CN106005301B - 一种船舶吃水深度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶吃水深度检测装置及检测方法，船舶吃水深度检测装置包括两个伺服电机、导轨、声呐检测装置、牵引装置、定位装置和控制装置。通过设置一个声呐检测装置，相比现有技术中设置一列声呐检测装置，降低了成本，且不会出现相邻声呐间越产生相互干扰的问题。同时，因为船闸的闸门宽度大于船舶的宽度，为了提高检测精度，通过设置定位装置可以根据定位时的位置及船头的朝向，提前预判船舶经过船闸时的精确位置，控制装置控制两个伺服电机的转速和转动方向，并通过绳索的牵引使声呐检测装置沿导轨移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方，提高检测精度。

Description

一种船舶吃水深度检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于船舶吃水情况测量技术领域，具体涉及一种船舶吃水深度检测装置及检测方法。

背景技术

船舶“超吃水”，即船舶吃水深度超过船闸所允许的最大安全深度。“超吃水”是目前船闸运行中而临的最常见和最直接的安全威胁，轻则可能造成船舶搁浅，阻塞通航，重则可能导致船闸损坏，给大坝建筑造成严重的安全威胁。水电站在其通航管理过程中常因此类行为，遭遇过坝船只闸口搁浅事故，给船员、航道和坝体建筑安全带来较大威胁，引起纠纷事件，影响正常通航调度工作的开展。

针对上述问题，申请号201510363477.0，名称为一种基于平行多波束声呐的船舶吃水检测方法的中国专利，公开了在船闸或船闸引航道两侧适当高度安装多个声呐装置信号发生器阵列和接收阵列。当船舶经过时，由于被船身阻挡，水面至船底高程范围内的多个接收器接收不到信号，依据紧临船底下侧的能接收到信号的接收器的位置和水面的位置推算出船舶的实际吃水，判定其是否超吃水航行。申请号为201320826218.1，名称为基于单波束声呐阵列扫描技术船舶吃水深度自动检测装置的中国专利，公开了安装在水底垫高轨道上的多个声呐装置同时将声呐信号向上垂直发射，当船舶经过时，与船身区域垂向重合的声呐装置发出的声信号经船身反射，声呐传播轨迹发生变化，并被声呐装置接收，利用测量装置可计算出船舶至声呐装置的距离，其余声信号未被船身反射的声呐装置的发射、接收轨迹不变，声呐信号传播至水面，经水面反射后，反射的信号再由声呐装置接收，利用测量装置可计算出水面至声呐装置的距离。

上述装置的缺陷是：为了保证准确检测船帕的底部边缘，就必须使声呐收、发装置布置得尽可能密，同时声呐部件布置过密，就会使相邻声呐部件产生串扰，影响检测精度，且该装置存在成本高；另外，由于声呐扩散程度与船舶距离成正比，测量水域越宽，相邻声呐间越容易产生相互干扰，会大大降低测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶吃水深度检测装置及检测方法，解决现有技术中船舶吃水深度检测装置成本高，且检测精度低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种船舶吃水深度检测装置，用于检测船舶经过船闸时的吃水深度，包括：

两个伺服电机，所述两个伺服电机分别设置在船闸两侧的岸堤上，且两个伺服电机的连线与船闸长度方向相垂直；

导轨，所述导轨设置在船闸的底部，导轨两端分别与船闸两侧壁固连，导轨与船闸长度方向相垂直，导轨上滑动设置有一个声呐检测装置，声呐检测装置包括底座和设置在底座上声呐发射头、声呐接收头，且声呐发射头、声呐接收头均竖直朝上设置；

牵引装置，所述牵引装置包括两段绳索和和两个滑轮，两个滑轮分别固定设置在导轨的两端，其中一段绳索的一端与一个伺服电机的输出轴连接，另一端绕相应侧的滑轮与声呐检测装置的一端连接；另外一段绳索的一端与另一个伺服电机的输出轴连接，另一端绕相应侧的滑轮与声呐检测装置的另一端连接；

