CN107084772A - 船舶压载水高度测量仪及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压载水测量技术领域，特别涉及船舶压载水高度测量仪，其特征在于：包括传感器锤、钢尺电缆、用于卷绕所述钢尺电缆的电缆尺盘、控制器和驱动所述电缆尺盘转动的驱动装置；所述传感器锤中设置有距离传感器，所述控制器包括中央处理器及与所述中央处理器连接的距离传感器处理电路，所述电缆尺盘上设置有导电滑环，所述钢尺电缆第一导线通路的一端与所述距离传感器相连，另一端通过所述导电滑环与所述距离传感器处理电路相连。本检测仪在压载水的测量过程中实现了自动测量，使测量更加准确和科学，减少了测量人员的劳动强度，消除了人为主观因素误差，提高了测量精度和速度。

Description

船舶压载水高度测量仪及测量方法

技术领域

本发明涉及船舶压载水测量技术领域，具体涉及船舶压载水高度测量仪及测量方法。

背景技术

水尺计重，指的是在阿基米德原理的基础上，以船本身为计量工具，对船载货物进行计量的一种方法。在水尺计重过程中，压载水的测定、校正和计算是一项非常重要的工作，它是指通过对各舱压载水的深度测量，根据船舶的有关资料进行校正与计算，得出全船压载水的总重量，作为计算船舶常数和所载货物重量的重要依据。

在水尺计重工作中，最为耗时、对结果影响最大、争议最多的因素就是压载水的准确测量与否。目前，传统的压载水测量方法是利用船方提供的测量工具，如钢卷尺或量油尺，人工下尺测量压载水水位，接近舱底时，减慢放尺速度，靠操作者手感或听尺锤触碰船底板的声音来判断尺锤是否触底，然后拉出尺带，观测尺带上水痕位置。若尺带上水痕不清晰，需要擦干并抹上巧粉或试水膏，再次观测。水痕位置受测量操作者主观因素影响较大，下尺轻重直接影响到观测结果。在确认尺锤触底的过程中，上下拉动尺带容易造成水位的上下窜动，造成水痕虚高。水痕不清晰时多次测量结果不一，准确率低，效率低。而大型散货船舶压载舱高度在20米以上，舱数有十到三十个不等，完成测量平均耗时1.5小时。

发明内容

为了克服传统船舶压载水测量存在的问题，本发明的目的之一在于提供船舶压载水高度测量仪，实现自动测量，使测量更加准确和科学，减少测量人员的劳动强度，消除人为主观因素误差，提高测量精度和速度，本发明的又一目的在于提供船舶压载水高度测量方法，消除测量尺带在测量管下降过程中所排开的压载水上下窜动造成的水痕虚高的影响，减少测量误差。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

船舶压载水高度测量仪，包括传感器锤、钢尺电缆、用于卷绕所述钢尺电缆的电缆尺盘、控制器和驱动所述电缆尺盘转动的驱动装置；所述传感器锤中设置有距离传感器，所述控制器包括中央处理器及与所述中央处理器连接的距离传感器处理电路，所述电缆尺盘上设置有导电滑环，所述钢尺电缆第一导线通路的一端与所述距离传感器相连，另一端通过所述导电滑环与所述距离传感器处理电路相连。

进一步的，所述驱动装置包括步进电机，所述步进电机的驱动轴与所述电缆尺盘相连。

进一步的，所述传感器锤中还设置有电极传感器，所述控制器包括与所述控制器连接的电极传感器处理电路，所述钢尺电缆第二导线通路的一端与所述电极传感器相连，另一端通过所述导电滑环与所述传感器处理电路相连。

进一步的，所述控制器设置在控制箱中，所述控制箱外部设置有按键和显示屏，控制箱内部设置有与所述控制器相连的按键电路。

进一步的，所述控制箱外部设置有LED灯，控制箱内部设置有与所述控制器相连的LED灯驱动电路。

进一步的，所述控制箱外部设置有蜂鸣器，控制箱内部设置有与所述控制器相连的蜂鸣器驱动电路。

进一步的，所述控制箱内还设置有与所述控制器相连的时钟显示电路、环境温度检测电路、蓄电池电压检测电路或电机状态及转动速度显示电路中的一个或多个电路。

船舶压载水高度测量方法，其特征在于包括步骤：

步骤1，首先测量出压载水液面到测量基准点的距离a；

步骤2，然后测量出压载舱底部到测量基准点的距离b；

步骤3，计算距离a与距离b的差值c，c=b-a，差值c即为压载舱中压载水的高度。

本发明的有益效果为：本检测仪在压载水的测量过程中实现了自动测量，使测量更加准确和科学，减少了测量人员的劳动强度，消除了人为主观因素误差，提高了测量精度和速度；

本测量方法消除了测量尺带在测量管下降过程中所排开的压载水上下窜动造成的水痕虚高的影响，减少了测量误差。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的传感器尺棰结构示意图；

