CN106017800A - 一种杂货船重心监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杂货船重心监测方法，提供一种重心监测系统；所述重心监测系统包括若干个电阻应变式称重传感器组件、与电阻应变式称重传感器组件均连接的检测数据处理组件以及与检测数据处理组件连接的重量重心计算组件；可以实现对船舶重心的实时监测，同时，能够在重心超出有限范围内发出声响警报，能够提醒驾驶员采取有效的操船行动。

Description

一种杂货船重心监测方法

技术领域

本发明属于船舶安全技术领域，具体是涉及一种杂货船重心监测方法。

背景技术

船舶航行于海上经常受到风浪的袭击，导致船舶发生横倾和横摇等运动，当横倾和横摇的幅度超过一定的限度，将导致船舶倾覆。因此，为确保安全，船舶必须具有一定的抵抗风浪等外力作用的能力，即船舶必须具有足够的稳性。根据不同状态下，船舶稳性的计算过程可知，明确船舶重心位置，是确定船舶稳性的首要条件。尤其，对于主要承运成包、成箱、成捆杂件货的杂货船来说，能够实时测定船舶重心对保障船舶安全更为重要。因为，杂货船所承载的货物种类繁多，每种货物的重量、体积和装载要求各不相同。同时，在货物运输过程中，由于货物间只是进行了隔票，缺少对货物本身有效的固定，货物会随着船舶运动发生局部的移位，致使船舶的重心发生变化，这些局部的变化，都可能使船舶稳性遭到破坏，致使船舶失去稳性，而使船舶处于倾覆的危险之中。因此，能够通过有效手段，及时监测各舱室重心的变化，从而实现实时监测船舶重心的目的，为驾驶员决策提供有效的支撑，对保障船舶安全航行有着重要的意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种杂货船重心监测方法，可以实时监测船舶的重心数据，并提供报警信息，提供安全性船舶航行。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种杂货船重心监测方法，提供一种重心监测系统；

所述重心监测系统包括若干个电阻应变式称重传感器组件、与电阻应变式称重传感器组件均连接的检测数据处理组件以及与检测数据处理组件连接的重量重心计算组件，所述电阻应变式称重传感器组件分别安装在船舱底板与一组固定板连接处，所述电阻应变式称重传感器组件包括由一组电阻应变片组成的桥式检测电路、与电阻应变片通过粘贴式连接的弹性体以及数字处理电路，所述检测数据处理组件包括第一主控器以及分别与所述第一主控器连接的第一存储器、第一数据处理器和第一显示器，所述重量重心计算组件包括第二主控器以及分别与所述第二主控器连接的第二存储器、第二数据处理器、第二显示器、外置音箱设备和比较器；

所述方法包括以下步骤：

S1 由电阻应变式称重传感器组件分别检测其对应位置船舱底板上承载物的重力信号，并将检测到的重力信号解算、修正后以总线的方式输出给检测数据处理组件；

S2检测数据处理组件中的第一数据处理器将接收到的重力信号进行处理得到该重力信号对应的重力数据，并叠加计算得到整个船舱底板上所有承载物的重力数据之和以及船舱的重心数据，整个船舱底板上所有承载物的重力数据和船舱的重心数据存储在第一存储器中，第一存储器存储电阻应变式称重传感器组件的位置数据、各船舱以及整个船体空载时的重量数据和重心数据，其中各船舱以及整个船体空载时的重量数据和重心数据已知，第一显示器显示存储器中存储的各类数据，所述检测数据处理组件将存储器中存储的数据发送至重量重心计算组件；

S3 所述重量重心计算组件中第二数据处理器根据公式（1）计算船舶重心高度；

公式（1）

式中：为船舶重心高度，为第i船舱的重量，为第i船舱的重心高度，为船舶排水量；

比较器将计算得到的船舶重心高度与标准值比较，如果实际船舶重心高度低于标准值，则所述第二显示器显示实际船舶重心高度数据，如果实际船舶重心高度高于标准值，则所述外置音箱设备发出音响报警信息。

有益效果：本发明与现有技术比较，可以实现对船舶重心的实时监测，同时，能够在重心超出有限范围内发出声响警报，能够提醒驾驶员采取有效的操船行动。

附图说明

图1是本发明提供的重心监测系统结构示意图。

图2是船舱底板与纵向构件和肋板相互连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

为了保障杂货船航行安全，本发明提出了杂货船重心监测方法，实现了杂货船重心的实时监控，船舶重心位置的获取为驾驶员操船时的决策提供参考，能够有效减少杂货船倾覆事件的发生。

