CN106184613A - 一种舰艇壳体探伤检测系统 - Google Patents

一种舰艇壳体探伤检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种舰艇壳体探伤检测系统，设置在舰艇壳体上并能够在其上行走的行走系统，行走系统包括移动监测装置，信号处理系统、供电系统、即时处理系统和报警装置；其中，所述的移动监测装置包括设置舰艇壳体上的第一监测装置，第二监测装置以及第N监测装置，舰艇壳体分成N个区域，每个区域内设置有一监测装置，在每一检测的区域内设置有一轨道，所述的每一监测装置分别在轨道上运动，并对舰艇外壳进行探伤检测。本发明通过采用分区域的移动监测装置进行监测，通过全覆盖的方式，对整个舰艇壳体进行监控，监测的精度及准确度极高。

Description

一种舰艇壳体探伤检测系统
技术领域
本发明涉及舰艇壳体安全技术领域，尤其涉及一种舰艇壳体探伤检测系统。
背景技术
在船只吃水线下常附着大量海洋生物，海洋生物附着后，舰船底粗糙并增重，增加摩擦阻力，航速降低，燃料消耗提高；堵塞海水管道和海底阀门；产生妨碍声呐工作的噪音，降低声呐性能；促进腐蚀，使木船被船蛆或蛀木虱钻孔。这类生物若固着在舰艇上，随着时间的推移，其繁殖数量会愈来愈多，面积不断增大，甚至盖满舰艇的整个水下部分，这样污着生物会增加舰船自重和航行的阻力，引起航速降低和燃料消耗增加，并缩小舰艇活动范围，严重影响舰船的航行特性和作战性能。
无论是化学清洗还是人工清洗都存在着清洗成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社会日益增长的工业及民用清洗要求。并且国内还存在着修船期长、船坞不足的问题，同时船坞清刷还增加了船舶的非营运时间和燃油消耗。
在传统的探伤监测作业中，可以随时清除附着在海上设施的生物，但是其结构复杂，可靠性低，而且喷酸管喷出的酸液还可能对设施及舰艇产生腐蚀作用，很不环保。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种舰艇壳体探伤检测系统，用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种舰艇壳体探伤检测系统，设置在舰艇壳体上并能够在其上行走的行走系统，行走系统包括移动监测装置，信号处理系统、供电系统、即时处理系统和报警装置；
其中，所述的移动监测装置包括设置舰艇壳体上的第一监测装置，第二监测装置以及第N监测装置，舰艇壳体分成N个区域，每个区域内设置有一监测装置，在每一检测的区域内设置有一轨道，所述的每一监测装置分别在轨道上运动，并对舰艇外壳进行探伤检测；
所述的轨道粘贴在舰艇壳体上，轨道为粘贴胶条，其外表面为磁铁，所述的监测装置在本实施例中为移动小车，所述的移动小车底部设置电磁铁，移动小车通过与磁铁接触；
在移动监测装置上设置有多种检测传感器，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集；包括CCD相机、声音传感器、湿度和温度传感器和位置传感器，为了保证检测的精度，各种传感器均成组设置；
每个监测区域的预设的宽度为B，每个移动监测装置监测的范围半径为r,移动监测装置的行程为d,则每一移动监测装置的检测区域为s＝r X d；
设定标准的移动监测装置的预设距离D，则预设的每一移动监测装置的检测范围为S＝B X D；
满足：s>S,
并且，r>B,
并且，d>D。
进一步地，所述的移动监测装置包括对检测区间进行信号采集的模块和信号处理模块，包括图像信号采集单元、音频信号采集单元、生物信号采集单元和环境信号采集单元，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集并传输至设置在移动监测装置内的初级信号处理单元中，将采集的信号转化为既定格式的数字信号。
