CN104155954B - 基于岸基能源的运河船舶监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利的目的在于提供一种基于岸基能源的运河船舶监控方法及系统，其中系统包括运河船舶监控中心、蓄电池状态监控模块、集电杆摄像头监控模块、电子江图数据接收模块、集电杆受力检测模块、海事部门的服务器、蓄电池充放电速度控制模块、船舶航行速度控制模块、集电杆高度及角度控制模块和超船换轨区域提示模块。本发明基于岸基能源的运河船舶监控使运河船舶更加安全高效的运行。

Description

基于岸基能源的运河船舶监控方法及系统

技术领域

本发明涉及一种运河船舶监控系统，尤其涉及一种基于岸基能源的运河船舶监控方法及系统。

背景技术

京杭大运河在我国运输体系中占有重要地位。它北起北京，南到杭州，流经北京、河北、天津、山东、江苏和浙江6省市20个市区，通航里程为1442千米，其中全年通航里程为877千米。2011年底，京杭大运河货运量、货物周转量分别为3.51亿吨、656亿吨公里。运河中95%以上的船舶以柴油为动力，每年不仅消耗大量的石油，同时排放大量的CO₂，NO_X，SO_X废气和PM颗粒物。这些废气严重影响运河周边城市的空气质量，危害运河周边城市人民的健康。将传统的以石油为动力能源的模式替换成采用岸基供电作为船舶的动力能源的模式，减少其对化石燃料的依赖，节约能源，减少了其对环境的污染。

该系统需要通过监控运河船舶的偏移量、船舶蓄电池的工作状态、以及前方的船舶流量以及接触网的运行状态灯信息来调整运河船舶的工作状态，因此需要设计一种基于岸基能源的运河船舶监控系统来协调各部分的工作，保证系统安全、可靠、长寿的运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于岸基能源的运河船舶监控系统，这种装置可以根据船舶相对于接触网的偏移，控制集电杆的高度及角度和船舶航向，解决运河船舶的偏移问题，可以根据海事部门传送过来的前方船舶流量及接触网工作状态、船舶蓄电池的工作状态，控制蓄电池的充放电速度，提高蓄电池的工作寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于岸基能源的运河船舶监控方法，包括以下步骤：

运河船舶监控中心获取蓄电池状态信号、集电杆摄像头监控数据和集电杆受力数据，以及通过电子江河图获取接触网位置和运河船舶位置；

运河船舶监控中心对获取的数据信号进行分析，并控制蓄电池的充放电速度、船舶航行速度和调整集电杆高度及角度，并对超船换轨区域进行提示。

本发明所述的方法中，运河船舶监控中心还与海事部门的服务器进行信息交换，根据前方河段的流量及电网状态，调整船舶的航行速度，当前方船舶流量大于某一流量或者前方接触网发生故障时，控制船舶降速行驶。

本发明所述的方法中，调整集电杆高度及角度具体为：

将集电杆摄像头采集的视频信息发送到驾驶台，驾驶员通过视频信息确定集电杆与接触网的高度差及角度差；

运河船舶监控中心通过分析集电杆受力数据，再对集电杆高度及角度进行微调，使集电杆的受电头与接触网之间的压力在一定范围内。

本发明所述的方法中，运河船舶监控中心控制蓄电池的充放电速度具体为：

运河船舶监控中心根据获取的蓄电池电压、电流以及历史工作状态的电压、电流信号计算蓄电池的荷电状态，同时根据海事部门的服务器传输过来的前方航道的接触网运行工况，确定蓄电池充放电速度，若当前方接触网故障，则控制蓄电池进行快速充电，若当前方接触网正常，则控制蓄电池以预设的充电速度进行充电。

本发明所述的方法中，该方法还包括步骤：

根据电子江图的数据确定船舶在航道中的位置以及接触网线在航道中的位置；

当船舶偏离接触网的距离大于设定阈值时，运河船舶监控中心发出报警，提醒驾驶员调整船舶航向，使船舶与接触网的距离保持在设定阈值以内；

在电子江图上指定区域设定船舶超船换轨区域，当到达该区域时，运河船舶监控中心发出报警，如果驾驶员需要超船换轨，则提示驾驶员在该区域进行超船换轨。

本发明还提供一种基于岸基能源的运河船舶监控系统，该系统包括运河船舶监控中心，以及均与该运河船舶监控中心通信连接的蓄电池状态监控模块、集电杆摄像头监控模块、集电杆受力检测模块和电子江图数据获取模块，该系统还包括蓄电池充放电速度控制模块、船舶航行速度控制模块、超船换轨区域提示模块和集电杆高度及角度控制模块；