参照图1，杂货船重心监测方法提供的一种重心监测系统，包括若干个电阻应变式称重传感器组件、与电阻应变式称重传感器组件均连接的检测数据处理组件以及与检测数据处理组件连接的重量重心计算组件，该系统能够实时监测船舶中各船舱底板上所有承载物的重量以及船舶中各船舱的重心，最后实时监测并显示船舶的重心高度数据，能够在船舶重量重心超限情况下给出故障告警显示，其中所述电阻应变式称重传感器组件分别安装在船舱底板与一组固定板连接处，所述电阻应变式称重传感器组件包括由一组电阻应变片组成的桥式检测电路、与电阻应变片通过粘贴式连接的弹性体以及数字处理电路，所述检测数据处理组件包括第一主控器以及分别与所述第一主控器连接的第一存储器、第一数据处理器和第一显示器，所述重量重心计算组件包括第二主控器以及分别与所述第二主控器连接的第二存储器、第二数据处理器、第二显示器、外置音箱设备和比较器；

参照图2，在杂货船中船舱承重部位包括船舱底板1、纵向构件3和肋板2，底板1一般按块分割，在底板1的底部有承重的纵向构件3和肋板2，在底板1、纵向构架3和肋板2的连接处布置电阻应变式称重传感器组件4，位置易于选取，固定较为方便，便于维护和数据标定，电阻应变式称重传感器组件分别检测其对应位置船舱底板上承载物的重力信号，一个船舱内所有布置的电阻应变式称重传感器组件4检测到的重量总和即为该船舱底板上所有承载物的总重量；

电阻应变式称重传感器组件主要有三个部分组成，电阻应变计组成的桥式检测电路，弹性体和数字处理电路，桥式检测电路采用四个电阻应变片组成一个惠斯通电桥，用于重力信号的检测，应变片与弹性体的装配采用粘贴式，该电桥电路贴在弹性体的应力敏感部位上，应变式称重传感器所用的弹性体选用弹性梁氏，数字处理电路用来将电桥输出的信号采集、解算、并进行数据的修正，最后以总线的方式输出给传感器数据处理；

检测数据处理组件包括第一主控器以及分别与所述第一主控器连接的第一存储器、第一数据处理器和第一显示器，用来显示并储存各船舱数据，为保证与船舶重量重心计算组件数据的可互换性，各船舱及船舶空载时的重量数据和重心数据、每个称重传感器的位置和传感器的标定数据等都会储存在检测数据处理组件中的存储器内，通过与船舶重量重心计算组件的通信来实现数据的交换，其存储的数据不会因为系统掉电而丢失，若干个电阻应变式称重传感器组件将处理后的数字信号传递到检测数据处理组件的第一存储器后，第一数据处理器会对所有重量信号进行有效处理，计算出各货船货物重量及重心数据，并将该数据试试保存在第一存储器内，同时，第一显示器会将各船舱及船舶空载时的重量重心等数据、每个称重传感器的位置和传感器的标定数据等信息进行显示，并能与船舶重量重心计算组件的计算机实现数据的交换；

所述重量重心计算组件包括第二主控器以及分别与所述第二主控器连接的第二存储器、第二数据处理器、第二显示器、外置音箱设备和比较器，重量重心计算组件主要作用是通过第二数据处理器接收、解算和处理信号，将解算出的重量和重心信号实时输出，提供故障指示和音响报警信号，计算组件中包含有各种情况下重量和重心的算法、超限的判别以及传感器信号的解算和修正算法，驾驶员通过外接输入设备输入空船重量重心数据，船舶常数、备品等重量重心数据和船舶排水量，然后，第二数据处理器会按照事先确定的计算方法，计算出船舶的重量重心，并通过显示器实时显示，同时，当船舶重心超过预定设置数据时，会通过外置音箱设备发出警报信号。

