CN106741706A - 一种船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种船舶姿态及吃水测量装置，所述装置主要由采集及控制器连接四个液位传感器组成，采集及控制器可以利用四个液位传感器采集到的吃水数据计算出船舶的姿态和吃水值，并换算当前装载量，给船舶的配载提供参考，通用性好、精度高、可靠性高。本发明还公开一种船舶姿态及吃水测量装置的测量方法。

Description

一种船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种船舶测量技术领域，尤其涉及一种船舶姿态及吃水测量装置。

背景技术

汽渡船是一种从事短途车载旅客、货物运输的特种船舶，随江苏、安徽、湖北等省相继实施沿江大开发战略，汽车渡运的需求不断上升，长江沿岸渡线日趋密集，渡船数量、航次不断增加。由于汽渡是根据车辆车型配载，不能有效掌握车辆实际载重量，易因车辆超载严重造成汽渡船超载或偏载，而超载和偏载的汽渡船容易发生碰撞、触损、搁浅等事件和险情，会严重威胁着人民群众的生命财产安全。因此需要监测汽渡船的吃水量以防超载，以及监测汽渡船的姿态以防偏载。

关于船舶吃水的测量，已有的文献的常规思路都是采用先进的测量传感器，如采用电子标尺、激光测距仪、视频处理装置等，如发明专利申请200610125366.7公开的一种船舶电子吃水监测系统，再如发明专利申请200910305821.5公开的船舶吃水超限预警系统及预警方法。而关于船舶姿态的测量已有的文献是采用精度更高的电子罗盘，如发明专利申请200910305821.5公开的一种远程船舶姿态测量显示仪。

然而，上述技术无法同时监测船舶的吃水量和姿态，通用性差，当在汽渡船上同时安装上述的吃水测量装置和姿态测量装置时，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用性好、成本较低的船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法，能够同时监测船舶的吃水量和姿态，以对船舶的配载提供参考。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种船舶姿态及吃水测量装置，包括四个液位传感器、电源模块和采集及控制器，所述四个液位传感器均与所述电源模块和所述采集及控制器相连，所述电源模块还与采集及控制器相连；其中，所述四个液位传感器分散布置在船舶的横向中轴线两侧，且其中的两个液位传感器分别安装在所述船舶的船艏左、右舷位置，另外两个液位传感器分别安装在所述船舶的船尾左、右舷位置。

进一步的，所述的船舶姿态及吃水测量装置还包括RS485通讯电路和LCD显示单元，所述RS485通讯电路与所述LCD显示单元、所述采集及控制器均双向相连。

进一步的，所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的位置关于所述船舶的纵向中轴线对称，且所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的连线平行于所述横向中轴线；所述船艏左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船艏左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线；所述船尾左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船尾左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线。

本发明还提供一种上述的船舶姿态及吃水测量装置的测量方法，包括以下步骤：

首先，电源模块分别给四个液位传感器和采集及控制器供电，所述采集及控制器根据所述四个液位传感器的布置，获得所述船舶的船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角：

接着，所述采集及控制器根据从所述四个液位传感器接收的采集信号，判断所述四个液位传感器中是否有液位传感器发生故障，若所述四个液位传感器均正常，则所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把所述四个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若其中有一个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器将故障的液位传感器剔除，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把剩余三个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若至少两个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器停止所有传感器的测量，并发出故障信号；

然后，所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的吃水值得到所述船舶的平均吃水值；

接着，所述采集及控制器根据平均吃水值和静水力曲线，计算所述船舶的装载时排水量和空载排水量，进而获得所述船舶当前的装载量。

进一步的，所述船舶的船艏横倾角α_b＝arctg((H_m1-H_m3)/(b_bp+b_bs))；

所述船舶的船尾横倾角α_s＝arctg((H_m2-H_m4)/(b_sp+b_ss))；

所述船舶的右舷纵倾角β_s＝arctg((H_m1-H_m2)/(d_s)；

所述船舶的左舷纵倾角β_p＝arctg((H_m3-H_m4)/d_p)；

其中，b_bp、b_bs分别为所述船艏左、右舷的两个液位传感器到所述船舶的横向中轴线的距离，b_sp、b_ss分别为所述船尾左、右舷的两个液位传感器到所述横向中轴线的距离，d_s为分别为所述船舶的横向中轴线一侧的两个液位传感器之间的距离，d_p为所述船舶的横向中轴线另一侧的两个液位传感器之间的距离，H_m1、H_m2、H_m3、H_m4分别为所述船艏右舷、船尾右舷、船艏左舷以及船尾左舷的四个液位传感器的吃水值。