运河船舶监控中心用于获取与其通信连接的多个模块的信号，并对得到的信号进行分析，根据分析结果通过各个控制模块分别控制蓄电池的充放电速度、船舶航行速度和调整集电杆高度及角度，并通过超船换轨区域提示模块进行超船换轨区域提示。

本发明所述的系统中，运河船舶监控中心还与海事部门的服务器通信连接，用于与其进行信息交换，根据前方河段的流量及电网状态，调整船舶的航行速度，当前方船舶流量大于某一流量或者前方接触网发生故障时，控制船舶降速行驶。

本发明所述的系统中，集电杆摄像头监控模块用于采集集电杆与接触网的视频信息，并将其发送到驾驶台，以让驾驶员通过视频信息确定集电杆与接触网的高度差及角度差；

运河船舶监控中心还用于获取集电杆受力检测模块检测的集电杆受力数据，再控制集电杆高度及角度控制模块对集电杆高度及角度进行微调，使集电杆的受电头与接触网之间的压力在一定范围内。

本发明所述的系统中，运河船舶监控中心具体用于通过蓄电池状态监控模块获取蓄电池电压、电流以及历史工作状态的电压、电流信号，并计算蓄电池的荷电状态，同时运河船舶监控中心还用于根据海事部门的服务器传输过来的前方航道的接触网运行工况，确定蓄电池充放电速度，若当前方接触网故障，则通过蓄电池充放电速度控制模块控制蓄电池进行快速充电，若当前方接触网正常，则通过蓄电池充放电速度控制模块控制蓄电池将预设的充电速度进行充电。

本发明所述的系统中，电子江图数据获取模块用于通过无线网络更新数据，运河船舶监控中心具体用于根据电子江图的数据确定船舶在航道中的位置以及接触网线在航道中的位置，当船舶偏离接触网的距离大于设定阈值时，发出报警，提醒驾驶员调整船舶航向，使船舶与接触网的距离保持在设定阈值以内；

运河船舶监控中心还用于在电子江图上指定区域设定船舶超船换轨区域，当到达该区域时，发出报警，如果驾驶员需要超船换轨，则通过超船换轨区域提示模块提示驾驶员在该区域进行超船换轨。

使用本发明，具有以下有益效果：本发明设计了一种基于岸基能源的运河船舶监控系统，这种装置可以根据船舶相对于接触网的偏移，控制集电杆的高度及角度，解决运河船舶的偏移问题，可以根据海事部门传送过来的前方船舶流量及接触网工作状态、船舶蓄电池的工作状态，控制蓄电池的充放电速度，提高蓄电池的工作寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例基于岸基能源的运河船舶监控系统的示意图；

图2是本发明实施例集电杆高度及角度控制模块示意图；

图3是本发明实施例电子江图的监控画面示意图；

图4是本发明实施例基于岸基能源的运河船舶监控方法的流程图。

图中：1运河船舶监控中心；2蓄电池状态监控模块；3集电杆摄像头监控模块；4集电杆受力检测模块；5电子江图数据获取模块；6海事部门的服务器；7蓄电池充放电速度控制模块；8超船换轨区域提示模块；9船舶航行速度控制模块；10集电杆高度及角度控制模块；11液压缸；12下底板；13升降支持装置；14上底板；15步进电机；16小齿轮；17旋转平台；18集电杆；19大齿轮；20下液压油管；21上液压油管；22岸基；23船舶；24接触网线；25超船换轨区域。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的较佳实施例的基于岸基能源的运河船舶监控系统，如图1所示，包括基于岸基能源的运河船舶监控中心1、蓄电池状态监控模块2、集电杆摄像头监控模块3、集电杆受力检测模块4、电子江图数据获取模块5、海事部门的服务器6、蓄电池充放电速度控制模块7、超船换轨区域提示模块8船舶航行速度控制模块9以及集电杆高度及角度控制模块10；其中：

蓄电池状态监控模块2、集电杆摄像头监控模块3、集电杆受力检测模块4、电子江图数据获取模块5将检测到的信号送给基于岸基能源的运河船舶监控中心1，基于岸基能源的运河船舶监控中心1通过对得到的信号进行分析来控制蓄电池充放电速度控制模块7、超船换轨区域提示模块8、船舶航行速度控制模块9和集电杆高度及角度控制模块10；同时，基于岸基能源的运河船舶监控中心1可以与海事部门的服务器6进行信息交换。

