CN109987211A - 一种智能避碰系统的设备 - Google Patents

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周学仁
孙晓芒
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Abstract

本发明适用于船舶航行技术领域，提供了一种智能避碰系统的设备，包括信号输入组件，数据处理组件和数据执行组件，所述信号输入组件包括雷达AIS船舶自动识别器、激光测距仪和舵角反馈仪；所述数据处理组件包括EASCAS‑C控制器、连接器、直控连接端口和自控连接端口，所述信号输入组件包括雷达AIS船舶自动识别器、激光测距仪，通过设置AIS船舶自动识别器、激光测距仪和舵角反馈仪，当船只之间距离较近时，EASCAS‑C控制器向连接器发出抢舵控制信号，使连接器与直控连接端口连接，同时EASCAS‑C控制器生成相应的船舵控制信号，控制左转向电机液压泵、右转向电机液压泵的工作，实现对船舵的控制，以达到避让船只的目的。

Description

一种智能避碰系统的设备
技术领域
本发明属于船舶航行技术领域，尤其涉及一种智能避碰系统的设备。
背景技术
随着通信技术，物联网技术和人工智能技术的发展，特别是陆上无人驾驶技术的发展，E航海、智能船、无人船等概念已经成为海事领域最为前沿的研究课题。这些技术发展的目的就是将船员从枯燥的工作中解放出来。而在上述一系列智能概念中，智能化包括了从自动靠泊，自动装卸，自主航行等系列内容。
目前大多数船只都安装有自动舵，虽然可以保证船只可以按照指定航线行驶解放了驾驶人员的双手，但如果有其他船只或者障碍物阻挡住航线时，驾驶人员无法及时发现，导致未能及时避让，从而造成船只相撞等事故发生。
发明内容
本发明提供一种智能避碰系统的设备，旨在解决目前大多数船只都安装有自动舵，虽然可以保证船只可以按照指定航线行驶解放了驾驶人员的双手，但如果有其他船只或者障碍物阻挡住航线时，驾驶人员无法及时发现，导致未能及时避让，从而造成船只相撞等事故发生。
本发明是这样实现的，一种智能避碰系统的设备，包括信号输入组件，数据处理组件和数据执行组件，所述信号输入组件包括雷达AIS船舶自动识别器、激光测距仪和舵角反馈仪；
所述数据处理组件包括EASCAS-C控制器、连接器、直控连接端口和自控连接端口，所述信号输入组件包括雷达AIS船舶自动识别器、激光测距仪和舵角反馈仪均与所述EASCAS-C控制器电性连接，所述连接器与所述EASCAS-C 控制器电性连接，所述直控连接端口和自控连接端口均与所述连接器电性连接；
所述数据执行组件包括左转向电机液压泵、右转向电机液压泵、光报警装置和声报警装置，所述左转向电机液压泵和右转向电机液压泵均与所述所述直控连接端口和自控连接端口电性连接，所述光报警装置和声报警装置均与所述 EASCAS-C控制器电性连接。
本发明还提供优选的，所述EASCAS-C控制器的硬件接口包括串口输入接口、串口输出接口、DI输入接口、DO输出接口、AI输入接口、AO输出接口、 CAN输入接口、网口和施能开关。
本发明还提供优选的，所述雷达和AIS船舶自动识别器均通过串口输入接口与EASCAS-C控制器电性连接。
本发明还提供优选的，所述激光测距仪通过CAN输入接口与EASCAS-C 控制器电性连接，所述舵角反馈仪通过AI输入接口与所述EASCAS-C控制器电性连接，所述连接器通过串口输出接口和DO输出接口与所述EASCAS-C控制器电性连接。
本发明还提供优选的，所述光报警装置为爆闪灯，所述声报警装置为语音播报喇叭。
本发明还提供优选的，所述EASCAS-C控制器的运算周期不大于5s。
本发明还提供优选的，所述连接器为电压触发的电磁阀开关。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种智能避碰系统的设备，通过设置AIS船舶自动识别器、激光测距仪和舵角反馈仪，当船行驶航线上出现船只时AIS船舶自动识别器可以快速识别船只，同时激光测距仪可以与船只之间的距离，并将数据传输至EASCAS-C控制器中，由EASCAS-C控制器控制光报警装置和声报警装置工作，从而提醒附近船只和本船只上的船员，同时，当船只之间距离较近时，EASCAS-C控制器向连接器发出抢舵控制信号，使连接器与直控连接端口连接，同时EASCAS-C控制器生成相应的船舵控制信号，控制左转向电机液压泵、右转向电机液压泵的工作，实现对船舵的控制，以达到避让船只的目的。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明EASCAS-C控制器硬件接口结构示意图；