图3为本发明具体实施例的驱动装置结构示意图；

图4为本发明具体实施例的中央处理器芯片引脚结构示意图；

图5为本发明具体实施例的传感器处理电路原理图；

图6为本发明具体实施例的按键模块电路原理图；

图7为本发明具体实施例的蜂鸣器驱动电路原理图；

图8为本发明具体实施例的时钟显示装置电路原理图；

图9为本发明具体实施例的LED灯驱动电路原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，船舶压载水高度测量仪，包括传感器锤1、钢尺电缆2、用于卷绕钢尺电缆的电缆尺盘4、控制器和驱动电缆尺盘转动的驱动装置。

传感器锤1包括尺棰铜套3、传感器锤1内部设置有距离传感器12和电极传感器11，传感器锤通过装配件14将尺棰铜套13和钢尺电缆2一端装为一个整体，电极传感器11为两个间隔设置导电铜片组成，控制器设置在控制箱中，控制器包括中央处理器及与中央处理器连接的距离传感器处理电路15和电极处理电路16，中央处理器包括型号为STC12C5A60S的单片机及其外围电路，如图4所示，电缆尺盘通过支架安装在控制箱一侧，电缆尺盘4中心设置有导电滑环3，钢尺电缆第一芯线的一端与距离传感器12相连，另一端通过导电滑环3与距离传感器处理电路15相连。钢尺电缆2第二芯线的一端与电极传感器11相连，另一端通过导电滑环3与电极传感器处理电路16相连，在电缆尺盘4转动的时候，导电滑环3能够确保钢尺电缆2不因转动而导致芯线相互卷绕和折断。

如图3所示，本实施例电缆尺盘的转动通过驱动装置自动控制，驱动装置包括步进电机9，步进电机9的驱动轴与电缆尺盘4中心转轴相连，电缆尺盘4的中心转轴设置在导电滑环3中，步进电机9与蓄电池10一同装设在驱动箱内。

如图5所示，本实施例的距离传感器处理电路15包括运放U3B，电阻R14、R39、R40、R41、滑动变阻器R42，R39和R41串联，R14与串联的R39和R41电路并联，R14一端接正24V电压，另一端接距离传感器，运放U3B的型号为LM393，其正相端连接在电阻R39和电阻R41之间，负相端与滑动变阻器R42的滑动端连接，R42的一端连接电源，另一端接地，运放U3B的输出端连接中央处理器的IO口，运放U3B的输出端还通过电阻R40连接在电源之间。运放U3B和R39、R41及R42组成电压比较器电路，保证输入中央处理器芯片的电压不超过其接收的上限值，起到保护芯片的作用。

本实施例的电极传感器处理电路16包括运放U3A、R21、R16、R24、滑动变阻器R43、蓝色发光二极管D11和电容C3，电阻R24一端连接电源，另一端一方面与电极传感器连接，一方面与运放U3A的正相端连接，滑动变阻器R43的滑动端与运放U3A的反向端连接，R43一端连接电源，另一端接地，电容C3一端与运放正相端连接，另一端接地，运放U3A的输出端连接中央处理器芯片的另一IO口，电阻R16一端连接电源，另一端连接U3A的输出端，发光二极管D11正极连接电源正极，负极通过电阻串联的电阻R21连接在运放的输出端，运放U3A、R16、R24、滑动变阻器R43组成电压比较器电路，保证输入中央处理器芯片电压不超过其上限，保护芯片不被烧坏，当电极触及到液面时，发光二极管D11、电阻R21、运放和电极之间形成回路，发光二极管D11导通，发出蓝光。

本实施例的距离传感器和电极传感器通过使用同一端口J10与其对应的处理电路连接。

本实施例控制箱外部还设置有电源总开关6、按键、显示屏5、LED指示灯7、蜂鸣器8，对应的，控制箱内部设置有与控制器相连的按键电路、LED灯驱动电路及蜂鸣器驱动电路。

如图6所示，按键电路包括包含“上、下、加速、减速、停止、设置、灯光”7个控制按键，和由“0-9”、“.”、“=”、“+-*/”、“清屏C”及“退格←”18个计算单元按键组成。其中按键S25为背景光开关按键，电阻R23和三极管Q3组成背景光电路。显示屏5为一个12864的显示屏，用于直观显示仪器状态，包含当前时间、环境温度、蓄电池电压、以及电机状态及转动速度。

如图7所示，蜂鸣器驱动电路包括PNP型三极管Q4、蜂鸣器、电阻R22，PNP型三极管Q4的集电极连接电源正极，发射极连接蜂鸣器电源驱动端，基极通过串联的电阻R22连接在中央处理器芯片的IO口，通过IO口输出的电平的高低，控制三极管Q4的导通，从而控制蜂鸣器的工作。蜂鸣器在下降过程中由传感器模块触发的电机停转时鸣响，予以提示。