进一步地，所述的初级信号处理单元将转换后的数字信号传输至次级信号处理单元内进行处理、过滤，每一个移动监测装置附有一个次级信号处理系统，固定设于车站或区间内。经次级信号处理单元处理的信号上传至指挥中心内，对各个移动检测装置的信号进行汇总，并对异常情况做出处理。
进一步地，在每个区域内，当移动监测装置的行程为d>预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内能满足对全距离的监测；
当移动监测装置的行程为d<预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内不能满足对全距离的监测，设置至少两个移动监测装置，各个移动监测装置分别在相应的区域内移动。
进一步地，设定监测区域及轨道的依据为：在r>B时，一个移动监测装置在预设的行走周期内能满足对全距离的监测；
在r<B时，则在该区域内设置至少两个监测区域及监测轨道。
与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的舰艇壳体探伤检测系统，在本发明中，通过对图像、音频、生物信息等的检测，准确获知舰艇壳体的各种损伤情况，能够有效检测并排除机械硬伤、腐蚀损伤、碰撞硬伤、以及对附着在表面的污渍进行检测。
本发明通过采用分区域的移动监测装置进行监测，通过全覆盖的方式，对整个舰艇壳体进行监控，监测的精度及准确度极高。
附图说明
图1为本发明的舰艇壳体探伤检测系统的功能框图；
图2为本发明的移动监测装置内的监测功能框图；
图3为本发明的舰艇壳体探伤检测的结构意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本发明的舰艇壳体探伤检测系统的功能框图，包括设置在舰艇壳体上并能够在其上行走的行走系统2，行走系统2包括移动监测装置，信号处理系统3、供电系统6、即时处理系统4和报警装置5。
其中，所述的移动监测装置包括设置舰艇壳体上的第一监测装置1，第二监测装置以及第N监测装置，请结合图3所示，在本发明实施例中，舰艇壳体分成N个区域，每个区域内设置有一监测装置，在每一检测的区域内设置有一轨道8，所述的每一监测装置分别在轨道上运动，并对舰艇外壳进行探伤检测。在本实施例中，舰艇外壳分成第一检测区域21、第二检测区域22和第三检测区域23，监测装置在每个区域内按照轨道上的路线进行移动监测。
在本实施例中，所述的轨道8粘贴在舰艇壳体上，轨道8为粘贴胶条，其外表面为磁铁，所述的监测装置在本实施例中为移动小车，所述的移动小车底部设置电磁铁，移动小车通过与磁铁接触，能够在胶条上移动。
在本发明实施例中，在移动监测装置上设置有多种检测传感器，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集；包括CCD相机、声音传感器、湿度和温度传感器和位置传感器，为了保证检测的精度，各种传感器均成组设置。
请参阅图2所示，本发明实施例的移动监测装置包括对检测区间进行信号采集的模块和信号处理模块，包括图像信号采集单元、音频信号采集单元、生物信号采集单元和环境信号采集单元，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集并传输至设置在移动监测装置内的初级信号处理单元中，将采集的信号转化为既定格式的数字信号。
所述的初级信号处理单元将转换后的数字信号传输至次级信号处理单元内进行处理、过滤，每一个移动监测装置附有一个次级信号处理系统，固定设于车站或区间内。经次级信号处理单元处理的信号上传至指挥中心内，对各个移动检测装置的信号进行汇总，并对异常情况做出处理。
本发明实施例的信号处理系统由上述三级构成。
本发明实施例的移动监测装置在每次舰艇运行之前，对舰艇运行轨道完成完整的移动监测过程。
在本发明实施例中，每个监测区域的预设的宽度为B，每个移动监测装置监测的范围半径为r,移动监测装置的行程为d,则每一移动监测装置的检测区域为s＝r X d。设定标准的移动监测装置的预设距离D，则预设的每一移动监测装置的检测范围为S＝B X D。在本实施例中，
需满足：s>S,
并且，r>B,