进一步的，所述四个液位传感器均正常时，所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝(α_b+α_s)/2，纵倾角β＝(β_p+β_s)/2；

所述采集及控制器将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bs sinα；

所述采集及控制器将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_ss sinα；

所述采集及控制器将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bp sinα；

所述采集及控制器将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_sp sinα；

获得所述船艏的吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2；

获得所述船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2。

进一步的，若只有所述船艏右舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_s，纵倾角β＝β_p，并将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_ss sinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bp sinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_sp sinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝H_bp，所述船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2，其中，α_s为所述船尾的横倾角，β_p为所述左舷的纵倾角；

若只有所述船尾右舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_b，纵倾角β＝β_p，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bs sinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bp sinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_sp sinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2，所述船尾吃水值H_s＝H_sp，其中，α_b为所述船艏的横倾角，β_p为所述左舷的纵倾角；

若只有所述船艏左舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_s，纵倾角β＝β_s，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bs sinα，将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_ss sinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_sp sinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝H_bs，所述船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2，其中，α_s为所述船尾的横倾角，β_s为所述右舷的纵倾角；

若只有所述船尾左舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_b，纵倾角β＝β_s，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bs sinα，将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_ss sinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bp sinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2，所述船尾吃水值H_s＝H_ss，其中，α_b为所述船艏的横倾角，β_s为所述右舷的纵倾角。

进一步的，所述采集及控制器将所述船舶的横倾角、纵倾角、平均吃水值以及当前装载量通过RS485通讯电路显示在LCD显示屏上。

进一步的，所述采集及控制器在判断出所述船舶的横倾角和纵倾角超过对应的限定值时，发出偏载报警信号；

所述采集及控制器在判断出所述平均吃水值或者所述当前装载量超过对应的预设值时，发出超载报警信号。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明的技术方案采用四个液位传感器合理的布置在船舶的四角，可计算出船舶的横、纵倾角、吃水值和装载量，具有成本低，实现容易，精度高，可靠性高等特点，同时给船舶的配载提供参考，从而可以监测和防止船舶的偏载和超载。

2、本发明的技术方案中，若四个液位传感器中任何一个发生故障，系统仍然可以正常工作。

附图说明

图1是本发明具体实施例的船舶姿态及吃水测量装置的系统框图；

图2是本发明的船舶姿态及吃水测量装置的四个液位传感器的安装位置俯视图；

图3是本发明的船舶姿态及吃水测量装置的四个液位传感器的安装位置侧视图；

图4是船舶船艏的横倾角示意图；

图5是船舶船艏的横倾角示意图；

图6是船舶右舷的纵倾角示意图；

图7是船舶左舷的纵倾角示意图。

具体实施方式

下面并结合附图，通过具体实施例，对本发明的一种船舶姿态及吃水测量装置作进一步详细的说明。

本发明提供一种通用性好、精度高、可靠性高的船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法，能够测量船舶的横、纵倾角、吃水值和当前装载量，给船舶的配载提供参考，从而可以监测和防止船舶的偏载和超载，特别适用于汽渡船运输。

请参考图1，本发明提供的船舶姿态及吃水测量装置，主要由电源模块4，四个液位传感器M1、M2、M3、M4，采集及控制器6，RS485通讯电,7，LCD显示单元8组成；电源模块5分别给四个液位传感器M1、M2、M3、M4和采集及控制器6供电，四个液位传感器M1、M2、M3、M4分别与采集及控制器6相连，采集及控制器6与RS485通讯电路7双向相连，LCD显示单元8连接到RS485通讯电路7上，从而使得采集及控制器6可以将获得的船舶的横、纵倾角、吃水值和当前装载量显示在LCD显示单元8上。

