CN103963939B - 一种内河港口船舶载重测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内河港口船舶载重测量系统及应用该测量系统的方法，包括信号发射装置、信号接收装置、信号处理单元和信号传输装置；信号发射装置包括发射探头，信号接收装置包括接收面板及若干接收探头，该接收探头在接收面板上沿直线垂直等间隔排列；其中，信号接收装置，接收信号发射装置发射来的信号而产生信号跳变；信号处理单元，输入空船吃水线及对应的船舶型号；并根据信号跳变确定发射过来的信号被接收面板上的相应接收探头接收，由产生信号跳变的接收探头确定出吃水深度的变化，信号传输装置，将信号处理单元的数据发送给港务局执法监督部门及各个船闸的相关工作人员。本发明能够使得港务工作人员实时获得货船装载货物的质量。

Description

一种内河港口船舶载重测量系统及方法

技术领域

本发明涉及船舶设备领域，具体是涉及一种内河港口船舶载重测量系统及方法。

背景技术

货船在内河航道行驶的过程中要经过一道道船闸，且每经过一道船闸都要根据船舶实际载重的货物吨位进行交费。港务局工作人员核定货船实际货物载重的一个重要参考依据就是港口工作人员出具的货物单。在各种利益的驱使之下港口工作人员与船舶驾驶人员联合向港务工作人员提供虚假货物单以漏交过闸的费用。大多货船因此而冒险超载，这不仅带来了巨大的安全隐患而且导致了国家财产的大量流失。目前国内内河航道港务工作人员判断船舶是否虚报实际载货重量的方法就是登船丈量估算。这种原始方法不仅会耗费大量的人力物力而且还会造成很大的测量误差。在船舶的各项参数中能反应船舶载重的一个重要参数就是船舶的吃水深度，而船舶的吃水深度又可以由吃水线直接读出。基于此，目前亟需一种在内河港口对货船吃水线实时监测的方法，以便给港务工作人员提供准确的相关参考数据。国内测量船舶吃水线的主要方法如下：

1图像处理法

该方法利用高分辨率的摄像头或相机捕获包括船舶吃水在内的周围区域的图像，通过图像处理的办法辨识出船舶的吃水深度，进而代替人眼读取船舶吃水数据获得船舶吃水深度。这种方法一方面受大雾或雷雨等外界环境影响较大，易造成误差。另一方面，图像处理系统需要对港口进行很大程度的改造，这一点对于分布在内河航道中的中小型港口是不现实的。而且这种方法对图像处理相关算法的要求较高，比较适合于沿海的大型港口。

2压力传感器法

该方法在船舶底部安装一定数目的压力传感器，水深的变化可以通过水压的变化反映出来。这种方法要对每条船舶都安装一定数目的传感器，由于传感器分布在船舶的底部所以安装难度很大。另一方面，传感器浸泡在水中，其工作条件十分恶劣，长时间工作导致的半导体硅片的形变及附着在传感器上的污垢都会使传感器的精度及灵敏度产生较大误差。

3水底超声波阵列固定测量系统

该方法需要寻找适宜水域修建一对检测门柱，在航道底部合适深度用横梁连接检测门柱。在水底横梁上按一定间距均匀布置超声波传感器。当轮船通过检测门时，布置在横梁上的传感器由水底向水面发射超声波，分别测得横梁到水面的距离及横梁到船底的距离，两个距离相减即可得到船舶的吃水深度。在实际应用中，这种方法中不仅需要庞大的水利工程而且水中混含的杂物也会对超声波的正常工作带来很大的干扰。在耗费巨大人力、物力和财力的同时还不能实现对吃水线的准确监测。

申请公布号为CN103192925A的中国专利文献记载了一种基于超声波液位测量技术的内河船舶载重测量方法，采用固定于船舶甲板边缘的超声波液位检测装置的超声波探头测得船舶甲板与水面的距离D，采用与所述超声波液位检测装置连接的计算机计算船舶的吃水深度S＝H-D，其中H为船舶的高度；所述计算机根据所述船舶的吃水深度S和《船舶载重与水尺对照表》换算得到船舶的载重量并通过所述计算机的显示屏进行显示。但是水下环境较为复杂，该方法中的装置采用的进水毛细管及浮子容易被杂物(尤其是在船舶装货过程中散落的货物)阻塞，从而使浮子的高度低于水面高度进而产生较大测量误差。而且由于超声波发射与接收装置均要安装于防冲缓坡管中，管的内壁反射也会干扰超声波在管中的传输，进而影响最终测量结果。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，使用方便的内河港口船舶载重测量系统。