基于岸基能源的运河船舶监控中心将集电杆摄像头监控模块采集的视频信息发送到驾驶台。驾驶员通过视频信息确定集电杆与接触网的高度差及角度差，通过调整集电杆高度及角度控制模块实现集电杆接触到接触网，同时基于岸基能源的运河船舶监控中心通过分析集电杆受力检测模块传来的集电杆弹簧受力信号，对集电杆高度及角度控制模块进行微调，使集电杆的的受电头与接触网压力在一定范围内。

如图2所示，集电杆18安装在集电杆升降及旋转装置上，包括液压缸11、步进电机15和齿轮机构，液压缸11和步进电机15之间连接有升降支持装置，步进电机15通过传动轴连接齿轮机构，集电杆18固定在一旋转平台17上，该旋转平台17与齿轮机构连接。所述齿轮机构包括相啮合的大齿轮19和小齿轮16，小齿轮16通过传动轴与步进电机15连接，大齿轮19通过轴与旋转平台17连接，带动旋转平台17转动。升降支持装置包括下底板12、升降机构13和上底板14，升降机构13与上底板14和下底板12相连。步进电机15固定在上底板14上；液压杆穿过下底板中心与上底板连接。液压缸11上部与下液压油管20相连，液压缸11下部与上液压油管21相连。通过控制液压油在下液压油管20和上液压油管21内的流动实现上底板14升降。

当驾驶员观察到集电杆18的高度低于接触网的高度时，驾驶员通过控制上液压油管21，带动上底板14上移，从而调整集电杆与接触网高度相同；当驾驶员观察到集电杆18相对于接触网在水平面具有一定距离时，驾驶员通过控制步进电机15带动小齿轮16动作，进而带动大齿轮19及集电杆旋转平台17旋转，使集电杆18搭在接触网上。

该系统可以通过电子江图来辅助船舶驾驶，如图3所示，电子江图数据获取模块5通过无线网络确定船舶23在航道中的位置以及接触网线24在航道中的位置，当船舶23偏离接触网的距离X大于设定阈值Y时，基于岸基能源的运河船舶监控系统会发出报警，提醒驾驶员调整船舶航向，使船舶23与接触网线24的距离保持的阈值Y以内，从而保证集电杆与接触网24的稳定接触，同时，在电子江图上指定区域设定船舶超船换轨区域25，当到达这个区域25时，基于岸基能源的运河船舶监控系统会发出报警，如果驾驶员需要超船换轨，可以在这个区域25进行.

本发明实施例基于岸基能源的运河船舶监控方法，利用上述实施例的系统进行监控，如图4所示，包括以下步骤：

S1、运河船舶监控中心获取蓄电池状态信号、集电杆摄像头监控数据和集电杆受力数据，以及通过电子江河图获取接触网位置和运河船舶位置；

S2、运河船舶监控中心对获取的数据信号进行分析，并控制蓄电池的充放电速度、船舶航行速度和调整集电杆高度及角度，并对超船换轨区域进行提示。

该监控方法还包括：

S3、运河船舶监控中心与海事部门的服务器进行信息交换，根据前方河段的流量及电网状态，调整船舶的航行速度，当前方船舶流量大于某一流量或者前方接触网发生故障时，控制船舶降速行驶。

其中，调整集电杆高度及角度的步骤具体为：

将集电杆摄像头采集的视频信息发送到驾驶台，驾驶员通过视频信息确定集电杆与接触网的高度差及角度差；

运河船舶监控中心通过分析集电杆受力数据，再对集电杆高度及角度进行微调，使集电杆的受电头与接触网之间的压力在一定范围内。

进一步地，运河船舶监控中心控制蓄电池的充放电速度的步骤具体为：

运河船舶监控中心根据获取的蓄电池电压、电流以及历史工作状态的电压、电流信号计算蓄电池的荷电状态，同时根据海事部门的服务器传输过来的前方航道的接触网运行工况，确定蓄电池充放电速度，若当前方接触网故障，则控制蓄电池进行快速充电，若当前方接触网正常，则控制蓄电池以预设的充电速度进行充电。

该方法还包括步骤：

S4、根据电子江图的数据确定船舶在航道中的位置以及接触网线在航道中的位置；

S5、当船舶偏离接触网的距离大于设定阈值时，运河船舶监控中心发出报警，提醒驾驶员调整船舶航向，使船舶与接触网的距离保持在设定阈值以内；

S6、在电子江图上指定区域设定船舶超船换轨区域，当到达该区域时，运河船舶监控中心发出报警，如果驾驶员需要超船换轨，则提示驾驶员在该区域进行超船换轨。

本发明的基于岸基能源的运河船舶监控方法和系统，可以根据船舶相对于接触网的偏移，控制集电杆的高度及角度，解决运河船舶的偏移问题，可以根据海事部门传送过来的前方船舶流量及接触网工作状态、船舶蓄电池的工作状态，控制蓄电池的充放电速度，提高蓄电池的工作寿命。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于岸基能源的运河船舶监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

