CN104200618A - 一种基于压电水听器的船只进出港检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于压电水听器的船只进出港检测系统，其解决了现有船只进出港检测装置检测效果差的技术问题，其包括PC机、声光报警器、照明设备、无线收发模块和探测单元，声光报警器、照明设备和无线收发模块分别与PC机连接，探测单元与无线收发模块连接，其可广泛应用于船只进出港的检测。

Description

一种基于压电水听器的船只进出港检测系统

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体说是一种基于压电水听器的船只进出港检测系统。

背景技术

我国每年在禁渔期都会发现有渔船违规出海作业，有些违规作业的渔船被监管部门依法扣押后，经常在夜间到监管部门的保护区或基地内将被扣押船只偷走。

目前，已有以下手段可用于船只的进出港检测：

(1)利用船载GPS进行检测

渔船上都装有船载GPS，可用于对船只进行定位，进而判断船只是否在港。但违规的渔船通过将GPS关掉或者进行屏蔽，从而使监管部门无法得到船只的位置信息；另外违规的渔船也经常采取将GPS从船上拆下，放在固定位置或放在另外一艘船只上，进而使监管部门得到错误定位信息。

(2)利用有源RFID技术进行检测

当前有些地方渔业监控部门，强制为船只安装RFID有源电子标签。通过对RFID标签的读取判断船只是否在港。但违规的渔船可通过屏蔽的方式或拆卸的方式逃避监管。另外由于海上的环境复杂、RFID标签安装的位置周围有很多金属材料，使得RFID标签读取的成功率不足85％。使得监管部门无法有效的进行统计。

因此设计一种有效的对船只进出港进行检测的装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明就是为了解决现有船只进出港检测装置检测效果差的技术问题，提供一种检测效果好的基于压电水听器的船只进出港检测系统。

本发明的技术方案是，提供一种基于压电水听器的船只进出港检测系统，包括PC机、声光报警器、照明设备、无线收发模块和探测单元，声光报警器、照明设备和无线收发模块分别与PC机连接，探测单元与无线收发模块连接。

优选地，探测单元包括MCU控制器、AD转换模块、电荷放大模块、压电水听器、电源模块、GPS模块、浸水检测模块和视频抓拍模块，AD转换模块、GPS模块、浸水检测模块和视频抓拍模块分别与MCU控制器连接，电荷放大模块与AD转换模块连接，压电水听器与电荷放大模块连接；电源模块与MCU控制器、AD转换模块、电荷放大模块和压电水听器连接，MCU控制器与无线收发模块连接。

优选地，浸水检测模块包括比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和两个电极，第二电阻的阻值和第三电阻的阻值相同，比较器的输出端与MCU控制器；第二电阻的一端接电源，另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端接地，第二电阻和第三电阻之间的节点与比较器的正向输入端连接；比较器的反响输入端与第一电阻连接；两个电极的其中一个与比较器的反响输入端连接，另一个接地。

优选地，视频抓拍模块设有四个间隔90°的摄像头，无线收发模块为Zigbee模块，PC机与照明设备通过RS485通信。

优选地，压电水听器的型号是8103。

本发明的有益效果是，可实现报警、联动声光报警器，并控制照明设备对报警区域进行灯光投射，并对报警区域周边进行图像抓拍，其中探测单元具备防盗功能和GPS位置检测功能，从而有效的对渔船的进出进行检测，具有高可靠性和高安全性。可以在船只靠近时，探测单元的漏报率为0，误报率小于1％，对于偶发的误报，结合视频抓拍模块的图像进行帅选，可保证100％的正确性。探测单元可灵活增加和减少，如果检测范围较大，可增加探测单元的数量，相反可以减少探测单元的数量。

本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是探测单元的原理框图；

图3是浸水检测模块的电路原理图。

图中符号说明：

1.PC机；2.声光报警器；3.照明设备；4.无线收发模块；5.探测单元；6.MCU控制器；7.AD转换模块；8.电荷放大模块；9.压电水听器；10.电源模块；11.GPS模块；12.浸水检测模块；13.视频抓拍模块；U15A.TLC3072IP芯片，R1.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻；pole1和pole2为两个电极。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明包括PC机1、声光报警器2、照明设备3、无线收发模块4和探测单元5，声光报警器2、照明设备3和无线收发模块4分别与PC机1连接，探测单元5与无线收发模块4连接。探测单元5可设置多个。照明设备3可以通过RS485接口与PC机1连接。声光报警器2用于报警，照明设备3用于进行灯光投射，将灯光投射到发生报警的放置探测单元5的位置。

探测单元5与PC机1的通信方式可以为增强型Zigbee方式，即无线收发模块4为Zigbee模块。

如图2所示，探测单元5包括MCU控制器6、AD转换模块7、电荷放大模块8、压电水听器9、电源模块10、GPS模块11、浸水检测模块12和视频抓拍模块13。AD转换模块7、GPS模块11、浸水检测模块12和视频抓拍模块13分别与MCU控制器6连接，电荷放大模块8与AD转换模块7连接，压电水听器9与电荷放大模块8连接。电源模块10与MCU控制器6、AD转换模块7、电荷放大模块8和压电水听器9连接，用于供电。MCU控制器6与无线收发模块4连接。