本实施例中，四个液位传感器M1、M2、M3、M4按照如图2、3所示的位置安装，具体为：液位传感器M1安装在船舶的船艏右舷，距离所述船舶的横向中轴线的距离为b_bs，液位传感器M2安装在所述船舶的船尾右舷，距离所述船舶的横向中轴线的距离为b_ss，液位传感器M3安装在所述船舶的船艏左舷，距离所述船舶的横向中轴线的距离为b_bp，液位传感器M4安装在所述船舶的船尾左舷，距离所述船舶的横向中轴线的距离为b_sp，液位传感器M1与M2的距离为d_s，液位传感器M3与M4的距离为d_p。优选地，将四个液位传感器M1、M2、M3、M4分别安装在船艏和船尾时，四个液位传感器M1、M2、M3、M4按所述船舶的纵向中轴线和横向中轴线对称分布。

利用上述的船舶姿态及吃水测量装置对船舶的姿态和吃水值进行测量时，首先，在船舶上安装好上述的船舶姿态及吃水测量装置，其电源模块分别给四个液位传感器和采集及控制器供电，所述采集及控制器根据所述四个液位传感器的布置，获得所述船舶的船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角：接着，所述采集及控制器根据从所述四个液位传感器接收的采集信号，判断所述四个液位传感器中是否有液位传感器发生故障，若所述四个液位传感器均正常，则所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把所述四个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若其中有一个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器将故障的液位传感器剔除，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把剩余三个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若至少两个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器停止所有传感器的测量，并发出故障信号；然后，所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的吃水值得到所述船舶的平均吃水值；之后，所述采集及控制器根据平均吃水值和静水力曲线，计算所述船舶的装载时排水量和空载排水量，进而获得所述船舶当前的装载量。

因此，本发明的船舶姿态及吃水测量装置的测量方法，具体过程如下：

步骤1：将四个液位传感器M1、M2、M3、M4按照如图2、3所示的位置布置安装到船舶上，即液位传感器M1安装在船艏右舷，与船舶的横向中轴线的距离为b_bs，液位传感器M2安装在船尾右舷，与船舶的横向中轴线的距离为b_ss，液位传感器M3安装在船艏左舷，与船舶的横向中轴线的距离为b_bp，液位传感器M4安装在船尾左舷，与船舶的横向中轴线的距离为b_sp，液位传感器M1与M2之间的距离为d_s，液位传感器M3与M4之间的距离为d_p。

步骤2：按照图1将四个液位传感器M1、M2、M3、M4、电源模块5和采集及控制器6连接，即将四个液位传感器M1、M2、M3、M4均与所述电源模块5和所述采集及控制器6相连，电源模块5分别给四个液位传感器M1、M2、M3、M4和采集及控制器6供电，四个液位传感器M1、M2、M3、M4分别与采集及控制器6相连，采集及控制器6与RS485通讯电路7双向相连，LCD显示单元8连接到RS485通讯电路7上，四个液位传感器M1、M2、M3、M4开始采集各自所在的船舶位置的吃水值。

步骤3：按照图4，采集及控制器6根据液位传感器M1、M3测得的吃水值H_m1、H_m3及其与横向中轴线的距离b_bs、b_bp，计算出所述船舶的船艏的横倾角:α_b＝arctg((H_m1-H_m3)/(b_bp+b_bs))。

步骤4：按照图5，采集及控制器6根据液位传感器M2、M4测得的吃水值H_m2、H_m4及其与横向中轴线的距离b_ss、b_sp，计算出所述船舶的船尾的横倾角:α_s＝arctg((H_m2-H_m4)/(b_sp+b_ss))。

步骤5：按照图6，采集及控制器6根据液位传感器M1、M2测得的吃水值H_m1、H_m2及两者之间的距离d_s，计算出所述船舶的右舷的纵倾角:β_s＝arctg((H_m1-H_m2)/(d_s)。

