CN104819742B - 一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法，包括：电池供电单元、姿态传感器、货物检测传感器组、落水检测传感器及嵌入式微处理器，当嵌入式微处理器处于初始上电状态或未接收到落水状态信号时控制半导体开关为射频通信单元供电，使得装置处于射频通信模式，同时将采集到的各测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；当接收到落水状态信号后控制半导体开关，使得测装置处于水声通信模式，其通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号并根据需要发送集装箱在水下的状态信息；本发明具有占用空间小，不影响通航，定位准确、能够便捷采集集装箱水下姿态，以及集装箱危险品货物在水下的状态等信息。
Description
技术领域
本发明涉及落水集装箱监测技术，具体的说涉及一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法。
背景技术
危险品集装箱装载的货物通常具有腐蚀性、易燃易爆性、有毒性，一旦在运输过程中发生事故，将对生态环境安全带来巨大的隐患。水路是危险品集装箱运输的主要方式，为了及时掌握船载危险品集装箱在运输过程中的状态，对危险品集装箱实施安全管理，就需要实现对危险品集装箱的关键物理参数进行实时动态监测。目前，对船载危险品集装箱的监测通常采用无线传感器网络技术来实现，具体方法是，在危险品集装箱上安装无线传感器节点，该无线传感器节点一方面测量集装箱的温度、振动、气体、倾斜、压力等物理量，另一方面通过无线通信单元将测量结果发送给后台管理系统。现有基于无线传感器网络的船载危险品集装箱监测系统，具有安装方便、成本低、能耗低、数据传输可靠等优点，是一种有效的危险品集装箱状态监测手段。然而，危险品集装箱在水路运输过程中，由于恶劣气象条件、不利的航道条件、密集的船舶交通流分布、以及船舶驾驶人员的操作失误等原因，经常会造成集装箱落水事故。危险品集装箱落水后，首要任务是对其进行及时打捞。打捞工作的前提是确定落水危险品集装箱的位置、姿态和危险品货物的当前状态。现有的集装箱监测无线传感器节点一方面不具备落水定位和姿态测量功能，另一方面，一旦随危险品集装箱落入水中，则由于无线电波在水中的传输损耗很大，将无法发送集装箱状态信息，从而失去作用。
针对现有船载危险品集装箱监测装置在应对集装箱落水处理方面的不足，提出一种新型的多功能船载危险品集装箱无线监测装置，从而克服现有技术的缺陷是十分有必要的。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，从而解决现有技术无法进行水下定位、无法感知集装箱水下姿态和无法传输危险品货物在水下的状态等问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其特征在于：
包括：
电池供电单元，用于为船载危险品集装箱无线监测装置供电；
安装在危险品集装箱上的姿态传感器，用于实时采集危险品集装箱姿态测量信号；
安装在危险品集装箱上的货物检测传感器组，用于实时采集危险品集装箱货物状态测量信号；
安装在危险品集装箱上的落水检测传感器，用于实时判断危险品集装箱是否处于落水状态，若危险品集装箱处于落水状态则向嵌入式微处理器发送落水状态信号；
以及嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器用于控制所述船载危险品集装箱无线监测装置在两种工作模式下切换；其中所述两种工作模式包括：一种是指当所述嵌入式微处理器处于初始上电状态或者未接收到落水检测传感器发送的落水状态信号时，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式，同时在该射频通信模式下时，所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；另一种是指当所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号后，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下时，所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；
上述姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器均通过传感器接口电路实现与嵌入式微处理器的连接。
进一步的，所述货物检测传感器组包括但不限于温度传感器、振动传感器、压力传感器，以实际运输的危险品种类配置要求为准。
进一步的，所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括若干均匀布设在事故水域的一定范围内的水面探测节点，所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时所述水面探测节点还通过水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。
优选的，所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测中心。
所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括定时休眠模式，所述定时休眠模式是指所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式时，实时接收来自所述水面探测节点的搜索信号，若在设定时间内未收到来自所述水面探测节点的搜索信号并将所述水下定位信号成功发送至所述水面探测节点即未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作，则所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式，在到达休眠模式终止时间后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水声定位信号；使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。
同时本发明还提供了一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测方法，其特征在于：
包括如下步骤：
⑴、预装船载危险品集装箱无线监测装置：将所述船载危险品集装箱无线监测装置安装在集装箱外部、且不影响集装箱运输的位置后；在该船载危险品集装箱无线监测装置，初始上电工作后，通过所述船载危险品集装箱无线监测装置的嵌入式微处理器控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式；
⑵反馈射频通信模式下的测量信号：在射频通信模式下，通过所述嵌入式微处理器检测是否接收到落水检测传感器发送的落水状态信号；若是没有收到所述落水状态信号，则通过所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；
⑶切换至所述水声通信模式：若所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号，通过所述嵌入式微处理器控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下，控制所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；
⑷均匀投放若干水面探测节点对落水的船载危险品集装箱进行定位以及状态信息采集：在事故水域的一定范围内的均匀投放若干水面探测节点，使得所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时通过所述水面探测节点，利用水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。
