CN108627219A - 一种船闸自动检测船舶超载装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船闸自动检测船舶超载装置，它涉及船闸自动检测船舶超载技术领域；在船闸入口处放置高清摄像头，当高清摄像头检测有船舶即将进入船闸时自动打开船闸并记录船舶特征；通过高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；发明通过采用高清摄像头采集激光点，从而测出船舶各侧面多组顶面与水面之间的距离，在通过水面设置的浮力阀，采集水面距船闸底部的深度，最后通过水下激光测距仪测出船舶吃水线，从而计算获取吃水量，由于采集的图像清晰和采集的数据量全面，从而分析处理计算出的吃水量精度高；通过获取船舶的同一侧面上多个采样位置处的吃水量，求取船舶平均吃水量，既不需要考虑角度误差补偿也可以获取精确的吃水量。

Description

一种船闸自动检测船舶超载装置及方法

技术领域

本发明属于船闸自动检测船舶超载技术领域，具体涉及一种船闸自动检测船舶超载装置及方法。

背景技术

现今船闸在我们的生活中无处不在，但是普遍都只是最基本的确保船只通航作用，而在内河航道中，有些船舶驾驶员为了经济利益，使得船舶的实际吃水深度超过船闸维护水深，而不采取减载措施，由于没有有效的测量手段，导致执法困难，超载是目前船闸运行中最常见和最直接的安全威胁，给船闸带来严重威胁。

治理船舶超载问题的关键在于对船舶吃水进行检测，传统方式就是在船舶上设置吃水线，通过观测来判断船舶的吃水量，这种检测的方式单纯的依靠人力且可能被船东人为的修改，船舶吃水检测不准确。另一方面这种方式需要船舶停航进行检查，影响船舶的正常航行，极大降低通航效率，在船舶通过船闸时进行超载检测，能有效地提高工作效率又不影响船舶的正常航行，也能够保护船闸防止超载运行。

现有技术中，船舶超载检测方法主要有以下几种：

一、声呐测量技术：

声呐测量是一种安装在水下对水下物体测量的有效方法。目前主要应用在航道水下地形测量，水下障碍物，水下工程设施测量。目前主要有三种基于声呐船舶测量吃水动态监测方法：水底固定仰扫法、水底半浮仰扫法、水中固定侧扫法。但是目前国内对于声呐技术对船舶吃水进行检测方法与系统的研究很少，且声呐装置需要定期进行精度调试与维修，尤其安装在水底的设备经过长期使用会被垃圾淤泥等覆盖，需要定期清洁，影响船闸的通行效率。

通过船闸底部安装超声波设备测量并进行测量，得到的误差较大，安装费用较高，而且需要定期进行清理船闸底部的垃圾和设备校准，影响通行效率。

二、激光水位测量法：

该方法主要是利用激光测距仪，在床上以船体瓶边为基准面，在水面上放置一个反射装置，由于激光有光速不变形、方向性好的特点，能够检测船体主甲板到水面的距离，通过换算，计算出船舶吃水量。但是由于水的波浪可能导致数据不稳定，此外激光测距仪必须安装在船上，无法实现离船对船舶吃水进行检测。

三、基于图像处理的标记识别检测：

在船舶每个侧面上设置一条比例标记线；通过机载遥感器，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；根据水面船舶图像中比例标记线的宽度，获取与比例标记线实际宽度同一比例关系的水面船舶图像，从而确定船舶各侧面的单一水面船舶图像；根据船舶各侧面采样位置处的船舶顶面与水面之间的距离，确定船舶各侧面对应采样位置处的吃水量。该本发明通过采用机载遥感器采集船舶各侧面多组顶面与水面之间的距离，从而计算吃水量，即采用遥感技术和图像处理计算获取吃水量，由于采集的图像清晰和采集的数据量全面，从而分析处理计算出的吃水量精度高，但是当环境因素十分恶劣时，或者吃水线遭到损坏都将影响图像的识别，影响识别甚至出现算法的失效。