步骤6：按照图7，采集及控制器6根据液位传感器M3、M4测得的吃水值H_m3、H_m4及两者之间的距离d_p，计算出所述船舶的左舷纵倾角:β_p＝arctg((H_m3-H_m4)/d_p)。

步骤7：采集及控制器6根据四个液位传感器M1、M2、M3、M4各自采集的吃水值，判断四个液位传感器是否有故障，若四个液位传感器M1、M2、M3、M4都没有故障，均正常工作，则跳转至步骤8；若其中有一个液位传感器存在故障，则跳转至步骤15，若存在至少两个液位传感器存在故障，则系统无法工作，采集及控制器6停止四个液位传感器M1、M2、M3、M4的采集，并发出故障信号。

步骤8：采集及控制器6根据所述船舶的船艏横倾角α_b、船尾横倾角α_s以及所述船舶的右舷纵倾角β_s、左舷纵倾角β_p；计算出船舶的横倾角α＝(α_b+α_s)/2，纵倾角β＝(β_p+β_s)/2。

步骤9：采集及控制器6根据所述船舶的横倾角α将液位传感器M1的吃水值H_m1修正到船舶的横向中轴线上H_bs＝H_m1/cosα-b_bs sinα。

步骤10：采集及控制器6根据所述船舶的横倾角α将液位传感器M2的吃水值H_m2修正到船舶的横向中轴线上H_ss＝H_m2/cosα-b_ss sinα。

步骤11：采集及控制器6根据所述船舶的横倾角α将液位传感器M3的吃水值H_m3修正到船舶的横向中轴线上H_bp＝H_m3/cosα-b_bp sinα。

步骤12：采集及控制器6根据所述船舶的横倾角α将液位传感器M4的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上H_sp＝H_m4/cosα-b_sp sinα。

步骤13：采集及控制器6进一步计算出修正到船舶的横向中轴线上的船艏吃水值：H_b＝(H_bs+H_bp)/2。

步骤14：采集及控制器6进一步计算出修正到船舶的横向中轴线上的船尾吃水值：H_s＝(H_ss+H_sp)/2。

跳转至步骤28。

步骤15：若四个液位传感器中的一个不能正常工作，则需将故障传感器剔除。若是液位传感器M1发生故障，则跳转至步骤16；若是液位传感器M2发生故障，则跳转至步骤19；若是液位传感器M3发生故障，则跳转至步骤22；若是液位传感器M4发生故障，则跳转至步骤25。

步骤16：所述采集及控制器6剔除液位传感器M1的数据，计算出船舶的横倾角α＝α_s和纵倾角β＝β_p，其中，α_s为所述船尾的横倾角，β_p为所述左舷的纵倾角。

步骤17：所述采集及控制器6分别按照步骤10、步骤11、步骤12计算液位传感器M2、M3、M4吃水值H_m2、H_m3、H_m4分别修正到船舶的横向中轴线上的值H_ss、H_bp、H_sp。

步骤18：所述采集及控制器6分别计算出修正到船舶的横向中轴线上的船艏吃水值H_b＝H_bp和船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2，跳转至步骤28。

步骤19：所述采集及控制器6剔除液位传感器M2的数据，计算出船舶的横倾角α＝α_b和纵倾角β＝β_p，其中，α_b为所述船艏的横倾角，β_p为所述左舷的纵倾角。

步骤20：所述采集及控制器6分别按照步骤9、步骤11、步骤12计算液位传感器M1、M3、M4吃水值H_m1、H_m3、H_m4修正到船舶的横向中轴线上的值H_bs、H_bp、H_sp。

步骤21：述采集及控制器6分别计算出修正到船舶的横向中轴线上的船艏吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2和船尾吃水值H_s＝H_sp，跳转至步骤28。

步骤22：所述采集及控制器6剔除液位传感器M3的数据，计算出船舶的横倾角α＝α_s，纵倾角β＝β_s，其中，α_s为所述船尾的横倾角，β_s为所述右舷的纵倾角。

步骤23：所述采集及控制器6分别按照步骤9、步骤10、步骤12计算传感器M1、M2、M4吃水值H_m1、H_m2、H_m4修正到船舶的横向中轴线上的值H_bs、H_ss、H_sp；