运河船舶监控中心获取蓄电池状态信号、集电杆摄像头监控数据和集电杆受力数据，以及通过电子江河图获取接触网位置和运河船舶位置；

运河船舶监控中心对获取的数据信号进行分析，并控制蓄电池的充放电速度和调整集电杆高度及角度，并对超船换轨区域进行提示；其中，运河船舶监控中心还与海事部门的服务器进行信息交换，根据前方河段的流量及电网状态，调整船舶的航行速度，当前方船舶流量大于某一流量或者前方接触网发生故障时，控制船舶降速行驶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整集电杆高度及角度具体为：

将集电杆摄像头采集的视频信息发送到驾驶台，驾驶员通过视频信息确定集电杆与接触网的高度差及角度差；

运河船舶监控中心通过分析集电杆受力数据，再对集电杆高度及角度进行微调，使集电杆的受电头与接触网之间的压力在一定范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，运河船舶监控中心控制蓄电池的充放电速度具体为：

运河船舶监控中心根据获取的蓄电池电压、电流以及历史工作状态的电压、电流信号计算蓄电池的荷电状态，同时根据海事部门的服务器传输过来的前方航道的接触网运行工况，确定蓄电池充放电速度，若当前方接触网故障，则控制蓄电池进行快速充电，若当前方接触网正常，则控制蓄电池以预设的充电速度进行充电。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

根据电子江图的数据确定船舶在航道中的位置以及接触网线在航道中的位置；

当船舶偏离接触网的距离大于设定阈值时，运河船舶监控中心发出报警，提醒驾驶员调整船舶航向，使船舶与接触网的距离保持在设定阈值以内；

在电子江图上指定区域设定船舶超船换轨区域，当到达该区域时，运河船舶监控中心发出报警，如果驾驶员需要超船换轨，则提示驾驶员在该区域进行超船换轨。

5.一种基于岸基能源的运河船舶监控系统，其特征在于，该系统包括运河船舶监控中心，以及均与该运河船舶监控中心通信连接的蓄电池状态监控模块、集电杆摄像头监控模块、集电杆受力检测模块和电子江图数据获取模块，该系统还包括蓄电池充放电速度控制模块、船舶航行速度控制模块、超船换轨区域提示模块和集电杆高度及角度控制模块；

运河船舶监控中心用于获取与其通信连接的多个模块的信号，并对得到的信号进行分析，根据分析结果通过各个控制模块分别控制蓄电池的充放电速度和调整集电杆高度及角度，并通过超船换轨区域提示模块进行超船换轨区域提示。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，运河船舶监控中心还与海事部门的服务器通信连接，用于与其进行信息交换，根据前方河段的流量及电网状态，调整船舶的航行速度，当前方船舶流量大于某一流量或者前方接触网发生故障时，控制船舶降速行驶。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，集电杆摄像头监控模块用于采集集电杆与接触网的视频信息，并将其发送到驾驶台，以让驾驶员通过视频信息确定集电杆与接触网的高度差及角度差；

运河船舶监控中心还用于获取集电杆受力检测模块检测的集电杆受力数据，再控制集电杆高度及角度控制模块对集电杆高度及角度进行微调，使集电杆的受电头与接触网之间的压力在一定范围内。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，运河船舶监控中心具体用于通过蓄电池状态监控模块获取蓄电池电压、电流以及历史工作状态的电压、电流信号，并计算蓄电池的荷电状态，同时运河船舶监控中心还用于根据海事部门的服务器传输过来的前方航道的接触网运行工况，确定蓄电池充放电速度，若当前方接触网故障，则通过蓄电池充放电速度控制模块控制蓄电池进行快速充电，若当前方接触网正常，则通过蓄电池充放电速度控制模块控制蓄电池将预设的充电速度进行充电。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，电子江图数据获取模块用于通过无线网络更新数据，运河船舶监控中心具体用于根据电子江图的数据确定船舶在航道中的位置以及接触网线在航道中的位置，当船舶偏离接触网的距离大于设定阈值时，发出报警，提醒驾驶员调整船舶航向，使船舶与接触网的距离保持在设定阈值以内；

运河船舶监控中心还用于在电子江图上指定区域设定船舶超船换轨区域，当到达该区域时，发出报警，如果驾驶员需要超船换轨，则通过超船换轨区域提示模块提示驾驶员在该区域进行超船换轨。