控制箱内还设置有与控制器相连的时钟显示电路、环境温度检测电路和电机状态及转动速度显示电路。

如图8所示，时钟显示电路包括由芯片DS302组成的电子时钟显示装置。

环境温度检测电路包括与中央处理器芯片连接的温度传感器。

如图9所示，电机状态及转动速度显示电路包括电机与中央处理芯片连接的端口J16，及LED灯驱动电路，LED灯驱动电路包括红色、绿色和黄色三个发光二极管，电阻R18、电阻R19、电阻R20，发光二极管的正极连接电源正极，负极分别通过串联的电阻R18、电阻R19、电阻R20与中央处理器芯片的IO口连接。红色led灯表示电机锁止，尺锤处于停止状态；绿色led灯表示电机顺时针转动，尺锤处于下降状态；黄色led灯表示电机逆时针转动，尺锤处于上升状态。

船舶压载水高度测量方法，其特征在于包括步骤：

步骤1，首先测量出压载水液面到测量基准点的距离a；

步骤2，然后测量出压载舱底部到测量基准点的距离b；

步骤3，计算距离a与距离b的差值c，c=b-a，差值c即为压载舱中压载水的高度。

具体的本实施例仪器的工作方法与工作过程为：将仪器放置于压载舱测量口上方，启动电源，电机上电处于锁止状态（红色led等亮）。按动下降按键释放测量尺带（绿色led灯亮，红色led熄灭），尺带带动带有传感器模块的尺锤下降，尺锤通在测量管中匀速下降。当尺锤上的传感器接触到压载水液面后，形成回路，电极传感器导通，触发信号至单片机处理器，处理器下达停转指令给电机，电机锁止（红色led灯亮，蓝色led灯亮，绿色led灯熄灭），读取当前测量基点尺带读数a；再次按下下降按键释放测量尺带（绿色和蓝色led灯亮，红色led灯熄灭），尺带带动带有传感器模块的尺锤下降，当传感器模块接触到压载舱底部时，触发距离传感器，距离传感器发送信号至单片机处理器，处理器下达停转指令给电机，电机锁止（红色和蓝色led灯亮，绿色led灯熄灭），读取当前测量基点尺带读数b；计算压载水深度c=b-a。

按下上升按键（黄色led灯亮，红色led灯熄灭），回收尺锤至末端，按下停止按键（红色led灯亮，红色led灯熄灭），电机锁止。过程中当尺锤离开压载水液面后，电极传感器回路断开，蓝色led灯熄灭。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.船舶压载水高度测量仪，其特征在于：包括传感器锤、钢尺电缆、用于卷绕所述钢尺电缆的电缆尺盘、控制器和驱动所述电缆尺盘转动的驱动装置；所述传感器锤中设置有距离传感器，所述控制器包括中央处理器及与所述中央处理器连接的距离传感器处理电路，所述电缆尺盘上设置有导电滑环，所述钢尺电缆第一导线通路的一端与所述距离传感器相连，另一端通过所述导电滑环与所述距离传感器处理电路相连。

2.如权利要求1所述的船舶压载水高度测量仪，其特征在于：所述驱动装置包括步进电机，所述步进电机的驱动轴与所述电缆尺盘相连。

3.如权利要求1所述的船舶压载水高度测量仪，其特征在于：所述传感器锤中还设置有电极传感器，所述控制器包括与所述控制器连接的电极传感器处理电路，所述钢尺电缆第二导线通路的一端与所述电极传感器相连，另一端通过所述导电滑环与所述传感器处理电路相连。

4.如权利要求1所述的船舶压载水高度测量仪，其特征在于：所述控制器设置在控制箱中，所述控制箱外部设置有按键和显示屏，控制箱内部设置有与所述控制器相连的按键电路。

5.要求4所述的船舶压载水高度测量仪，其特征在于：所述控制箱外部设置有LED灯，控制箱内部设置有与所述控制器相连的LED灯驱动电路。

6.如权利要求4所述的船舶压载水高度测量仪，其特征在于：所述控制箱外部设置有蜂鸣器，控制箱内部设置有与所述控制器相连的蜂鸣器驱动电路。

7.如权利要求4所述的船舶压载水高度测量仪，其特征在于：所述控制箱内还设置有与所述控制器相连的时钟显示电路、环境温度检测电路、蓄电池电压检测电路或电机状态及转动速度显示电路中的一个或多个电路。

8.船舶压载水高度测量方法，其特征在于包括步骤：步骤1，首先测量出压载水液面到测量基准点的距离a；步骤2，然后测量出压载舱底部到测量基准点的距离b；步骤3，计算距离a与距离b的差值c，c=b-a，差值c即为压载舱中压载水的高度。