进一步的，所述无线监测方法还包括在所述船载危险品集装箱无线监测装置未能在设定时间内未收到来自所述水面探测节点的搜索信号并将所述水下定位信号成功发送至所述水面探测节点即未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，将所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式，并在到达休眠模式终止时间后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水下定位信号；使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。
优选的，所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明具有结构简单、占用空间小；操作简便、不影响通航，定位准确、能够便捷采集集装箱水下姿态，以及集装箱危险品货物在水下的状态等信息。
附图说明
图1为本发明所述的船载危险品集装箱无线监测装置及方法对应的原理示意图；
图2为本发明所述的船载危险品集装箱无线监测装置电路原理示意图；
图3为本发明所述的船载危险品集装箱无线监测方法的工作流程图；
图4为本发明所述的水面探测节点原理示意图.
图中：1、水上部分的水面探测节点，2、水声换能器、3、落水的船载危险品集装箱，4、水下部分的船载危险品集装箱无线监测装置。
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，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种能在集装箱落水后仍能够正常工作，且具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其通过水下定位(水下部分的船载危险品集装箱无线监测装置4由电池供电单元、姿态传感器、货物检测传感器组、落水检测传感器以及嵌入式微处理器等组成)，配合水上部分的水面探测节点1利用水声换能器2完成水面搜索并采集信息等工作，有效实现落水船载危险品集装箱3的准确定位以及相应集装箱水下姿态，以及集装箱危险品货物在水下的状态等信息的采集工作。
如图2所示，具体的所述船载危险品集装箱无线监测装置包括：
电池供电单元、姿态传感器、货物检测传感器组、落水检测传感器，上述姿态传感器、货物检测传感器组(所述货物检测传感器组包括多种类型的检测元件，如温度传感器、振动传感器、压力传感器，以实际运输的危险品种类配置要求为准。)以及落水检测传感器均通过传感器接口电路实现与嵌入式微处理器的连接。
以及嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器用于控制所述船载危险品集装箱无线监测装置在两种工作模式下切换；其中所述两种工作模式包括：一种是指当所述嵌入式微处理器处于初始上电状态或者船载危险品集装箱处于正常运输状态即未接收到落水检测传感器发送的落水状态信号时，所述嵌入式微处理器通过控制与其连接的半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式，同时在该射频通信模式下时，所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心，便于后台监测中心进行相应集装箱的状态信息采集；另一种是指当船载危险品集装箱落入水中即所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号后，所述嵌入式微处理器通过控制其连接的半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下时，所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号。
优选的，将嵌入式微处理器、水声信号收发接口电路、射频通信单元、传感器接口电路、姿态传感器、电池供电单元安装在具有水密性的壳体内，而水声换能器和落水检测传感器安装在该壳体外部，并通过线缆、水密接头分别与水声信号收发接口电路、传感器接口电路相连接。对所使用的货物状态监测传感器组，根据货物状态监测要求，可选择部分或者全部安装在水密性壳体内部，或是部分或者全部安装在水密性壳体外部，如果是安装在水密性壳体外部，则需要通过线缆和水密接头与水密性壳体内部的传感器接口电路相连接。
进一步的，所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括若干均匀布设在事故水域的一定范围内的水面探测节点，所述水面探测节点发送搜索信号，持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时所述水面探测节点还通过水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。
优选的，所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测中心。
为了应对恶劣天气、航道拥堵等突发情况导致所述水面探测节点不能快速接收到所述水下定位信号而所述船载危险品集装箱无线监测装置的电池供电单元所带能量有限不能长时间持续发送水下定位信号，导致船载危险品集装箱水下定位信号不能有效发送的问题，所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括定时休眠模式，设定该定时休眠模式用于保证在船载危险品集装箱的落水位置成功定位或者打捞之前，所述装置能够尽量节省能量，进而间接保证完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送；所述定时休眠模式是指所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式时，实时接收来自所述水面探测节点的搜索信号，若在设定时间内未收到来自所述水面探测节点的搜索信号并将所述水下定位信号成功向所述水面探测节点发送即未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作，则所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式，在到达休眠模式终止时间后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水声定位信号；使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。
结合图3所示的工作流程，本基于上述具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置对应的方法，其包括如下步骤：
⑴、预装船载危险品集装箱无线监测装置：将所述船载危险品集装箱无线监测装置安装在集装箱外部、且不影响集装箱运输的位置后；在该船载危险品集装箱无线监测装置，初始上电工作后，通过所述船载危险品集装箱无线监测装置的嵌入式微处理器控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式；
⑵反馈射频通信模式下的测量信号：在射频通信模式下，通过所述嵌入式微处理器检测是否接收到落水检测传感器发送的落水状态信号；若是没有收到所述落水状态信号即没有发生落水事故，则通过所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；
⑶切换至所述水声通信模式：若船载危险品集装箱落入水中即所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号，通过所述嵌入式微处理器控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下，控制所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；