本发明采用下述技术方案：

一种内河港口船舶载重测量系统，包括信号发射装置、信号接收装置、信号处理单元和信号传输装置；信号发射装置包括发射探头，信号接收装置包括接收面板及若干接收探头，该接收探头在接收面板上沿直线垂直等间隔排列；

其中，信号接收装置，接收信号发射装置发射来的信号而产生信号跳变；

信号处理单元，输入空船吃水线及对应的船舶型号；并根据信号跳变确定发射过来的信号被接收面板上的相应接收探头接收，由产生信号跳变的接收探头确定出吃水深度的变化，

信号传输装置，将信号处理单元的数据发送给港务局执法监督部门及各个船闸的相关工作人员。

优选的，测量时，货船的停靠位置与港口码头壁平行，信号发射装置分别吸附于货船前后两条吃水刻度线的顶端，信号接收装置与货船前后两条吃水刻度线对齐悬挂于港口码头壁上，且信号接收装置的竖直中心线与货船吃水刻度线处于同一平面内。

优选的，信号发射装置还包括用于吸附在货船上的吸盘和充电电池。

优选的，信号接收装置还包括用于将接收面板固定在港口码头壁上的挂接头。

优选的，所述信号处理单元为计算机。

优选的，所述信号传输装置为3G上网卡。

优选的，所述信号发射装置的吸盘为吸铁石；信号发射装置还包括用于控制发射探头供电的拨动开关。

优选的，所述信号发射装置的发射探头为超声波发射探头，所述信号接收装置的接收探头为超声波接收探头。

优选的，所述信号发射装置的发射探头为激光发射探头，所述信号接收装置的接收探头为激光接收探头。

一种应用内河港口船舶载重测量系统的载重测量方法，包括以下步骤：

(1)将信号接收装置悬挂于港口码头壁上。

(2)将信号发射装置吸附于货船前后吃水线刻度的顶端，信号接收装置与货船前后两条吃水刻度线对齐悬挂于港口码头壁上，且信号接收装置的竖直中心线与货船吃水刻度线处于同一平面内；

(3)校准信号发射装置的发射探头使其发出的信号能被接收面板上的最上端接收探头接收；

(4)校准完成后通过信号处理单元输入货船的空载吃水线L；

(5)货船装货过程中通过信号接收装置的接收探头的信号跳变读取货船吃水深度的变化Δh；

(6)信号处理单元计算空载吃水线L与货船在装货过程中吃水深度的变化Δh之和，即可得到货船当前吃水深度，信号传输装置将Δh实时发送。

本发明的有益效果是：

在货船装载过程中，随着货物质量的增大，信号传输装置将空载吃水线L与货船在装货过程中吃水深度的变化Δh之和实时发送给港务工作人员，可有效避免港口工作人员与船舶驾驶人员联合向港务工作人员提供虚假货物单以漏交过闸的费用。

附图说明：

图1是本发明的安装布置图；

图2是本发明中信号发射装置的分解图；

图3是本发明中信号接收装置的结构图；

其中：1、信号发射装置，2、信号接收装置，3、港口码头壁，4、接收探头，5、货船，6、吃水刻度线，7、发射探头，8、充电电池，9、吸盘，10、接收面板，11、接收探头，12、挂接头。

具体实施方式：

实施例1:一种内河港口船舶载重测量系统，其结构如图1-3所示：包括信号发射装置1、信号接收装置2、信号处理单元和信号传输装置；信号发射装置1包括发射探头7，信号接收装置2包括接收面板10及若干接收探头11，该接收探头11在接收面板20上沿直线垂直等间隔排列；信号接收装置2用于接收信号发射装置1发射来的信号而产生信号跳变；信号处理单元，输入空船吃水线及对应的船舶型号；并根据信号跳变确定发射过来的信号被接收面板10上的相应接收探头4接收，由产生信号跳变的接收探头4确定出吃水深度的变化，信号传输装置将信号处理单元的实时数据发送给港务局执法监督部门及各个船闸的相关工作人员；货船5的停靠位置与港口码头壁3平行，信号发射装置1分别吸附于货船5前后两条吃水刻度线6的顶端，信号接收装置2与货船5前后两条吃水刻度线6对齐悬挂于港口码头壁3上，且信号接收装置2的竖直中心线与货船吃水刻度线6处于同一平面内。信号发射装置1还包括用于吸附在货船5上的吸盘9和充电电池8；信号接收装置2还包括用于将接收面板10固定在港口码头壁3上的挂接头12；所述信号处理单元为计算机；所述信号传输装置为3G上网卡，3G上网卡插在计算机上；所述信号接收装置2与信号处理单元相连；所述信号发射装置1的吸盘9为吸铁石；信号发射装置2还包括用于控制发射探头7供电的拨动开关；所述信号发射装置1的发射探头7为超声波发射探头，所述信号接收装置2的接收探头11为超声波接收探头。