步骤24：所述采集及控制器6分别计算出修正到船舶的横向中轴线上的船艏吃水值H_b＝H_bs和船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2，跳转至步骤28。

步骤25：所述采集及控制器6剔除液位传感器M4的数据，计算出船舶的横倾角α＝α_b和纵倾角β＝β_s，中，α_b为所述船艏的横倾角，β_s为所述右舷的纵倾角。

步骤26：所述采集及控制器6分别按照步骤9、步骤10、步骤11计算液位传感器M1、M2、M3吃水值H_m1、H_m2、H_m3修正到船舶的横向中轴线上的值H_bs、H_bs、H_bp。

步骤27：所述采集及控制器6分别计算出修正到船舶的横向中轴线上的船艏吃水值H_s＝H_bs和船尾吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2，跳转至步骤28；

步骤28：所述采集及控制器6计算出船舶的平均吃水值H＝(H_s+H_p)/2。

步骤29：所述采集及控制器6根据船舶的平均吃水值H值和静水力曲线，即可计算出装载时的船舶排水量W_F和空载排水量W₀，则船舶的当前装载量为W＝W_F-W₀。

步骤30：所述采集及控制器6将计算出的船舶的横倾角α、纵倾角β、平均吃水值、当前装载量W显示在LCD显示屏8上，并通过RS485通讯电路发送出去，供其他系统使用。进一步地，当横倾角α和纵倾角β中的任一项超出限定值时，所述采集及控制器6可以发出偏载报警信号；当平均吃水值H、当前装载量W中的任一项超出预设值时，所述采集及控制器6可以发出超载报警信号。

综上所述，本发明的船舶姿态及吃水测量装置及其测量方法，主要利用采集及控制器连接四个液位传感器，采集及控制器可以利用四个液位传感器采集到的吃水数据计算出船舶的姿态(包括横倾角和纵倾角)和吃水值，并换算当前装载量(即实际装载量)，进一步将横、纵倾角、吃水值和当前装载量通过RS485通讯电路发送出来，同时在LCD显示单元显示，可以用于测量船舶的横、纵倾角、吃水值和装载量的测量，给汽渡船的配载提供参考，通用性好、精度高、可靠性高。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，包括四个液位传感器、电源模块和采集及控制器，所述四个液位传感器均与所述电源模块和所述采集及控制器相连，所述电源模块还与采集及控制器相连；所述四个液位传感器分散布置在船舶的横向中轴线两侧，且其中的两个液位传感器分别安装在所述船舶的船艏左、右舷位置，另外两个液位传感器分别安装在所述船舶的船尾左、右舷位置。

2.如权利要求1所述的船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，还包括RS485通讯电路和LCD显示单元，所述RS485通讯电路与所述LCD显示单元、所述采集及控制器均双向相连。

3.如权利要求1所述的船舶姿态及吃水测量装置，其特征在于，所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的位置关于所述船舶的纵向中轴线对称，且所述船舶的横向中轴线同侧的两个液位传感器的连线平行于所述横向中轴线；所述船艏左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船艏左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线；所述船尾左、右舷的两个液位传感器的位置关于所述船舶的横向中轴线对称，且所述船尾左、右舷的两个液位传感器的连线平行于所述纵向中轴线。

4.一种权利要求1至3中任一项所述的船舶姿态及吃水测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，电源模块分别给四个液位传感器和采集及控制器供电，采集及控制器根据所述四个液位传感器的布置，获得所述船舶的船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角：

接着，所述采集及控制器根据从所述四个液位传感器接收的采集信号，判断所述四个液位传感器中是否有液位传感器发生故障，若所述四个液位传感器均正常，则所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的横倾角以及左舷和右舷的纵倾角，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把所述四个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若其中有一个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器将故障的液位传感器剔除，计算出所述船舶姿态的横、纵倾角，并把剩余三个液位传感器的吃水值修正到所述横向中轴线上，进而获得所述船艏和船尾的吃水值；若至少两个液位传感器发生故障，则所述采集及控制器停止所有传感器的测量，并发出故障信号；