⑷均匀投放3个(本例以3个节点为例)水面探测节点对落水的船载危险品集装箱进行定位以及状态信息采集：在事故水域的一定范围内的均匀投放3个水面探测节点，使得所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时通过所述水面探测节点，利用水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。
为了应对恶劣天气、航道拥堵等突发情况导致所述水面探测节点不能快速接收到所述水下定位信号而所述船载危险品集装箱无线监测装置的电池供电单元所带能量有限不能长时间持续发送水下定位信号，导致船载危险品集装箱水下定位信号不能有效发送的问题，所述无线监测方法还包括在所述船载危险品集装箱无线监测装置未能在设定时间(Ts)内收到来自所述水面探测节点的搜索信号并成功发送所述水下定位信号即未能完成该船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，将所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式，并在到达休眠模式终止时间(Td)后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水声定位信号；使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。设定该定时休眠模式可保证在船载危险品集装箱的落水位置成功定位或者打捞之前，所述装置能够尽量节省能量，进而间接保证完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送；
优选的，如图4所示，所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测中心。
同时优选的所述按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位过程，可利用后台监测中心在接收到各所述探测节点反馈的其与落水集装箱的距离信息以及当前位置信息后，选择三组信息利用三点定位算法计算落水集装箱的位置坐标，并将计算结果反馈至人机界面进行显示。
所述的三点定位算法，是指假设被定位的落水集装箱的坐标为(x,y,z)，抽取的三个探测节点的坐标分别为(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)，所述三个探测节点与某个落水集装箱的测量距离分别为d1，d2和d3，则可以得到如下联立方程组
通过求解联立方程组(1)便可确定待定位的落水集装箱的坐标。
为了简化计算，可认为所有探测节点均处于一个水平面上，即z1＝z2＝z3＝0，这样，(1)式简化为
令α＝(2x2-2x1)，β＝(2x3-2x1)，ψ＝(2y2-2y1)，φ＝(2y3-2y1)，则有
根据计算出的未知量(x,y)，由(2)式中的任一方程便可确定落水集装箱的z坐标，从而实现落水集装箱的定位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其特征在于：
包括：
电池供电单元，用于为船载危险品集装箱无线监测装置供电；
安装在危险品集装箱上的姿态传感器，用于实时采集危险品集装箱姿态测量信号；
安装在危险品集装箱上的货物检测传感器组，用于实时采集危险品集装箱货物状态测量信号；
安装在危险品集装箱上的落水检测传感器，用于实时判断危险品集装箱是否处于落水状态，若危险品集装箱处于落水状态则向嵌入式微处理器发送落水状态信号；
以及嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器用于控制所述船载危险品集装箱无线监测装置在两种工作模式下切换；其中所述两种工作模式包括：一种是指当所述嵌入式微处理器处于初始上电状态或者未接收到落水检测传感器发送的落水状态信号时，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式，同时在该射频通信模式下时，所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；另一种是指当所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号后，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下时，所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；
上述姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器均通过传感器接口电路实现与嵌入式微处理器的连接；
所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括若干均匀布设在事故水域的一定范围内的水面探测节点，所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时所述水面探测节点还通过水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述各测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点；
所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括定时休眠模式，所述定时休眠模式是指所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式时，实时接收来自所述水面探测节点的搜索信号，若在设定时间内未收到来自所述水面探测节点的搜索信号并将所述水下定位信号成功发送至所述水面探测节点即未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作，则所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式，在到达休眠模式终止时间后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水下定位信号；即使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。
2.根据权利要求1所述的具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其特征在于：
优选的，所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测中心。
3.一种基于权利要求2所述的船载危险品集装箱无线监测装置进行监测的具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测方法，其特征在于：
包括如下步骤：
⑴、预装船载危险品集装箱无线监测装置：将所述船载危险品集装箱无线监测装置安装在集装箱外部、且不影响集装箱运输的位置后；在该船载危险品集装箱无线监测装置初始上电工作后，通过所述船载危险品集装箱无线监测装置的嵌入式微处理器控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式；
⑵反馈射频通信模式下的测量信号：在射频通信模式下，通过所述嵌入式微处理器检测是否接收到落水检测传感器发送的落水状态信号；若是没有收到所述落水状态信号，则通过所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；
⑶切换至所述水声通信模式：若所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号，通过所述嵌入式微处理器控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下，控制所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；