并且，d>D，
才能够保证监测装置能够的覆盖范围完全覆盖所有舰艇外壳。
在本发明实施例中，第一监测区域21、第二监测区域22和第三监测区域23，在每个区域内，当移动监测装置的行程为d>预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内能满足对全距离的监测；
当移动监测装置的行程为d<预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内不能满足对全距离的监测，设置至少两个移动监测装置，各个移动监测装置分别在相应的区域内移动。
在本发明实施例中，设定监测区域及轨道的依据为：在r>B时，一个移动监测装置在预设的行走周期内能满足对全距离的监测；
在r<B时，则在该区域内设置至少两个监测区域及监测轨道。
在本发明实施例中，所述的次级信号处理系统对每种信号的多种采集数据进行判定，确定是否超出阈值范围；在其内设置一比较模块，具体为比较器，分别采集各个传感器采集的电压和电流值；其对所有信号处理单元内存储的电流和电压采集信号进行运算处理，并按照下述公式计算某一种采样数值的多组电流和电压信号中第二传感器对第一传感器采集数值的重合度P21，
P 21 ( u 1 , i 1 ) = &Sigma; u 2 , i 2 ( T ( u 2 , i 2 ) * I &prime; ( u 1 + u 2 , i 1 + i 2 ) ) &Sigma; u 2 , i 2 T ( u 2 , i 2 ) 2 * &Sigma; u 2 , i 2 I ( u 1 + u 2 , i 1 + i 2 ) 2 - - - ( 1 )
式中，P21(u1,i1)表示每组电流和电压信号的重合度，u1和i1分别表示第一传感器采集的电压信号、电流信号，u2和i2分别表示所述第二传感器采集的电压信号、电流信号，T表示均方差运算，I和I'表示积分运算；
所述第二传感器对第一传感器的信号重合度P21按照下述公式进行计算；
P 21 ( u , i ) = &Sigma; j = 1 M P 1 j ( u 1 , i 1 ) M - - - ( 2 )
式中，M表示取样组数，j表示序列数，P1j(u1,i1)表示每组信号中所述第二传感器对第一传感器的信号重合度。
所述比较单元计算第二传感器对第传感器的信号重合度P21，第三传感器对第一传感器的信号重合度P31，
P 31 ( u 1 , i 1 ) = &Sigma; u 3 , i 3 ( T ( u 3 , i 3 ) * I &prime; ( u 1 + u 3 , i 1 + i 3 ) ) &Sigma; u 3 , i 3 T ( u 3 , i 3 ) 2 * &Sigma; u 3 , i 3 I ( u 1 + u 3 , i 1 + i 3 ) 2 - - - ( 3 )
式中，P31(u1,i1)表示每组电流和电压信号的重合度，u1和i1分别表示第一传感器采集的电压信号、电流信号，u3和i3分别表示所述第三传感器采集的电压信号、电流信号，T表示均方差运算，I和I'表示积分运算；
第三传感器对第二传感器的信号重合度P32，
P 32 ( u 2 , i 2 ) = &Sigma; u 3 , i 3 ( T ( u 3 , i 3 ) * I &prime; ( u 2 + u 3 , i 2 + i 3 ) ) &Sigma; u 3 , i 3 T ( u 3 , i 3 ) 2 * &Sigma; u 3 , i 3 I ( u 2 + u 3 , i 2 + i 3 ) 2 - - - ( 3 )
式中，P32(u3,i3)表示每组电流和电压信号的重合度，u2和i2分别表示第二传感器采集的电压信号、电流信号，u3和i3分别表示所述第三传感器采集的电压信号、电流信号，T表示均方差运算，I和I'表示积分运算；
并将其上传至指挥中心。