定位装置，所述定位装置设置在船闸的岸堤上，用于测定船舶进入船闸时，距离船闸两侧壁的距离；

控制装置，所述控制装置设置在船闸的岸堤上，控制装置与定位装置、两个伺服电机和声呐检测装置之间均电连接，控制装置与外部电源连接。

通过设置一个声呐检测装置，相比现有技术中设置一列声呐检测装置，降低了成本，且不会出现相邻声呐间越产生相互干扰的问题。同时，因为船闸的闸门宽度大于船舶的宽度，为了提高检测精度，通过设置定位装置可以根据定位时的位置及船头的朝向，提前预判船舶经过船闸时的精确位置，控制装置控制两个伺服电机的转速和转动方向，并通过绳索的牵引使声呐检测装置沿导轨移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方，提高检测精度。

进一步改进，还包括两个卷辊，两个卷辊分别设置在船闸两侧的岸堤上，且每个卷辊均与对应侧的伺服电机的输出轴同轴连接，两段绳索的一端分别缠绕在对应侧的卷辊上，方便绳索的收或放。

进一步改进，还包括支架，所述支架设置在船闸上方，定位装置设置在支架上，将定位装置设置在船闸的上方，能够更准确的观测船舶的位置。

进一步改进，所述定位装置设置在支架的中点处，即定位装置位于船闸宽度方向的中点处，便于确定定位装置的位置坐标。

进一步改进，所述定位装置为摄像机，摄像机设置在转动云台上，拍摄方便，且能够直观的确定船舶的位置以及船舶周围的景象，便于计算船舶的当前位置。

进一步改进，还包括报警装置，所述报警装置与控制装置之间电连接。通过设置报警装置，当船舶的吃水深度超过预警值时，报警装置发出报警信号，防止发生意外。

进一步改进，还包括显示装置，所述显示装置与控制装置之间电连接，通过设置显示装置，方便将检测结果直接呈现。

一种船舶吃水深度检测装置的检测方法，包括如下步骤：

1)、检测船舶在船闸宽度方向的位置：当船舶尚未进入船闸，但已进入定位装置的检测范围内时，定位装置测定船舶此时的位置及船头的朝向，并将测量数据传送给控制装置；

2)、调整声呐检测装置的位置：控制装置接收到定位装置的数据后，根据定位装置测定时船舶的位置及船头的朝向计算出船舶经过船闸时的位置信息，并根据计算结果控制两个伺服电机的转速和转动方向，通过绳索的牵引使声呐检测装置沿导轨移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方；

3)、检测船舶的吃水深度：当船舶经过船闸时，声呐检测装置位于船舶的正下方，声呐检测装置的声呐发射头发射声波，声波竖直向上传播，声呐接收头接收经船舶底部反射后的回波，控制装置根据声波发出与回波接收的时间差计算出船舶底部与船闸门槛的距离和船舶的吃水深度。

进一步改进，所述定位装置每隔1秒测定一次船舶位置及船头的朝向，并将测量数据传送给控制装置，控制装置接收到定位装置的数据，并根据定位装置测定时船舶的位置及船头的朝向计算出船舶经过船闸时的位置信息，不断调整声呐检测装置的位置，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶最底部的正下方，提高检测精度。

进一步改进，所述船舶经过船闸时，船舶底部与船闸门槛的距离和船舶的吃水深度显示在显示器上，且当船舶的吃水深度超过预警值时，报警装置发出报警信号，防止船舶载重过大，撞坏船闸门槛。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过设置一个移动的声呐检测装置，相比现有技术中设置一列声呐检测装置，降低了成本，且不会出现相邻声呐间越产生相互干扰的问题。

2、通过设置定位装置可以根据定位时的位置及船头的朝向，提前预判船舶经过船闸时的精确位置，通过控制装置来控制声呐检测装置的移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方，提高检测精度。

3、定位装置每隔1秒测定一次船舶位置及船头的朝向，时控制装置不断调整声呐检测装置的位置，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶最底部的正下方，提高了检测精度。

4、通过设置报警装置，当船舶的吃水深度超过预警值时，报警装置发出报警信号，防止船舶载重过大撞坏船闸门槛发生意外。

附图说明

图1为本发明船舶经过船闸时的结构示意图。

图2为声呐检测装置尚未移动到船舶底部正下方时的结构示意图。

图3为声呐检测装置位于船舶底部正下方时的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐释本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1-3所示，本发明所述的一种船舶吃水深度检测装置，附图中包括伺服电机1、绳索2、滑轮3、导轨4、声呐检测装置5、定位装置6和船舶7等技术特征。