⑷均匀投放若干水面探测节点对落水的船载危险品集装箱进行定位以及状态信息采集：在事故水域的一定范围内的均匀投放若干水面探测节点，使得所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时通过所述水面探测节点，利用水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述各测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。
4.根据权利要求3所述的具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测方法，其特征在于：
所述无线监测方法还包括在所述船载危险品集装箱无线监测装置未能在设定时间内未收到来自所述水面探测节点的搜索信号并将所述水下定位信号成功发送至所述水面探测节点即未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，将所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式，并在到达休眠模式终止时间后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水下定位信号；使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。
5.根据权利要求3所述的具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测方法，其特征在于：
所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测中心。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020182604A1 (fr) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | Tecknisolar-Seni | Dispositif de detection et de geolocalisation d'un container passe par-dessus bord |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105699942A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-06-22 | 大连海事大学 | 一种落水危险品集装箱测距方法及测距系统 |
| CN107340774B (zh) * | 2017-07-25 | 2020-09-01 | 大连海事大学 | 一种基于船上人员落水的应急操纵辅助系统 |
| TWI641811B (zh) * | 2017-08-16 | 2018-11-21 | 黃清哲 | 全時海氣象資料擷取裝置 |
| CN108828605A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-16 | 深圳臻迪信息技术有限公司 | 水下定位装置及水下定位方法 |
| CN112630723A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-04-09 | 宁波大学 | 一种用于落水集装箱搜寻的定位装置 |
| CN112761365A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-05-07 | 中铁建设集团有限公司 | 一种具有定位和监测功能的l型墙体构件的运输架 |
| CN113706974B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-05-30 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种海洋探测技术教学实验系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201917657U (zh) * | 2010-12-26 | 2011-08-03 | 河海大学常州校区 | 基于无线传感器网络的便携式水下节点装置 |
| CN102944656A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-02-27 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种在线水质监测系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7360413B2 (en) * | 2004-12-29 | 2008-04-22 | Water Cents, Llc | Wireless water flow monitoring and leak detection system, and method |
| US20110130945A1 (en) * | 2006-12-21 | 2011-06-02 | Volvo Group North America, Inc. | Method and system for controlling vehicles carrying hazardous materials |
| CN101388732B (zh) * | 2008-10-21 | 2012-09-19 | 北京科技大学 | 一种面向水声传感器网络的现场级测试系统及方法 |
| CN202435618U (zh) * | 2011-11-28 | 2012-09-12 | 广东奥其斯科技有限公司 | 三维立体水下传感器网络系统 |
| CN204228959U (zh) * | 2014-03-17 | 2015-03-25 | 曹强 | 基于射频与gps技术的人员落水定位装置 |
| CN103905988B (zh) * | 2014-04-04 | 2017-12-01 | 北京国交信通科技发展有限公司 | 船载基站、移动终端、开闭环模式的落水报警系统及方法 |
-
2015
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201917657U (zh) * | 2010-12-26 | 2011-08-03 | 河海大学常州校区 | 基于无线传感器网络的便携式水下节点装置 |
| CN102944656A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-02-27 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种在线水质监测系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于普适网络的水路危险品运输监控系统研究与设计;熊迹;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20110915(第09期);正文的第25页第1段至第53页第6段及图3.1-图4.17 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020182604A1 (fr) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | Tecknisolar-Seni | Dispositif de detection et de geolocalisation d'un container passe par-dessus bord |
| FR3093818A1 (fr) * | 2019-03-12 | 2020-09-18 | Tecknisolar-Seni | dispositif de détection et de géolocalisation d’un container passé par-dessus bord |
Also Published As
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