图3为本发明连接器原理框图；
图4为本发明电流式连接器原理框图；
图5为本发明串口连接器原理框图。
图中：1-信号输入组件、11-雷达、12-AIS船舶自动识别器、13-激光测距仪、14-舵角反馈仪、2-数据处理组件、21-EASCAS-C控制器、22-连接器、23- 直控连接端口、24-自控连接端口、3-数据执行组件、31-左转向电机液压泵、32- 右转向电机液压泵、33-光报警装置、34-声报警装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种智能避碰系统的设备，包括信号输入组件1，数据处理组件2和数据执行组件3，信号输入组件1包括雷达11、AIS船舶自动识别器12、激光测距仪13和舵角反馈仪14；
数据处理组件2包括EASCAS-C控制器21、连接器22、直控连接端口23 和自控连接端口24，信号输入组件1包括雷达11AIS船舶自动识别器12、激光测距仪13和舵角反馈仪14均与EASCAS-C控制器21电性连接，连接器22 与EASCAS-C控制器21电性连接，直控连接端口23和自控连接端口24均与连接器22电性连接；
数据执行组件3包括左转向电机液压泵31、右转向电机液压泵32、光报警装置33和声报警装置34，左转向电机液压泵31和右转向电机液压泵32均与直控连接端口23和自控连接端口24电性连接，光报警装置33和声报警装置 34均与EASCAS-C控制器21电性连接。
在本实施方式中，通过设置AIS船舶自动识别器12、激光测距仪13和舵角反馈仪14，当船行驶航线上出现船只时AIS船舶自动识别器12可以快速识别船只，同时激光测距仪13可以与船只之间的距离，并将数据传输至 EASCAS-C控制器21中，由EASCAS-C控制器21对输入的数据进行计算，进而产生相应的告警信号，并传输至光报警装置33和声报警装置34，从而控制光报警装置33和声报警装置34发出报警信号，以便于提醒附近船只和本船只上的船员，同时，当船只之间距离较近时，EASCAS-C控制器21向连接器22 发出抢舵控制信号，使连接器22断开与自控连接端口23的连接，并与直控连接端口22连接，同时EASCAS-C控制器21对AIS船舶自动识别器12、激光测距仪13输入的两船只之间的间距和舵角反馈仪14实时反馈的舵角方向进行计算，并生成相应的船舵控制信号，接着船舵控制信号通过连接器22和直控连接端口24传输至左转向电机液压泵31、右转向电机液压泵32，从而控制左转向电机液压泵31、右转向电机液压泵32的工作，实现对船舵的控制，以达到避让船只的目的，同时EASCAS-C控制器21应满足IEC60945edition 4电气通用要求、IEC61162-1edition5要求和IEC61162-450要求；同时需要满足GB/T 7094-2016船用设备振动测试和船舶和海上设施电气电子设备EMC测试，已到达在长期海上工作的要求。
进一步的，EASCAS-C控制器21的硬件接口包括串口输入接口、串口输出接口、DI输入接口、DO输出接口、AI输入接口、AO输出接口、CAN输入接口、网口和施能开关，雷达11和AIS船舶自动识别器12均通过串口输入接口与EASCAS-C控制器21电性连接，激光测距仪13通过CAN输入接口与 EASCAS-C控制器21电性连接，舵角反馈仪14通过AI输入接口与EASCAS-C 控制器21电性连接，连接器22通过串口输出接口和DO输出接口与EASCAS-C 控制器21电性连接。
在本实施方式中，其中串口输入接口用于AIS和RADAR的信息输入；另外一个是来自海图控制，该信号在正常状态下，是直接连接到自动舵，适应于控制自动舵的场景；串口输出接口用于跟自动舵的命令交互；DI输入接口一个用于是否开启功能，另一个用于自动舵电压控制信号，DO输出接口用于电压控制舵机电磁阀；AI输入接口用于电压控制舵机时的舵角反馈信息；AO输出接口用于电流控制舵机转向值，CAN输入接口用于激光测距仪的备用输入信号，网口用于为智能设备的备用接口，对应的当选择电流线路选择开关式的连接器即电流信号控制的连接器时，可以将该连接器与EASCAS-C控制器21上的AO输出接口连接，当接收到在收到来自EASCAS-C控制器21的抢舵信号后，电流线路选择开关式的连接器可以将原来的控制电流线路切断，接到来自 EASCAS-C控制器21的电流信号，从而实现对船舵的控制，同时也可以选用串口连接器直接对自动舵进行控制，只需将与自动舵连接的串口连接器与串口输出接口连接，使得串口连接器在接收到来自EASCAS-C控制器21的抢舵控制信号时，可以将自动舵原来的控制命令的来源强行更换为来自EASCAS-C控制器21的信号来源，使EASCAS-C控制器21可以直接控制船只的自动舵，以达到控制船只行驶的目的