在所述的指挥中心包括数据处理单元和数据存储器，数据处理单元包括MCU处理器，其从数据存储器中获取重合度阈值P0，所述MCU处理器将所述计算所得的重合度值与重合度阈值P0进行比对，若所述重合度值大于阈值，则断定某一监测指标超出预期，存在损伤。
同时，数据处理单元通过位置传感器获取该处的位置信息，通过即时处理系统进行即时处理。
在本发明中，通过对图像、音频、生物信息等的检测，准确获知舰艇壳体的各种损伤情况，能够有效检测并排除机械硬伤、腐蚀损伤、碰撞硬伤、以及对附着在表面的污渍进行检测。
在本发明实施例中，所述的数据存储器中存储有各个监测指标的阈值以及对应的故障类型及解决方案的数据库；通过监测信息的类型确定实际的解决方案。
所述的供电系统6由不间断电源供电滑道等组成，与次级信号处理系统设于相同位置，用于为系统内所有设备设施提供动力能源。
所述的即时处理系统4，对监测到异常情况，在可处理范围内时，由设置在行走系统上的机械手臂等设施，进行即时处理。用以保证以最快的速度排除影响行
所述的报警系统5，包括采用声光等措施，异常情况发生时，在通过运营管理系统发出信号的同时，直接向舰艇发出警示，以便最快的速度采取措施，避免险情。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种舰艇壳体探伤检测系统，其特征在于，设置在舰艇壳体上并能够在其上行走的行走系统，行走系统包括移动监测装置，信号处理系统、供电系统、即时处理系统和报警装置；
其中，所述的移动监测装置包括设置舰艇壳体上的第一监测装置，第二监测装置以及第N监测装置，舰艇壳体分成N个区域，每个区域内设置有一监测装置，在每一检测的区域内设置有一轨道，所述的每一监测装置分别在轨道上运动，并对舰艇外壳进行探伤检测；
所述的轨道粘贴在舰艇壳体上，轨道为粘贴胶条，其外表面为磁铁，所述的监测装置在本实施例中为移动小车，所述的移动小车底部设置电磁铁，移动小车通过与磁铁接触；
在移动监测装置上设置有多种检测传感器，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集；包括CCD相机、声音传感器、湿度和温度传感器和位置传感器，为了保证检测的精度，各种传感器均成组设置；
每个监测区域的预设的宽度为B，每个移动监测装置监测的范围半径为r,移动监测装置的行程为d,则每一移动监测装置的检测区域为s＝r X d；
设定标准的移动监测装置的预设距离D，则预设的每一移动监测装置的检测范围为S＝B X D；
满足：s>S,
并且，r>B,
并且，d>D。
2.根据权利要求1所述的舰艇壳体探伤检测系统，其特征在于，所述的移动监测装置包括对检测区间进行信号采集的模块和信号处理模块，包括图像信号采集单元、音频信号采集单元、生物信号采集单元和环境信号采集单元，分别对监测区间内的图像、音频、生物信息和环境信息进行采集并传输至设置在移动监测装置内的初级信号处理单元中，将采集的信号转化为既定格式的数字信号。
3.根据权利要求2所述的舰艇壳体探伤检测系统，其特征在于，所述的初级信号处理单元将转换后的数字信号传输至次级信号处理单元内进行处理、过滤，每一个移动监测装置附有一个次级信号处理系统，固定设于车站或区间内。经次级信号处理单元处理的信号上传至指挥中心内，对各个移动检测装置的信号进行汇总，并对异常情况做出处理。
4.根据权利要求2所述的舰艇壳体探伤检测系统，其特征在于，在每个区域内，当移动监测装置的行程为d>预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内能满足对全距离的监测；
当移动监测装置的行程为d<预设距离D时，一个移动监测装置在预设的行走周期内不能满足对全距离的监测，设置至少两个移动监测装置，各个移动监测装置分别在相应的区域内移动。
5.根据权利要求4所述的舰艇壳体探伤检测系统，其特征在于，设定监测区域及轨道的依据为：在r>B时，一个移动监测装置在预设的行走周期内能满足对全距离的监测；
在r<B时，则在该区域内设置至少两个监测区域及监测轨道。
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