压电水听器9用于在船只靠近时检测船只马达发出的振动信号，电荷放大模块8用于将压电水听器9输出的电荷信号转化成电压信号，AD转换模块7用于将电荷放大模块8输出的电压模拟信号转化成数字信号，浸水检测模块12用于检测探测单元5是否被放置在水中。视频抓拍模块13用于对探测单元5的周边进行抓拍，视频抓拍模块13有四个间隔90°的摄像头，可同时抓拍四张不同方向照片，防止单一摄像头由于角度偏离船只而拍摄不到靠近的船只。无线收发模块4用于与PC机1进行通信，GPS模块11用于定位探测单元5的地理位置。MCU控制器6用于读取AD转换模块7的数据，读取浸水检测模块12的数据，读取GPS模块11的数据，控制视频抓拍模块13和无线收发模块4；MCU控制器6具有算法识别功能，判断是否是真正有船只靠近还是其它干扰。

压电水听器9采用B&K公司的8103型号，AD转换模块7使用的ADC为16位。MCU控制器6选用SAM3U4E实现。

如图3所示，浸水检测模块12包括比较器TLC3072IP芯片U15A、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。TLC3072IP芯片U15A的第1引脚为输出端，与MCU控制器6连接。5V电源通过依次串联的第二电阻R2和第三电阻R3接地，第二电阻R2和第三电阻R3之间的节点与TLC3072IP芯片U15A的正向输入端连接，第二电阻R2和第三电阻R3两者的阻值相同。电极pole1与TLC3072IP芯片U15A的反向输入端连接，同时TLC3072IP芯片U15A的反向输入端上拉第一电阻R1到电源5v。另一个电极pole2接地。

浸水检测模块12作用是对探测单元5是否浸入水中进行检测。当探测单元5浸入海水中后，两个电极pole1和pole2之间由海水连通，由于海水电阻小于1MΩ，TLC3072IP芯片U15A的反相输入端电压小于2.5V，而正相输入端电压为2.5V，因此输出out为5V电平；如果探测单元5被盗离开水面，两个电极pole1和pole2之间由空气连通，由于空气的电阻大于1MΩ，TLC3072IP芯片U15A的反相输入端电阻大于2.5V，而正相输入端电压为2.5V，因此输出out为0V电平。因此MCU控制器6通过检测out信号的电平完成对探测单元5是否浸水的检测。

下面描述工作过程：

设置多个探测单元5时，多个探测单元5以线形布设在港口出口、保护区出口和基地出口的浮漂处，形成一道警戒线。各探测单元5之间间隔约200米。每个探测单元5负责探测100米的半径范围。

(1)各探测单元5持续探测是否有船只靠近，如果没有探测到有船只靠近且持续时间达到10秒，则跳转到步骤(2)；如果探测到有船只靠近，则跳转到步骤(5)。

(2)给GPS模块11上电，读取GPS模块11的位置信息，给GPS模块11断电，给无线收发模块4上电，向PC机1发送一帧位置信息，给无线收发模块4断电，跳转到步骤3。

(3)给浸水检测模块12上电，读取浸水检测模块12的信息，给浸水检测模块12断电，判断探测单元5是否被移除水面，被移除水面则跳转到步骤(4)，无移除水面则跳转到步骤(1)。

(4)给无线收发模块4上电，向PC机1发送一帧被盗信息，给无线收发模块4断电，延时10秒，跳转到步骤(3)。

(5)立即通过无线收发模块4向PC机1发送报警信息，跳转到步骤(6)。

(6)等待PC机1发送的指令，如果是视频抓拍指令，则跳转到步骤(7)，如果是忽略指令则跳转到步骤(8)。

(7)给视频抓拍模块13上电抓拍图像，然后将视频抓拍模块13断电，将图像通过无线收发模块4发送给PC机1，跳转到步骤(6)。

(8)暂停10秒钟，然后跳转到步骤(1)。

上述过程需要PC机1配置相应的软件来完成。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于压电水听器的船只进出港检测系统，其特征是，包括PC机、声光报警器、照明设备、无线收发模块和探测单元，所述声光报警器、所述照明设备和所述无线收发模块分别与所述PC机连接，所述探测单元与所述无线收发模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于压电水听器的船只进出港检测系统，其特征在于，所述探测单元包括MCU控制器、AD转换模块、电荷放大模块、压电水听器、电源模块、GPS模块、浸水检测模块和视频抓拍模块，所述AD转换模块、所述GPS模块、所述浸水检测模块和所述视频抓拍模块分别与所述MCU控制器连接，所述电荷放大模块与所述AD转换模块连接，所述压电水听器与所述电荷放大模块连接；所述电源模块与所述MCU控制器、所述AD转换模块、所述电荷放大模块和所述压电水听器连接，所述MCU控制器与所述无线收发模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于压电水听器的船只进出港检测系统，其特征在于，所述浸水检测模块包括比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和两个电极，所述第二电阻的阻值和所述第三电阻的阻值相同，所述比较器的输出端与所述MCU控制器；所述第二电阻的一端接电源，另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第二电阻和所述第三电阻之间的节点与所述比较器的正向输入端连接；所述比较器的反响输入端与所述第一电阻连接；所述两个电极的其中一个与所述比较器的反响输入端连接，另一个接地。

4.根据权利要求3所述的基于压电水听器的船只进出港检测系统，其特征在于，所述视频抓拍模块设有四个间隔90°的摄像头，所述无线收发模块为Zigbee模块，所述PC机与所述照明设备通过RS485通信。

5.根据权利要求4所述的基于压电水听器的船只进出港检测系统，其特征在于，所述压电水听器的型号是8103。