实施例一：

如图1-3所示，一种船舶吃水深度检测装置，用于检测船舶经过船闸时的吃水深度，包括：

两个伺服电机，所述两个伺服电机1分别设置在船闸两侧的岸堤上，且两个伺服电机的连线与船闸长度方向相垂直；

导轨，所述导轨4设置在船闸的底部，导轨两端分别与船闸两侧壁固连，导轨与船闸长度方向相垂直，导轨上滑动设置有一个声呐检测装置5，声呐检测装置包括底座和设置在底座上声呐发射头、声呐接收头，且声呐发射头、声呐接收头均竖直朝上、即朝向被检测船舶设置；

牵引装置，所述牵引装置包括两段绳索和和两个滑轮，两个滑轮分别固定设置在导轨的两端，其中一段绳索的一端与一个伺服电机的输出轴连接，另一端绕相应侧的滑轮与声呐检测装置的一端连接；另外一段绳索的一端与另一个伺服电机的输出轴连接，另一端绕相应侧的滑轮与声呐检测装置的另一端连接；

定位装置，所述定位装置设置在船闸的岸堤上，用于测定船舶进入船闸时，距离船闸两侧壁的距离；

控制装置，所述控制装置设置在船闸的岸堤上，控制装置与定位装置、两个伺服电机和声呐检测装置之间均电连接，控制装置与外部电源连接。

通过设置一个声呐检测装置，相比现有技术中设置一列声呐检测装置，降低了成本，且不会出现相邻声呐间产生相互干扰的问题。同时，因为船闸的闸门宽度大于船舶的宽度，为了提高检测精度，通过设置定位装置可以根据定位时的位置及船头的朝向，提前预判船舶经过船闸时的精确位置，控制装置控制两个伺服电机的转速和转动方向，并通过绳索的牵引使声呐检测装置沿导轨移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方，提高检测精度。

在本实施例中，还包括两个卷辊，两个卷辊分别设置在船闸两侧的岸堤上，且每个卷辊均与对应侧的伺服电机的输出轴同轴连接，两段绳索的一端分别缠绕在对应侧的卷辊上，方便绳索的收或放。

在本实施例中，还包括支架，所述支架设置在船闸上方，定位装置设置在支架上，将定位装置设置在船闸的上方，能够更准确的观测船舶的位置。

在本实施例中，所述定位装置设置在支架的中点处，即定位装置位于船闸宽度方向的中点处，便于确定定位装置的位置坐标。

在本实施例中，所述定位装置为摄像机，摄像机设置在转动云台上，拍摄方便，且能够直观的确定船舶的位置以及船舶周围的景象，便于计算船舶的当前位置。

在本实施例中，还包括报警装置，所述报警装置与控制装置之间电连接。通过设置报警装置，当船舶的吃水深度超过预警值时，报警装置发出报警信号，防止发生意外。

在本实施例中，还包括显示装置，所述显示装置与控制装置之间电连接，通过设置显示装置，方便将检测结果直接呈现。

实施例二：

一种船舶吃水深度检测装置的检测方法，包括如下步骤：

1)、检测船舶在船闸宽度方向的位置：当船舶尚未进入船闸，但已进入定位装置的检测范围内时，定位装置测定船舶此时的位置及船头的朝向，并将测量数据传送给控制装置；

2)、调整声呐检测装置的位置：控制装置接收到定位装置的数据后，根据定位装置测定时船舶的位置及船头的朝向计算出船舶经过船闸时的位置信息，并根据计算结果控制两个伺服电机的转速和转动方向，通过绳索的牵引使声呐检测装置沿导轨移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方；

3)、检测船舶的吃水深度：当船舶经过船闸时，声呐检测装置位于船舶的正下方，如图3所示，声呐检测装置的声呐发射头发射声波，声波竖直向上传播，声呐接收头接收经船舶底部反射后的回波，控制装置根据声波发出与回波接收的时间差计算出船舶底部与船闸门槛的距离和船舶的吃水深度。

