CN105539762A - 基于超声系统的船舶超载实时检测设备 - Google Patents

基于超声系统的船舶超载实时检测设备 Download PDF

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骆懿
居艳
姚英彪
曾嵘
俞伟
沈佳辉
夏高裕
梅开煌
金雨鑫
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Hangzhou Dianzi University
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/12—Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude for indicating draught or load
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications

Abstract

本发明公开了一种基于超声系统的船舶超载实时检测设备。本发明包括超声波传感器探头组模块、继电器控制模块、数据采集卡控制模块和测深仪数据处理模块。所述继电器控制模块、数据采集卡控制模块、测深仪数据处理模块都安装在仪器箱中。所述超声波传感器探头组模块连接继电器控制模块。所述测深仪数据处理模块包括测深仪开发板，测深仪数据处理模块连接计算机和继电器控制模块，通过继电器控制模块将超声波传感器探头接收到的数据分批传送到测深仪开发板上显示，测深仪开发板测量之后的结果再传到计算机显示模块中进行显示。本发明利用超声波检测船底拖泥的方法，提高了测量船舶吃水深度的准确性。

Description

基于超声系统的船舶超载实时检测设备
技术领域
本发明涉及一种船舶超载实时检测设备，尤其涉及一种基于超声系统的船舶超载实时检测设备。
背景技术
当前，运输安全以成为社会关注的热点，内河船舶运输问题受到了各级管理部门的重视。船舶超载不仅扰乱水运市场的秩序，进一步会促使劳动力过剩，不仅不利于合法竞争，而且对广大船员的人身财产安全造成严重的威胁。传统的测量方法主要是以测量船舶各处实际吃水，取平均值或是采用水尺测量的方法，这两种方法的工作量都比较大，不仅浪费人力物力，而且测量结果还存在很大的误差。近年来一些陆续的测量船舶超载的研究方法，虽然可以对传统的测量方法进行了一些改进，但是成本比较高，测量的结果仍然达不到十分的准确，加上只能采用抽样调查，不能对每一艘船舶都进行精确的测量，为内河船舶监测的工作人员带来了很大的不便。因此需要一种不仅可以远程监测而且可以实时准确的测出船舶吃水情况的船舶超载检测系统。
发明内容
本发明针对传统测量方法测量误差大，实时性不强等不足之处。利用超声波能量聚集度高、穿透能力强的特点，提出了一种根据超声波测距的原理，将超声波传感器系统安装在测量区水域底部，对经过测量区的船舶底部拖泥进行实时性检测，并实时的计算并显示出船舶吃水深度的船舶超载实时检测系统。利用超声波对船舶最低点拖泥吃水深度进行检测的方法，可以极大的提高了测量的准确性。
本发明的技术方案包括有：
本发明包括超声波传感器探头组模块、继电器控制模块、数据采集卡控制模块和测深仪数据处理模块。所述继电器控制模块、数据采集卡控制模块、测深仪数据处理模块都安装在仪器箱中。所述超声波传感器探头组模块连接继电器控制模块。所述继电器控制模块一端连接超声波传感器探头组模块，另外一端连接数据采集卡控制模块。计算机向数据采集卡控制模块发送控制指令后，数据采集卡模块针对相应的控制指令对继电器模块发送控制指令。所述数据采集卡控制模块包括USB6008数据采集卡，数据采集卡控制模块连接计算机和继电器控制模块。所述测深仪数据处理模块包括测深仪开发板，测深仪数据处理模块连接计算机和继电器控制模块，通过继电器控制模块将超声波传感器探头接收到的数据分批传送到测深仪开发板上显示，测深仪开发板测量之后的结果再传到计算机显示模块中进行显示。
所述的超声波传感器探测组放置于测量区底部，向上不断发射超声波，当船舶底部拖泥经过超声波传感器探头组上空时，向上发射的超声波被船底拖泥反射回来，超声波传感器探头组将拖泥反射回的数据信号接收之后，通过继电器组的控制，采用轮循的方式上传到测深仪开发板中，最后测深仪开发板将测量的数据采用多线程并行的方式实时上传到上位机软件中，上位机软件显示出船舶的吃水深度，并判断出船舶的超载情况。
本发明的有益效果：利用超声波检测船底拖泥的方法，提高了测量船舶吃水深度的准确性。同时利用超声波传感器组检测到的船舶底部的吃水深度值，实时的绘制出船舶底部的吃水深度曲线，利用检测船舶的吃水深度曲线情况，来判断出船舶的超载情况。本发明提高了检测结果的准确性和实时性的同时，也提高了工作人员的工作效率，节约了检测成本。
附图说明
图1是本发明的框架流程图；
图2是本发明的仪器箱内部器件简图；
图3是本发明的超声波检测模块的超声波传感器探头简图；
图4是本发明的仪器箱外部简图；
图5是本发明超声波传感器探头组放置示意简图；
1.开关电源，2.USB6008数据采集卡，3.继电器，4.电脑主板，5.液晶屏驱动板，6.超声波传感器探头，7.外接超声波传感器探头接口，8.测深仪开发板。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进一步详细描述。
如图1至图4所示，本发明包括：超声波传感器探头组模块、继电器控制模块、数据采集卡控制模块、测深仪数据处理模块。所述继电器控制模块、数据采集卡控制模块、测深仪数据处理模块都安装在仪器箱中，该仪器箱内置有开关电源1。所述超声波传感器探头组模块连接继电器控制模块，超声波传感器探头组安装在测量区底部。所述继电器控制模块一端连接超声波传感器探头组模块，另外一端连接数据采集卡控制模块。计算机向数据采集卡控制模块发送控制指令后，数据采集卡模块针对相应的控制指令对继电器模块发送控制指令。所述数据采集卡控制模块包括USB6008数据采集卡，数据采集卡控制模块连接计算机和继电器控制模块。所述测深仪数据处理模块包括测深仪开发板，测深仪数据处理模块连接计算机和继电器控制模块，通过继电器控制模块将超声波传感器探头接收到的数据分批传送到测深仪开发板上显示，测深仪开发板测量之后的结果再传到计算机显示模块中进行显示。
计算机中装有LabVIEW开发的软件，其串口初始化、数据采集处理、图像显示、数据采集卡控制；所述串口初始化是配置计算机与测深仪开发板进行串口通信的数据端口，波特率为4800bit/s，与硬件部分的通信通过VISA函数的写入和发送来进行；所述数据采集处理是对测深仪开发板发送来的数据进行处理，对异常的数据和可能出现的乱码进行处理；所述图像显示是指对处理之后的数据进行实时显示，将船舶底部在水下的大致图像描绘出来；所述数据采集卡控制是指通过NI-DAQ向数据采集卡发送控制指令，来控制数据采集卡的命令发送。八路接收数据可以多线程并行上传到上位机LabVIEW软件程序中，并同时进行显示。
实施例：超声波传感器探头6组安装在测量区的河床上（如图5示意图安装形式所示），向上无间断的发射超声波信号，当有船舶经过超声波传感器探头组上空时，向上传输的超声波信号遇到船舶底部拖泥（船舶尾部用于保护螺旋浆的一块长方形铁块，是船舶的最低点），被底部拖泥反射回来，被反射回来的超声波信号再次被超声波传感器探头接收。超声波传感器探头的输出端通过外接超声波传感器探头接口7，与内部的继电器3的常闭端口连接，被接收回的超声波信号通过信号线到达继电器。八路超声波传感器探头接收的信号到达继电器后，等待上位机向继电器发送命令，继电器采用轮循的方式依次选通接收的信号通道。继电器的输出端接在测深仪开发板8的输入端上，测深仪开发板上通过液晶屏驱动板5显示出水下不同深度探头接收的信号强度，并显示出经过船闸的船舶底部离超声波传感器探头的距离。测深仪开发板对数据处理之后，将船底的深度值实时的通过串口通信接口并行传输到上位机LabVIEW软件上。经过上位机LabVIEW软件处理之后，在上位机上会实时的显示出正在经过船闸的船舶的最大吃水深度，并绘制出此船舶水下部分的简略曲线图，便于工作人员进行检测。
所述继电器控制的部分是指：上位机通过NI-MAX软件对USB6008数据采集卡2发送指令，USB6008数据采集卡的输入端连接电脑主板4，输出端连接继电器，继电器上有十六路路控制模块，每两路控制电路控制一路超声波传感器探头，这样就实现的上位机软件对超声波传感器探头组所接收信号的整体控制。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可进行种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (1)