在船舶重心高度计算时，采用下式进行计算，

式中：为船舶重心高度，为第i船舱的重量，为第i船舱的重心高度，为船舶排水量；

其中，空船重量及重心高度可由船舶资料查找，船用备品、船舶常数及人员、行李等重量和重心高度可经过实际测定获得，船舶排水量等于装载下船舶的总重量。

采用上述重心监测系统的杂货船重心监测方法包括以下步骤：

S1 由电阻应变式称重传感器组件分别检测其对应位置船舱底板上承载物的重力信号，并将检测到的重力信号解算、修正后以总线的方式输出给检测数据处理组件；

S2检测数据处理组件中的第一数据处理器将接收到的重力信号进行处理得到该重力信号对应的重力数据，并叠加计算得到整个船舱底板上所有承载物的重力数据之和以及船舱的重心数据，整个船舱底板上所有承载物的重力数据和船舱的重心数据存储在第一存储器中，第一存储器存储电阻应变式称重传感器组件的位置数据、各船舱以及整个船体空载时的重量数据和重心数据，其中各船舱以及整个船体空载时的重量数据和重心数据已知，第一显示器显示存储器中存储的各类数据，所述检测数据处理组件将存储器中存储的数据发送至重量重心计算组件；

S3 所述重量重心计算组件中第二数据处理器根据公式（1）计算船舶重心高度；

公式（1）

式中：为船舶重心高度，为第i船舱的重量，为第i船舱的重心高度，为船舶排水量；

比较器将计算得到的船舶重心高度与标准值比较，如果实际船舶重心高度低于标准值，则所述第二显示器显示实际船舶重心高度数据，如果实际船舶重心高度高于标准值，则所述外置音箱设备发出音响报警信息，驾驶员通过外接输入设备输入空船重量重心数据，船舶常数、备品等重量重心数据和船舶排水量。然后，计算机CPU会按照事先确定的计算方法，计算出船舶的重量重心，并通过第二显示器实时显示，同时当船舶重心超过预定设置数据时，会通过外置音箱设备发出警报信号，实现了杂货船重心的实时监测，船舶重心是船舶稳性求算的基础，对船舶重心的实时监测，意味着对船舶稳性的实时掌控，对指导船舶安全航行有着重要的意义，同时，该装置能够在重心超出有限范围内发出声响警报，能够提醒驾驶员采取有效的操船行动，在紧急情况下，对驾驶员判定船舶的状态及应采取的行动能提供有效的支撑，对保证环境安全、人员的生命安全、船舶安全和货物安全有着重要的意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种杂货船重心监测方法，其特征在于：

提供一种重心监测系统；

所述重心监测系统包括若干个电阻应变式称重传感器组件、与电阻应变式称重传感器组件均连接的检测数据处理组件以及与检测数据处理组件连接的重量重心计算组件，所述电阻应变式称重传感器组件分别安装在船舱底板与一组固定板连接处，所述电阻应变式称重传感器组件包括由一组电阻应变片组成的桥式检测电路、与电阻应变片通过粘贴式连接的弹性体以及数字处理电路，所述检测数据处理组件包括第一主控器以及分别与所述第一主控器连接的第一存储器、第一数据处理器和第一显示器，所述重量重心计算组件包括第二主控器以及分别与所述第二主控器连接的第二存储器、第二数据处理器、第二显示器、外置音箱设备和比较器；

所述方法包括以下步骤：

S1 由电阻应变式称重传感器组件分别检测其对应位置船舱底板上承载物的重力信号，并将检测到的重力信号解算、修正后以总线的方式输出给检测数据处理组件；

S2检测数据处理组件中的第一数据处理器将接收到的重力信号进行处理得到该重力信号对应的重力数据，并叠加计算得到整个船舱底板上所有承载物的重力数据之和以及船舱的重心数据，整个船舱底板上所有承载物的重力数据和船舱的重心数据存储在第一存储器中，第一存储器存储电阻应变式称重传感器组件的位置数据、各船舱以及整个船体空载时的重量数据和重心数据，其中各船舱以及整个船体空载时的重量数据和重心数据已知，第一显示器显示存储器中存储的各类数据，所述检测数据处理组件将存储器中存储的数据发送至重量重心计算组件；

S3 所述重量重心计算组件中第二数据处理器根据公式（1）计算船舶重心高度；

公式（1）

式中：为船舶重心高度，为第i船舱的重量，为第i船舱的重心高度，为船舶排水量；

比较器将计算得到的船舶重心高度与标准值比较，如果实际船舶重心高度低于标准值，则所述第二显示器显示实际船舶重心高度数据，如果实际船舶重心高度高于标准值，则所述外置音箱设备发出音响报警信息。