CN108181907A - 一种用于无人船停靠的智能码头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无人船停靠的智能码头，包括船库模块、控制中心、服务器和上位机；船库模块用于无人船停靠、无人船故障检查和无人船自主无线充电；控制中心用于识别并引导控制无人船进入船库模块，收集无人船的工作数据，上传无人船的工作数据至服务器并通过服务器接收上位机发送的指令，以及向无人船转发指令；上位机用于设置无人船的航线与水质检测任务并将设置的航线与水质检测任务通过指令由服务器转发到控制中心，以及访问服务器。与现有技术相比，本发明可对无人船进行自主充电，大大提高了无人船的续航能力，同时可进行工作数据收集，减少人员的操作节省了人力资源，提高效率的同时大大提高了无人船的可操作性。

Description

一种用于无人船停靠的智能码头

技术领域

本发明涉及智能码头领域，尤其是涉及一种用于无人船停靠的智能码头。

背景技术

由国家发改委、科技部、工信部制定的《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》中提出了到 2018 年，打造人工智能基础资源与创新平台，其中无人船赫然在列。无人船作为未来船舶发展的方向，无人船市场正在不断增长扩大，在未来具有很大的发展潜力。然而，目前对无人船的管理维护通常都是采用人为的方法，当无人船完成指定工作后通过人力将无人船打捞上岸再对其进行充电与维修。这种方法需要执行效率低同时消耗大量的人力资源，导致无人船的工作效率受到很大的限制。综上所述，还没有能克服以上缺点以满足无人船管理与维护的有效解决方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于无人船停靠的智能码头，能够为无人船提供停靠的智能码头，可对无人船进行自主充电，大大提高了无人船的续航能力，同时可进行工作数据收集，减少人员的操作节省了人力资源，提高效率的同时大大提高了无人船的可操作性，有效地对无人船进行管理维护。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于无人船停靠的智能码头，包括依次连接的船库模块、控制中心、服务器和上位机；

所述船库模块分别与码头入口航道和码头出口航道相连通，用于无人船停靠、无人船故障检查和无人船自主无线充电；

所述控制中心包括应用系统控制器，以及分别连接应用系统控制器的引导停靠模块和数据传输模块，所述引导停靠模块设于码头入口航道处，用于识别无人船进入船库模块的航行状态并上传至应用系统控制器，所述数据传输模块用于收集无人船的工作数据并上传至应用系统控制器，以及向无人船转发应用系统控制器的指令，所述应用系统控制器分别与船库模块和服务器连接，用于引导控制无人船进入船库模块，上传无人船的工作数据至服务器并通过服务器接收上位机发送的指令；

所述上位机用于设置无人船的航线与水质检测任务并将设置的航线与水质检测任务通过指令由服务器转发到控制中心，以及访问服务器获取无人船的工作数据。

所述船库模块包括船库，以及分别连接应用系统控制器的入口闸门、出口闸门、红外检测装置和无线充电装置，所述船库分别与码头入口航道和码头出口航道相连通，所述入口闸门设于船库与码头入口航道的连通处，所述出口闸门设于船库与码头出口航道的连通处，沿船行方向在入口闸门之前的码头入口航道上设置一红外检测装置，所述红外检测装置设置在沿船行方向在入口闸门之前的码头入口航道上，所述无线充电装置设置在船库上；

当无人船进入船库时，红外检测装置会检测到无人船并发送信号到应用系统控制器开启入口闸门；当无人船停靠完成后应用系统控制器开启无线充电装置对无人船进行充电并发出检测指令，无人船的船控模块接收到检测指令后对无人船进行故障检测，检测完成后返回相应的应答指令到应用系统控制器，应用系统控制器生成故障报表上传服务器供用户查看；应用系统控制器接收到水质检测任务信息后再次进行无人船故障检查，故障检查无误后开启出口闸门，无人船出港执行任务。

所述引导停靠模块包括分别连接应用系统控制器的激光雷达和深度摄像机，激光雷达和深度摄像机分别设置在码头入口航道上；

无人船的船控模块发出进港请求，应用系统控制器接到进港请求后开启激光雷达和深度摄像机，激光雷达获取无人船位置信息，深度摄像机识别无人船以及获取无人船周围环境信息，应用系统控制器根据无人船位置信息生成指令通过数据传输模块发送到船控模块，协同无人船上的GPS引导控制无人船进港。