1.基于超声系统的船舶超载实时检测设备，包括超声波传感器探头组模块、继电器控制模块、数据采集卡控制模块和测深仪数据处理模块；所述继电器控制模块、数据采集卡控制模块、测深仪数据处理模块都安装在仪器箱中；所述超声波传感器探头组模块连接继电器控制模块；所述继电器控制模块一端连接超声波传感器探头组模块，另外一端连接数据采集卡控制模块；计算机向数据采集卡控制模块发送控制指令后，数据采集卡模块针对相应的控制指令对继电器模块发送控制指令；所述数据采集卡控制模块包括USB6008数据采集卡，数据采集卡控制模块连接计算机和继电器控制模块；所述测深仪数据处理模块包括测深仪开发板，测深仪数据处理模块连接计算机和继电器控制模块，通过继电器控制模块将超声波传感器探头接收到的数据分批传送到测深仪开发板上显示，测深仪开发板测量之后的结果再传到计算机显示模块中进行显示；
所述超声波传感器探测组放置于测量区底部，向上不断发射超声波，当船舶底部拖泥经过超声波传感器探头组上方时，向上发射的超声波被船底拖泥反射回来，超声波传感器探头组将拖泥反射回的数据信号接收之后，通过继电器组的控制，采用轮循的方式上传到测深仪开发板中，最后测深仪开发板将测量的数据采用多线程并行的方式实时上传到上位机软件中，上位机软件显示出船舶的吃水深度，并判断出船舶的超载情况。
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