下设定的待机高度位置处，此时，声接收装置始终能接收到声发射装置发出的声信号，控制装置在声接收装置输出的声信号触发下，使传动装置保持待机状态；
2）当船舶从航道内经过时，若船舶的吃水深度低于待机高度，由于船体的阻挡，声接收装置无法接收到声信号，声接收装置处于无信号输出状态，受此无信号输出状态的触发，控制装置控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向下匀速移动，运动速度为v，进入步骤3）；
3）当声接收装置和声发射装置运动至船体下侧面高度以下的位置时，声接收装置重新接收到声发射装置发出的声信号，控制装置在此声信号触发下控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向上匀速移动，运动速度为v，进入步骤4）；
4）当声接收装置和声发射装置向上移动的距离达到设定距离a后，控制装置又控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向下匀速移动至船体下侧面高度以下，然后重复步骤3）的操作，使声接收装置和声发射装置同步作上、下往复运动，直至船舶从声接收装置和声发射装置的测量区域驶过；在往复运动过程中，控制装置实时记录声接收装置由下行转为上行时的时刻和高度数据，再结合船舶航速vb，即可重构出行驶过程中的船舶底部轮廓。
进一步地，按如下方法对船舶底部轮廓进行重构：声接收装置从待机高度位置处开始向下运动后，对每次接收到声信号的时刻进行连续编号，第i次接收到声信号的时刻记为ti，ti时刻记录到的声接收装置高度数据记为li，则li和li+1之间的水平距离差为Li,i+1＝vb(ti+1-ti)，将各个时刻的高度数据按顺序和水平距离差绘制在坐标图上，即可得到船舶的底部轮廓图。
进一步地，控制装置上还连接有一报警装置，当吃水深度高于待机高度的船舶通过航道时，控制装置既不控制传动装置动作也不控制报警装置报警；当吃水深度低于待机高度的船舶通过航道时，控制装置在控制传动装置动作的同时控制报警装置报警。

Claims (3)

1.一种内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法，所涉及的硬件包括：航道两侧分别设置有两套传动装置，其中一套传动装置与声发射装置连接，另一套传动装置与声接收装置连接，声接收装置和声发射装置位置对正，声接收装置和声发射装置在传动装置的驱动下同步作上、下往复运动；两套传动装置和声接收装置都与一控制装置连接，传动装置的动作受控制装置控制；其特征在于：该方法步骤为：
1）当航道内没有船舶经过或船舶吃水深度较浅时，声接收装置和声发射装置都停留在水面以下设定的待机高度位置处，此时，声接收装置始终能接收到声发射装置发出的声信号，控制装置在声接收装置输出的声信号触发下，使传动装置保持待机状态；
2）当船舶从航道内经过时，若船舶的吃水深度低于待机高度，由于船体的阻挡，声接收装置无法接收到声信号，声接收装置处于无信号输出状态，受此无信号输出状态的触发，控制装置控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向下匀速移动，运动速度为v，进入步骤3）；
3）当声接收装置和声发射装置运动至船体下侧面高度以下的位置时，声接收装置重新接收到声发射装置发出的声信号，控制装置在此声信号触发下控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向上匀速移动，运动速度为v，进入步骤4）；
4）当声接收装置和声发射装置向上移动的距离达到设定距离a后，控制装置又控制传动装置带动声接收装置和声发射装置同步向下匀速移动至船体下侧面高度以下，然后重复步骤3）的操作，使声接收装置和声发射装置同步作上、下往复运动，直至船舶从声接收装置和声发射装置的测量区域驶过；在往复运动过程中，控制装置实时记录声接收装置由下行转为上行时的时刻和高度数据，再结合船舶航速vb，即可重构出行驶过程中的船舶底部轮廓。
2.根据权利要求1所述的内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法，其特征在于：按如下方法对船舶底部轮廓进行重构：声接收装置从待机高度位置处开始向下运动后，对每次接收到声信号的时刻进行连续编号，第i次接收到声信号的时刻记为ti，ti时刻记录到的声接收装置高度数据记为li，则li和li+1之间的水平距离差为Li,i+1＝vb(ti+1-ti)，将各个时刻的高度数据按顺序和水平距离差绘制在坐标图上，即可得到船舶的底部轮廓图。
3.根据权利要求1所述的内河船舶纵剖底部轮廓线测量方法，其特征在于：控制装置上还连接有一报警装置，当吃水深度高于待机高度的船舶通过航道时，控制装置既不控制传动装置动作也不控制报警装置报警；当吃水深度低于待机高度的船舶通过航道时，控制装置在控制传动装置动作的同时控制报警装置报警。
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