发明内容

为解决上述背景技术中所提到的问题，本发明的目的在于提供一种船闸自动检测船舶超载装置及方法。

本发明的一种船闸自动检测船舶超载装置，它包括在船闸入口处放置高清摄像头，当高清摄像头检测有船舶即将进入船闸时自动打开船闸并记录船舶特征；通过高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；其中，所述水面船舶图像包括：水面与船舶的交接线以及船舶的顶部；通过设置在水面的浮力阀测量水平面高度；通过设置在船闸上的激光测距仪进行测量船舶吃水线以上高度；在船闸侧壁水下设置专用激光测距仪，测量船舶水面以下高度，取变为船闸宽度前的最大值；高清摄像头采集水上激光测距仪产生的光点，检测是否达到船舶最高处，如果是就记录下此时的激光测距仪爬升高度；根据所得数据计算船舶高度值与船舶顶面与水面之间的距离，确定船舶各侧面对应采样位置处的吃水量；根据船舶各侧面所有采样位置处的吃水量，确定船舶平均吃水量；当通过计算检测到船舶没有超载后，自动打开船闸放行。

作为优选，所述船闸入口处的高清摄像头能够自动记录下船舶特征，在船闸的每个侧面上设置一个浮力阀，能够测量当前水深。

一种船闸自动检测船舶超载方法，它的检测方法为：

步骤S1：在船闸入口处放置高清摄像头，当检测到船舶要进入船闸时打开闸门并记录船舶特征；

步骤S2：在船闸的每个侧面上中下位置设置三个激光测距仪；激光测距仪横向设置在每个船舶侧面的中部；

步骤S3：通过船闸内高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；其中，水面船舶图像包括：水面与船舶的交接线，船舶的顶部摄像头聚光点；激光测距仪将会逐渐爬升至船舶最高点高度，一旦高清摄像头检测到激光点已经到达船舶最高点，激光测距仪将会停止爬升高度，并记录下此时距离水平面高度；

步骤S4：水下激光测距仪逐渐下降，直到测出的数据瞬间变化为船闸宽度为止，记录下此时的水深；由于水面波浪的影响会造成水平面高度测量数据会产生变化，因此将会连续采样十组数据进行平均化处理，得出最终数据，水下深度和船舶最高点测量数据高度都是基于水平面为基准面测量获得数据；

步骤S5：将所得到的数据进行算法运算得出船舶平均吃水量；

步骤S6：将船舶运算得出的吹水量与吃水量警戒值对比，如果对比结果中船舶各侧面所有采样位置处的吃水量大于吃水量警戒值的结果占20%-35%，则发出警报信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过采用高清摄像头采集激光点，从而测出船舶各侧面多组顶面与水面之间的距离，在通过水面设置的浮力阀，采集水面距船闸底部的深度，最后通过水下激光测距仪测出船舶吃水线，从而计算获取吃水量，由于采集的图像清晰和采集的数据量全面，从而分析处理计算出的吃水量精度高；进一步通过获取船舶的同一侧面上多个采样位置处的吃水量，从而求取船舶平均吃水量，既不需要考虑角度误差补偿也可以获取精确的吃水量。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的结构示意图。

图中：1-高清摄像头；2-水上激光测距仪及爬升导轨；3-浮力阀；4-水下激光测距仪及导轨。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

如图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种船闸自动检测船舶超载装置，它包括在船闸入口处放置高清摄像头，当高清摄像头检测有船舶即将进入船闸时自动打开船闸并记录船舶特征；通过高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；其中，所述水面船舶图像包括：水面与船舶的交接线以及船舶的顶部；通过设置在水面的浮力阀测量水平面高度；通过设置在船闸上的激光测距仪进行测量船舶吃水线以上高度；在船闸侧壁水下设置专用激光测距仪，测量船舶水面以下高度，取变为船闸宽度前的最大值；高清摄像头采集水上激光测距仪产生的光点，检测是否达到船舶最高处，如果是就记录下此时的激光测距仪爬升高度；根据所得数据计算船舶高度值与船舶顶面与水面之间的距离，确定船舶各侧面对应采样位置处的吃水量；根据船舶各侧面所有采样位置处的吃水量，确定船舶平均吃水量；当通过计算检测到船舶没有超载后，自动打开船闸放行。

