CN106143834A - 一种新能源海上无人智能打捞船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源海上无人智能打捞船，包括船体控制舱、吊架、吊线和用于抓取打捞物的自动抓臂，在船体底部还设有机载激光3D探测成像系统，该3D探测成像系统获取被打捞物的3D图像，并将图像数据传送至数据分析中心模块，分析出抓取着力点和吊线、吊架和自动抓臂三者的角度和长度信息后，发送给控制器，从而操作吊线、吊架和自动抓臂进行抓取打捞物，通过压力传感器监测自动抓臂和打捞物的压力，判定是否符合预先设定的阈值，若符合，则为最佳抓取力度，进行打捞物的打捞，如不符合，则通过压力传感器的数据传输给控制器，进行控制策略的调整，重新进行判定，直到达到最佳抓取力度进行打捞。

Description

一种新能源海上无人智能打捞船

技术领域

本发明属于海洋装备技术领域，特别涉及一种新能源海上无人智能打捞船。

背景技术

海上打捞船基本由船体和打捞设备组成，由船员进行远程航海进行控制打捞，不仅建设成本高，而且要求操作人员的技术水准高、经验丰富，因此耗费人力物力。机载激光3D探测成像系统即为利用激光进行探测成像的设备，该设备通过对地面目标进行主动成像与距离测量，产生含目标和景物的3D图像。由于该系统具有全天时工作、隐蔽性好、可紧凑和小型化以及伪装识别等优点，已广泛应用于军事侦察、长距离瞄准、大面积3D地形测绘、机器人导航、水下矿藏探测和自导引导弹等技术领域。现有的打捞船的研究相对比较多样化，例如各种新能源打捞船，能够实现清洁能源的供电，但是在此基础上运用机载激光3D探测成像系统等相关研究还处于起步阶段。

发明内容

本发明的目的是提供一种新能源海上无人智能打捞船，以解决现有技术中海上打捞作业成本较大，自动化的实现程度不高，耗费人力物力，工作精准要求很高，操作较为困难的问题。

本发明的技术方案是，一种新能源海上无人智能打捞船，包括船体控制舱、吊架、吊线和用于抓取打捞物的自动抓臂，该自动抓臂上设有压力传感器，各个抓臂分支可以调节长度和张合角度，

还包括设于船体上的太阳能光伏板和安装于船体内的储能电池，构成打捞船的供电系统，

所述船体控制舱内设有发电机、控制器、电动机和数据分析中心模块，还设有全球定位与通信系统和监测系统，

全球定位与通信系统通过与岸边控制单位进行定位信息通讯，既可以实时上传航行位置，以便于岸边控制单位在线监测打捞船航行情况，也可以接受岸 边控制单位的航行指令，从而传达给控制器进行无人自主航行，

监测系统设于船体弧形处，并安装摄像头用于实时监测水面和水下环境，并将监测的环境和整个装置的运行数据传送到控制器，并由控制器传送给岸边控制单位，从而实现岸边工作人员的远程监控打捞，方便进行远程视频遥控和紧急改变航向的特殊情况，

在船体底部还设有机载激光3D探测成像系统，该3D探测成像系统获取被打捞物的3D图像，并将图像数据传送至数据分析中心模块，分析出抓取着力点和吊线、吊架和自动抓臂三者的角度和长度信息后，发送给控制器，从而操作吊线、吊架和自动抓臂进行抓取打捞物，通过压力传感器监测自动抓臂和打捞物的压力，判定是否符合预先设定的阈值，

若符合，则为最佳抓取力度，进行打捞物的打捞，

如不符合，则通过压力传感器的数据传输给控制器，进行控制策略的调整，重新进行判定，直到达到最佳抓取力度进行打捞。

本发明充分利用光伏和储能发电，利用清洁能源供电减少海洋生态的污染，利用全球定位系统实现既定航线的自主航行，节能环保，节省人力资源。该发明重点结合机载激光3D探测成像系统对海上打捞物品的成像和智能分析，从而用于控制进行自动化打捞。

本发明利用清洁型能源太阳能以及储能电池联合进行整个船体设备的供电，利用绿色能源，全程零污染，并且安装有全球定位系统和监测系统实现智能定位，自主航行，方便岸边控制单位看到海上作业环境，有利于发明的多功能性。本发明最重要的发明创新点在于利用机载激光3D探测成像系统自动分析打捞物成像，对海上打捞物实现探测成像分析，实现控制器驱动自动打捞作业，实现设备的自动化和智能化，对于新能源海上无人智能打捞船等相关研究的探究具有启发意义。

附图说明

图1是本发明实施例中系统作业流程图。

图2是本发明的系统组成原理图。

其中，

1-船体控制舱，2-全球定位与通信系统，3-监测系统，4-太阳能光伏板，5-储能电池，6-吊线，7-吊架，8-自动抓臂，9-压力传感器，10-机载激光3D探测成像系统。

具体实施方式

本发明的具体结构如附图2,所示，此装置主要由1-船体控制舱、2-全球定位与通信系统、3-监测系统、4-太阳能光伏板、5-储能电池、6-吊线、7-吊架、8-自动抓臂、9-压力传感器、10-机载激光3D探测成像系统。

本发明系统的工作原理为，船体控制舱内设有发电机、控制器、电动机和数据分析中心模块等必需设备以驱动控制船体。

全球定位与通信系统通过与岸边控制单位进行定位信息通讯，既可以实时上传航行位置，以便于岸边控制单位在线监测打捞船航行情况，也可以接受岸边控制单位的航行指令，从而传达给控制器进行无人自主航行。