在本实施例中，所述定位装置每隔1秒测定一次船舶位置及船头的朝向，并将测量数据传送给控制装置，控制装置接收到定位装置的数据，并根据定位装置测定时船舶的位置及船头的朝向计算出船舶经过船闸时的位置信息，不断调整声呐检测装置的位置，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶最底部的正下方，提高检测精度。

在本实施例中，所述船舶经过船闸时，船舶底部与船闸门槛的距离和船舶的吃水深度显示在显示器上，且当船舶的吃水深度超过预警值时，报警装置发出报警信号，防止船舶载重过大，撞坏船闸门槛。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种船舶吃水深度检测装置，用于检测船舶经过船闸时的吃水深度，其特征在于，包括：

两个伺服电机，所述两个伺服电机分别设置在船闸两侧的岸堤上，且两个伺服电机的连线与船闸长度方向相垂直；

导轨，所述导轨设置在船闸的底部，导轨两端分别与船闸两侧壁固连，导轨与船闸长度方向相垂直，导轨上滑动设置有一个声呐检测装置，声呐检测装置包括底座和设置在底座上的声呐发射头、声呐接收头，且声呐发射头、声呐接收头均竖直朝上设置；

牵引装置，所述牵引装置包括两段绳索和两个滑轮，两个滑轮分别固定设置在导轨的两端，其中一段绳索的一端与一个伺服电机的输出轴连接，另一端绕相应侧的滑轮与声呐检测装置的一端连接；另外一段绳索的一端与另一个伺服电机的输出轴连接，另一端绕相应侧的滑轮与声呐检测装置的另一端连接；

定位装置，所述定位装置设置在船闸的岸堤上，用于测定船舶进入船闸时，距离船闸两侧壁的距离；

控制装置，所述控制装置设置在船闸的岸堤上，控制装置与定位装置、两个伺服电机和声呐检测装置之间均电连接，控制装置与外部电源连接。

2.根据权利要求1所述的船舶吃水深度检测装置，其特征在于，还包括两个卷辊，两个卷辊分别设置在船闸两侧的岸堤上，且每个卷辊均与对应侧的伺服电机的输出轴同轴连接，两段绳索的一端分别缠绕在对应侧的卷辊上。

3.根据权利要求1或2所述的船舶吃水深度检测装置，其特征在于，还包括支架，所述支架设置在船闸上方，定位装置设置在支架上。

4.根据权利要求3所述的船舶吃水深度检测装置，其特征在于，所述定位装置设置在支架的中点处，即定位装置位于船闸宽度方向的中点处。

5.根据权利要求3所述的船舶吃水深度检测装置，其特征在于，所述定位装置为摄像机，摄像机设置在转动云台上。

6.根据权利要求1所述的船舶吃水深度检测装置，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与控制装置之间电连接。

7.根据权利要求1所述的船舶吃水深度检测装置，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置与控制装置之间电连接。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述船舶吃水深度检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、检测船舶在船闸宽度方向的位置：当船舶尚未进入船闸，但已进入定位装置的检测范围内时，定位装置测定船舶此时的位置及船头的朝向，并将测量数据传送给控制装置；

2)、调整声呐检测装置的位置：控制装置接收到定位装置的数据后，根据定位装置测定时船舶的位置及船头的朝向计算出船舶经过船闸时的位置信息，并根据计算结果控制两个伺服电机的转速和转动方向，通过绳索的牵引使声呐检测装置沿导轨移动，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶的正下方；

3)、检测船舶的吃水深度：当船舶经过船闸时，声呐检测装置位于船舶的正下方，声呐检测装置的声呐发射头发射声波，声波竖直向上传播，声呐接收头接收经船舶底部反射后的回波，控制装置根据声波发出与回波接收的时间差计算出船舶底部与船闸门槛的距离和船舶的吃水深度。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述定位装置每隔1秒测定一次船舶位置及船头的朝向，并将测量数据传送给控制装置，控制装置接收到定位装置的数据，并根据定位装置测定时船舶的位置及船头的朝向计算出船舶经过船闸时的位置信息，不断调整声呐检测装置的位置，保证船舶经过船闸时声呐检测装置位于船舶最底部的正下方。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述船舶经过船闸时，船舶底部与船闸门槛的距离和船舶的吃水深度显示在显示器上，且当船舶的吃水深度超过预警值时，报警装置发出报警信号。