作为优选，所述船闸入口处的高清摄像头能够自动记录下船舶特征，在船闸的每个侧面上设置一个浮力阀3，能够测量当前水深。

如图1所示，一种船闸自动检测船舶超载方法，它的检测方法为：

步骤S1：在船闸入口处放置高清摄像头1，当检测到船舶要进入船闸时打开闸门并记录船舶特征；

步骤S2：在船闸的每个侧面上中下位置设置三个激光测距仪；激光测距仪横向设置在每个船舶侧面的中部；其中包括水上激光测距仪及爬升导轨2、水下激光测距仪及导轨4、中部激光测距仪及导轨。

步骤S3：通过船闸内高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；其中，水面船舶图像包括：水面与船舶的交接线，船舶的顶部摄像头聚光点；激光测距仪将会逐渐爬升至船舶最高点高度，一旦高清摄像头检测到激光点已经到达船舶最高点，激光测距仪将会停止爬升高度，并记录下此时距离水平面高度。

步骤S4：水下激光测距仪逐渐下降，直到测出的数据瞬间变化为船闸宽度为止，记录下此时的水深。由于水面波浪的影响会造成水平面高度测量数据会产生变化，因此将会连续采样10组数据进行平均化处理，得出最终数据，水下深度和船舶最高点测量数据高度都是基于水平面为基准面测量获得数据。

步骤S5：将所得到的数据进行算法运算得出船舶平均吃水量。

步骤S6：将船舶运算得出的吹水量与吃水量警戒值对比，如果对比结果中船舶各侧面所有采样位置处的吃水量大于吃水量警戒值的结果占20%-35%，则发出警报信号。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种船闸自动检测船舶超载装置，其特征在于：它包括在船闸入口处放置高清摄像头，当高清摄像头检测有船舶即将进入船闸时自动打开船闸并记录船舶特征；通过高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；其中，所述水面船舶图像包括：水面与船舶的交接线以及船舶的顶部；通过设置在水面的浮力阀测量水平面高度；通过设置在船闸上的激光测距仪进行测量船舶吃水线以上高度；在船闸侧壁水下设置专用激光测距仪，测量船舶水面以下高度，取变为船闸宽度前的最大值；高清摄像头采集水上激光测距仪产生的光点，检测是否达到船舶最高处，如果是就记录下此时的激光测距仪爬升高度；根据所得数据计算船舶高度值与船舶顶面与水面之间的距离，确定船舶各侧面对应采样位置处的吃水量；根据船舶各侧面所有采样位置处的吃水量，确定船舶平均吃水量；当通过计算检测到船舶没有超载后，自动打开船闸放行；作为优选，所述船闸入口处的高清摄像头能够自动记录下船舶特征，在船闸的每个侧面上设置一个浮力阀，能够测量当前水深。

2.一种船闸自动检测船舶超载方法，其特征在于：它的检测方法为：

步骤S1：在船闸入口处放置高清摄像头，当检测到船舶要进入船闸时打开闸门并记录船舶特征；

步骤S2：在船闸的每个侧面上中下位置设置三个激光测距仪；激光测距仪横向设置在每个船舶侧面的中部；

步骤S3：通过船闸内高清摄像头，获取水面上方船舶各侧面的水面船舶图像；其中，水面船舶图像包括：水面与船舶的交接线，船舶的顶部摄像头聚光点；激光测距仪将会逐渐爬升至船舶最高点高度，一旦高清摄像头检测到激光点已经到达船舶最高点，激光测距仪将会停止爬升高度，并记录下此时距离水平面高度；

步骤S4：水下激光测距仪逐渐下降，直到测出的数据瞬间变化为船闸宽度为止，记录下此时的水深；由于水面波浪的影响会造成水平面高度测量数据会产生变化，因此将会连续采样十组数据进行平均化处理，得出最终数据，水下深度和船舶最高点测量数据高度都是基于水平面为基准面测量获得数据；

步骤S5：将所得到的数据进行算法运算得出船舶平均吃水量；

步骤S6：将船舶运算得出的吹水量与吃水量警戒值对比，如果对比结果中船舶各侧面所有采样位置处的吃水量大于吃水量警戒值的结果占20%-35%，则发出警报信号。