所述数据传输模块包括分别连接应用系统控制器的图传信息无线通讯单元和数据信息无线通讯单元，当无人船进入船库模块后，无人船采集的图像数据经图传信息无线通讯单元上传至应用系统控制器，无人船采集的水质指标数据通过数据信息无线通讯单元上传至应用系统控制器，应用系统控制器经数据信息无线通讯单元向无人船发送指令。

所述上位机包括操作界面软件单元，上位机实时访问服务器，以查询无人船当前状态信息与无人船工作数据，操作界面软件单元用于设置无人船的航线与水质检测任务并通过服务器发送到应用系统控制器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1. 本发明智能码头采用激光雷达和深度摄像机协同定位导航可实现无人船精确停靠至船库。

2. 本发明智能码头设置数据信息无线通讯单元与应用系统控制器配合，可对无人船进行故障检测、数据传输、工作数据收集，减少人员的操作节省了人力资源，提高效率的同时大大提高了无人船的可操作性，同时可运用无线充电装置对无人船进行自主充电，大大提高了无人船的续航能力。

3. 上位机设置操作界面软件单元，具有很好的人机界面，可有效提高人机交互方式。

4. 设计了智能码头内各功能单元之间的紧密配合关系，适用于大量无人船的有序控制，在无人船控制领域上具有重要意义。

5. 分别设置图传信息无线通讯单元、数据信息无线通讯单元，将图像信息与指令数据分通道传输，保证信息传输的实时性与稳定性，减少相互干扰。

附图说明

图1为本发明智能码头的结构示意图。

图中，1-激光雷达，2-深度摄像机，3-图传信息无线通讯单元，4-数据信息无线通讯单元，5-应用系统控制器，6-服务器，7-入口闸门，8-出口闸门，9-红外检测装置，10-无线充电装置，11-船库，12-以太网，13-上位机，14-船控模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种用于无人船停靠的智能码头，包括船库模块、控制中心、服务器6和上位机13，船库模块包括船库11、入口闸门7、出口闸门8、红外检测装置9和无线充电装置10，控制中心包括应用系统控制器5、激光雷达1、深度摄像机2、图传信息无线通讯单元3和数据信息无线通讯单元4，船库11分别与码头入口航道和码头出口航道相连通，入口闸门7设于船库11与码头入口航道的连通处，出口闸门8设于船库11与码头出口航道的连通处，沿船行方向在入口闸门7之前的码头入口航道上设置一红外检测装置9，红外检测装置9设置在沿船行方向在入口闸门7之前的码头入口航道上，无线充电装置10设置在船库11的岸边并与停靠后无人船的无线充电接口对齐，激光雷达1和深度摄像机2分别设置在码头入口航道上，应用系统控制器5分别连接入口闸门7、出口闸门8、红外检测装置9、无线充电装置10、激光雷达1、深度摄像机2、图传信息无线通讯单元3、数据信息无线通讯单元4和服务器6，激光雷达1和深度摄像机2构成引导停靠模块，图传信息无线通讯单元3、数据信息无线通讯单元4构成数据传输模块，上位机13包括操作界面软件单元，本实施例中上位机13采用用户PC机，在码头出口航道上还可设置一与出口阀门对应的红外检测装置9。

船库模块用于无人船停靠、无人船故障检查和无人船自主无线充电；控制中心可识别无人船进入船库模块的航行状态（包括位置信息和周围环境信息）并引导控制无人船进入船库模块实现精确停靠，进行无人船工作数据如图像数据、水质指标等数据的收集并上传至服务器6，同时控制中心通过服务器6接收上位机13发送的指令；上位机13可通过操作界面软件单元设置无人船的航线与水质检测任务发送到控制中心，并且可以访问服务器6获取无人船工作数据。

该智能码头的具体工作过程如下：

1）当无人船接近码头时，无人船的船控模块14发出进港请求，应用系统控制器5接到进港请求的信号后开启激光雷达1和深度摄像机2，激光雷达1获取无人船位置信息，深度摄像机2识别无人船以及获取无人船周围环境信息，应用系统控制器5根据无人船位置信息生成控制指令通过数据信息无线通讯单元4发送到船控模块14，协同无人船上的GPS引导控制无人船进港，以实现精确停靠。

2）当无人船进入船库11时，红外检测装置9会检测到无人船并发送信号到控制中心的应用系统控制器5开启入口闸门7。

3）当无人船停靠在船库11后，应用系统控制器5开启无线充电装置10对无人船进行充电并通过数据信息无线通讯单元4发出检测指令，无人船的船控模块14接收到检测指令后对无人船进行故障检测，检测完成后返回相应的应答指令到应用系统控制器5，应用系统控制器5生成故障报表并通过USB接口上传服务器6供用户查看。