然后，所述采集及控制器根据所述船艏和船尾的吃水值得到所述船舶的平均吃水值；

接着，所述采集及控制器根据平均吃水值和静水力曲线，计算所述船舶的装载时排水量和空载排水量，进而获得所述船舶当前的装载量。

5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，

所述船舶的船艏横倾角α_b＝arctg((H_m1-H_m3)/(b_bp+b_bs))；

所述船舶的船尾横倾角α_s＝arctg((H_m2-H_m4)/(b_sp+b_ss))；

所述船舶的右舷纵倾角β_s＝arctg((H_m1-H_m2)/(d_s)；

所述船舶的左舷纵倾角β_p＝arctg((H_m3-H_m4)/d_p)；

其中，b_bp、b_bs分别为所述船艏左、右舷的两个液位传感器到所述船舶的横向中轴线的距离，b_sp、b_ss分别为所述船尾左、右舷的两个液位传感器到所述横向中轴线的距离，d_s为分别为所述船舶的横向中轴线一侧的两个液位传感器之间的距离，d_p为所述船舶的横向中轴线另一侧的两个液位传感器之间的距离，H_m1、H_m2、H_m3、H_m4分别为所述船艏右舷、船尾右舷、船艏左舷以及船尾左舷的四个液位传感器的吃水值。

6.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述四个液位传感器均正常时，所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝(α_b+α_s)/2，纵倾角β＝(β_p+β_s)/2；

所述采集及控制器将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bssinα；

所述采集及控制器将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_sssinα；

所述采集及控制器将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bpsinα；

所述采集及控制器将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_spsinα；

获得所述船艏的吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2；

获得所述船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2。

7.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，当所述船艏右舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_s，纵倾角β＝β_p，并将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_sssinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bpsinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_spsinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝H_bp，所述船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2，其中，α_s为所述船尾的横倾角，β_p为所述左舷的纵倾角；

当所述船尾右舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_b，纵倾角β＝β_p，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bssinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bpsinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_spsinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2，所述船尾吃水值H_s＝H_sp，其中，α_b为所述船艏的横倾角，β_p为所述左舷的纵倾角；

当所述船艏左舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_s，纵倾角β＝β_s，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bssinα，将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_sssinα，将所述船尾左舷的液位传感器的吃水值H_m4修正到船舶的横向中轴线上后变为H_sp＝H_m4/cosα-b_spsinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝H_bs，所述船尾吃水值H_s＝(H_ss+H_sp)/2，其中，α_s为所述船尾的横倾角，β_s为所述右舷的纵倾角；

当所述船尾左舷的液位传感器发生故障，则所述采集及控制器计算出的所述船舶姿态的横倾角α＝α_b，纵倾角β＝β_s，并将所述船艏右舷的液位传感器的吃水值H_m1修正到所述横向中轴线上后变为H_bs＝H_m1/cosα-b_bssinα，将所述船尾右舷的液位传感器的吃水值H_m2修正到所述横向中轴线上后变为H_ss＝H_m2/cosα-b_sssinα，将所述船艏左舷的液位传感器的吃水值H_m3修正到所述横向中轴线上后变为H_bp＝H_m3/cosα-b_bpsinα，并获得所述船艏的吃水值H_b＝(H_bs+H_bp)/2，所述船尾吃水值H_s＝H_ss，其中，α_b为所述船艏的横倾角，β_s为所述右舷的纵倾角。

8.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述采集及控制器将所述船舶的横倾角、纵倾角、平均吃水值以及当前装载量通过RS485通讯电路显示在LCD显示屏上。

9.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述采集及控制器在判断出所述船舶的横倾角和纵倾角超过对应的限定值时，发出偏载报警信号；所述采集及控制器在判断出所述平均吃水值或者所述当前装载量超过对应的预设值时，发出超载报警信号。