监测系统与船体弧形处相连，并安装摄像头用于实时监测水面和水下环境，并将监测的环境和整个装置的运行数据传送到控制器，并由控制器传送给岸边控制单位，从而实现岸边工作人员的远程监控打捞，方便进行远程视频遥控和紧急改变航向等特殊情况。

太阳能光伏板和储能电池构成该打捞船的供电系统，当供电良好时，采用太阳能光伏板进行供电并把多余电量储存到储能电池中，如果由于天气情况或其他不良情况，就调用储能电池中电能进行供电。

自动抓臂用于抓取打捞物，各个抓臂分支可以调节长度和张合角度。

本发明通过机载激光3D探测成像，利用探测器感知回波信号得到与景物之间的距离信息，而得到的距离、姿态等数据信息需要通过处理才能得到3D图像，并将信息传送给船体控制舱中控制器，并通过船体控制舱中断数据控制中心模块分析成像的抓取着力点、自动抓臂的各个抓臂分支的长度和角度以及6-吊线和7-吊架的角度和长度，从而控制控制器驱动电动机动作，完成自动智能打捞作业。

具体方法如图1所示，机载激光3D探测成像系统将探测成像数据发送给数据分析中心，经其分析出抓取着力点和吊线、吊架和自动抓臂三者的角度和 长度信息后，发送给控制器，从而操作吊线、吊架和自动抓臂进行抓取打捞物，通过压力传感器进行监测自动抓臂和打捞物的压力，通过判定是否符合预先设定的阈值，若符合，则为最佳抓取力度，进行打捞物的打捞，如不符合，则通过压力传感器的数据传输给控制器，进行控制策略的调整，重新进行判定，直到达到最佳抓取力度进行打捞。

机载激光3D探测成像系统是一种在高敏感光探测器基础上发展起来的新技术，这样的探测系统能够测量出极小量的反射激光，并对所扫描到的物体实时进行3D建模。一种机载激光3D探测成像系统，它主要由激光发射/接收光学系统、陀螺稳定平台、激光发射\接收系统、数据处理与显示系统和视轴稳定控制系统等5部分组成，其中激光发射\接收系统由激光器及其控制电路、探测器、计时电路等组成。机载激光3D探测成像系统通过机载导航系统确定空间位置和姿态，同时由激光发射和接收系统获取待测物体的激光脚点到发射装置的空间距离和矢量方向，利用导航参数作为基准计算出相对于基准点的地理坐标位置。

机载激光3D探测成像系统除了各个硬件公司提供的软件，主要使用的是芬兰Terrasolid。Terrasolid中主要包括TerraModelerTM、TerraScanTM和TerraPhotoTM。TerraScan，它的主要功能是根据点的坐标、光强、同一激光的首末反射值等信息将大量激光扫描测量数据进行分类。它可以根据标准程序对所有的点进行批处理。另外它还象AutoCAD那样利用鼠标编辑图形，从不同角度观察图形，TerraScan是该系列软件的核心TerraModeler软件是用来生成和处理各种表面模型，可用来计算体积、面积，生成等高线、轮廓线，洪水淹没计算。TerraPhoto软件是用来处理原始数码影像的。例如将机载激光3D探测成像系统应用到军事上，则将飞机的飞行数据文件(包括飞机位置、姿态、拍摄时间、影像排列等数据)、影像数据文件及地面数字模型文件输入系统，必要时将外控数据输入系统，该软件将根据这些数据进行全自动空三平差、镶嵌，形成彩色正射影像图(DOM)。

本发明涉及的全球定位包括GPS或者北斗系统。

Claims (1)

1.一种新能源海上无人智能打捞船，包括船体控制舱、吊架、吊线和用于抓取打捞物的自动抓臂，该自动抓臂上设有压力传感器，各个抓臂分支可以调节长度和张合角度，

还包括设于船体上的太阳能光伏板和安装于船体内的储能电池，构成打捞船的供电系统，

所述船体控制舱内设有发电机、控制器、电动机和数据分析中心模块，还设有全球定位与通信系统和监测系统，

全球定位与通信系统通过与岸边控制单位进行定位信息通讯，既可以实时上传航行位置，以便于岸边控制单位在线监测打捞船航行情况，也可以接受岸边控制单位的航行指令，从而传达给控制器进行无人自主航行，

监测系统设于船体弧形处，并安装摄像头用于实时监测水面和水下环境，并将监测的环境和整个装置的运行数据传送到控制器，并由控制器传送给岸边控制单位，从而实现岸边工作人员的远程监控打捞，方便进行远程视频遥控和紧急改变航向的特殊情况，

其特征在于，在船体底部还设有机载激光3D探测成像系统，该3D探测成像系统获取被打捞物的3D图像，并将图像数据传送至数据分析中心模块，分析出抓取着力点和吊线、吊架和自动抓臂三者的角度和长度信息后，发送给控制器，从而操作吊线、吊架和自动抓臂进行抓取打捞物，通过压力传感器监测自动抓臂和打捞物的压力，判定是否符合预先设定的阈值，

若符合，则为最佳抓取力度，进行打捞物的打捞，

如不符合，则通过压力传感器的数据传输给控制器，进行控制策略的调整，重新进行判定，直到达到最佳抓取力度进行打捞。