一种应用内河港口船舶载重测量系统的载重测量方法，包括以下步骤：

(1)将信号接收装置2悬挂于港口码头壁3上。

(2)将信号发射装置1吸附于货船5前后吃水线刻度6的顶端，信号接收装置2与货船5前后两条吃水刻度线6对齐悬挂于港口码头壁3上，且信号接收装置2的竖直中心线与货船5的吃水刻度线6处于同一平面内；

(3)校准信号发射装置1的发射探头7使其发出的信号能被接收面板10上的最上端接收探头11接收；

(4)校准完成后通过信号处理单元输入货船5的空载吃水线L；

(5)货船5装货过程中通过信号接收装置2的接收探头11的信号跳变读取货船5吃水深度的变化Δh；

(6)信号处理单元计算空载吃水线L与货船5在装货过程中吃水深度的变化Δh之和，即可得到货船5当前吃水深度，信号传输装置将Δh实时发送。

本方案使得货船5装载过程中，随着货物质量的增大，信号传输装置将空载吃水线L与货船在装货过程中吃水深度的变化Δh之和实时发送给港务工作人员，可有效避免港口工作人员与船舶驾驶人员联合向港务工作人员提供虚假货物单以漏交过闸的费用。

相对于通过图像处理法得出货船的载重质量，本方案无需进行港口码头的改造，使用时仅需要将信号接收装置与信号发射装置安装分别安装与港口码头壁与货船上即可。

相对于压力传感器法需要将传感器固定在船底易损毁的问题，本方案的全套装置均不与水接触，因而具有更好的使用寿命及更简洁的操作，且无需在每条船上全部安装，极大的降低了使用成本。

相对于水底超声波阵列固定测量系统，本方案无需额外建设门柱，能避免了水体内的杂物对货船载重的影响。

实施例2：一种内河港口船舶载重测量系统，其结构仍如图1-3所示：与实施例1不同的地方在于：所述信号发射装置1的发射探头7为激光发射探头，所述信号接收装置2的接收探头11为激光接收探头。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：包括信号发射装置、信号接收装置、信号处理单元和信号传输装置；信号发射装置包括发射探头，信号接收装置包括接收面板及若干接收探头，该接收探头在接收面板上沿直线垂直等间隔排列；

其中，信号接收装置，接收信号发射装置发射来的信号而产生信号跳变；

信号处理单元，输入空船吃水线及对应的船舶型号；并根据信号跳变确定发射过来的信号被接收面板上的相应接收探头接收，由产生信号跳变的接收探头确定出吃水深度的变化，

信号传输装置，将信号处理单元的数据发送给港务局执法监督部门及各个船闸的相关工作人员；

所述信号发射装置还包括用于吸附在货船上的吸盘和充电电池。

2.根据权利要求1所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：测量时，货船的停靠位置与港口码头壁平行，信号发射装置分别吸附于货船前后两条吃水刻度线的顶端，信号接收装置与货船前后两条吃水刻度线对齐悬挂于港口码头壁上，且信号接收装置的竖直中心线与货船吃水刻度线处于同一平面内。

3.根据权利要求1或2所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：信号接收装置还包括用于将接收面板固定在港口码头壁上的挂接头。

4.根据权利要求1或2所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：所述信号处理单元为计算机。

5.根据权利要求1或2所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：所述信号传输装置为3G上网卡。

6.根据权利要求2所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：所述信号发射装置的吸盘为吸铁石；信号发射装置还包括用于控制发射探头供电的拨动开关。

7.根据权利要求1或2所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：所述信号发射装置的发射探头为超声波发射探头，所述信号接收装置的接收探头为超声波接收探头。

8.根据权利要求1或2所述的内河港口船舶载重测量系统，其特征在于：所述信号发射装置的发射探头为激光发射探头，所述信号接收装置的接收探头为激光接收探头。

9.一种应用权利要求2或7任一项所述内河港口船舶载重测量系统的载重测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将信号接收装置悬挂于港口码头壁上；

(2)将信号发射装置吸附于货船前后吃水线刻度的顶端，信号接收装置与货船前后两条吃水刻度线对齐悬挂于港口码头壁上，且信号接收装置的竖直中心线与货船吃水刻度线处于同一平面内；

(3)校准信号发射装置的发射探头使其发出的信号能被接收面板上的最上端接收探头接收；

(4)校准完成后通过信号处理单元输入货船的空载吃水线L；

(5)货船装货过程中通过信号接收装置的接收探头的信号跳变读取货船吃水深度的变化Δh；

(6)信号处理单元计算空载吃水线L与货船在装货过程中吃水深度的变化Δh之和，即可得到货船当前吃水深度，信号传输装置将Δh实时发送。