无人船采集的图像数据经图传信息无线通讯单元3上传至应用系统控制器5，无人船采集的水质指标等数据通过数据信息无线通讯单元4上传至应用系统控制器5，应用系统控制器5通过USB接口上传数据至服务器6。

4）上位机13通过以太网12实时访问服务器6，以查询无人船当前状态信息与无人船工作数据，用户通过操作界面软件单元设置无人船的航线与水质检测等任务，并通过服务器6发送到应用系统控制器5，应用系统控制器5接收到水质检测任务信息后再次进行无人船故障检查，故障检查无误后开启出口闸门8，无人船出港进行新一轮的航行任务。

Claims (5)

1.一种用于无人船停靠的智能码头，其特征在于，包括依次连接的船库模块、控制中心、服务器（6）和上位机（13）；

所述船库模块分别与码头入口航道和码头出口航道相连通，用于无人船停靠、无人船故障检查和无人船自主无线充电；

所述控制中心包括应用系统控制器（5），以及分别连接应用系统控制器（5）的引导停靠模块和数据传输模块，所述引导停靠模块设于码头入口航道处，用于识别无人船进入船库模块的航行状态并上传至应用系统控制器（5），所述数据传输模块用于收集无人船的工作数据并上传至应用系统控制器（5），以及向无人船转发应用系统控制器（5）的指令，所述应用系统控制器（5）分别与船库模块和服务器（6）连接，用于引导控制无人船进入船库模块，上传无人船的工作数据至服务器（6）并通过服务器（6）接收上位机（13）发送的指令；

所述上位机（13）用于设置无人船的航线与水质检测任务并将设置的航线与水质检测任务通过指令由服务器（6）转发到控制中心，以及访问服务器（6）获取无人船的工作数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人船停靠的智能码头，其特征在于，所述船库模块包括船库（11），以及分别连接应用系统控制器（5）的入口闸门（7）、出口闸门（8）、红外检测装置（9）和无线充电装置（10），所述船库（11）分别与码头入口航道和码头出口航道相连通，所述入口闸门（7）设于船库（11）与码头入口航道的连通处，所述出口闸门（8）设于船库（11）与码头出口航道的连通处，沿船行方向在入口闸门（7）之前的码头入口航道上设置一红外检测装置（9），所述红外检测装置（9）设置在沿船行方向在入口闸门（7）之前的码头入口航道上，所述无线充电装置（10）设置在船库（11）上；

当无人船进入船库（11）时，红外检测装置（9）会检测到无人船并发送信号到应用系统控制器（5）开启入口闸门（7）；当无人船停靠完成后应用系统控制器（5）开启无线充电装置（10）对无人船进行充电并发出检测指令，无人船的船控模块（14）接收到检测指令后对无人船进行故障检测，检测完成后返回相应的应答指令到应用系统控制器（5），应用系统控制器（5）生成故障报表上传服务器（6）供用户查看；应用系统控制器（5）接收到水质检测任务信息后再次进行无人船故障检查，故障检查无误后开启出口闸门（8），无人船出港执行任务。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人船停靠的智能码头，其特征在于，所述引导停靠模块包括分别连接应用系统控制器（5）的激光雷达（1）和深度摄像机（2），激光雷达（1）和深度摄像机（2）分别设置在码头入口航道上；

无人船的船控模块（14）发出进港请求，应用系统控制器（5）接到进港请求后开启激光雷达（1）和深度摄像机（2），激光雷达（1）获取无人船位置信息，深度摄像机（2）识别无人船以及获取无人船周围环境信息，应用系统控制器（5）根据无人船位置信息生成指令通过数据传输模块发送到船控模块（14），协同无人船上的GPS引导控制无人船进港。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人船停靠的智能码头，其特征在于，所述数据传输模块包括分别连接应用系统控制器（5）的图传信息无线通讯单元（3）和数据信息无线通讯单元（4），当无人船进入船库模块后，无人船采集的图像数据经图传信息无线通讯单元（3）上传至应用系统控制器（5），无人船采集的水质指标数据通过数据信息无线通讯单元（4）上传至应用系统控制器（5），应用系统控制器（5）经数据信息无线通讯单元（4）向无人船发送指令。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人船停靠的智能码头，其特征在于，所述上位机（13）包括操作界面软件单元，上位机（13）实时访问服务器（6），以查询无人船当前状态信息与无人船工作数据，操作界面软件单元用于设置无人船的航线与水质检测任务并通过服务器（6）发送到应用系统控制器（5）。