进一步的，光报警装置31为爆闪灯，声报警装置34为语音播报喇叭。
在本实施方式中，爆闪灯可以的强光可有效提醒远处船只，同时容易引起船员的注意，语音播报喇叭可以播放预先录制的语音提醒信息，从而更有效的提醒附近船只和船员。
进一步的，EASCAS-C控制器11的运算周期不大于5s。
在本实施方式中，选用低运算周期的EASCAS-C控制器11可快速处理输入信息，从而及时生成控制信号，从而降低航行事故发生的概率。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，当船行驶航线上出现船只或其他障碍物时，AIS船舶自动识别器12可以快速识别船只，同时激光测距仪13可以与船只或障碍物之间的距离，并将数据传输至EASCAS-C控制器 21中，由EASCAS-C控制器21对输入的数据进行计算，进而产生相应的告警信息，并传输至光报警装置33和声报警装置34，从而控制光报警装置33和声报警装置34发出报警信号，以便于提醒附近船只和本船只上的船员，同时，当船只之间距或与障碍物之间的间距较近时，EASCAS-C控制器21向连接器22 发出抢舵控制信号，使连接器22与直控连接端口23连接，同时EASCAS-C控制器21对AIS船舶自动识别器12、激光测距仪13输入的两船只之间的间距或船只与障碍物之间的间距和舵角反馈仪14实时反馈的舵角方向信息进行计算，并生成相应的船舵控制信号，接着船舵控制信号通过连接器22和自控连接端口 24传输至左转向电机液压泵31、右转向电机液压泵32，从而控制左转向电机液压泵31、右转向电机液压泵32的工作，实现对船舵的控制，已达到避让船只的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能避碰系统的设备，其特征在于：包括信号输入组件(1)，数据处理组件(2)和数据执行组件(3)，所述信号输入组件(1)包括雷达(11)AIS船舶自动识别器(12)、激光测距仪(13)和舵角反馈仪(14)；
所述数据处理组件(2)包括EASCAS-C控制器(21)、连接器(22)、直控连接端口(23)和自控连接端口(24)，所述信号输入组件(1)包括雷达(11)AIS船舶自动识别器(12)、激光测距仪(13)和舵角反馈仪(14)均与所述EASCAS-C控制器(21)电性连接，所述连接器(22)与所述EASCAS-C控制器(21)电性连接，所述直控连接端口(23)和自控连接端口(24)均与所述连接器(22)电性连接；
所述数据执行组件(3)包括左转向电机液压泵(31)、右转向电机液压泵(32)、光报警装置(33)和声报警装置(34)，所述左转向电机液压泵(31)和右转向电机液压泵(32)均与所述所述直控连接端口(23)和自控连接端口(24)电性连接，所述光报警装置(33)和声报警装置(34)均与所述EASCAS-C控制器(21)电性连接。
2.如权利要求1所述的一种智能避碰系统的设备，其特征在于：所述EASCAS-C控制器(21)的硬件接口包括串口输入接口、串口输出接口、DI输入接口、DO输出接口、AI输入接口、AO输出接口、CAN输入接口、网口和施能开关。
3.如权利要求1所述的一种智能避碰系统的设备，其特征在于：所述雷达(11)和AIS船舶自动识别器(12)均通过串口输入接口与EASCAS-C控制器(21)电性连接。
4.如权利要求1所述的一种智能避碰系统的设备，其特征在于：所述激光测距仪(13)通过CAN输入接口与EASCAS-C控制器(21)电性连接，所述舵角反馈仪(14)通过AI输入接口与所述EASCAS-C控制器(21)电性连接，所述连接器(22)通过串口输出接口和DO输出接口与所述EASCAS-C控制器(21)电性连接。
5.如权利要求1所述的一种智能避碰系统的设备，其特征在于：所述光报警装置(31)为爆闪灯，所述声报警装置(34)为语音播报喇叭。
6.如权利要求1所述的一种智能避碰系统的设备，其特征在于：所述EASCAS-C控制器(11)的运算周期不大于5s。
7.如权利要求1所述的一种智能避碰系统的设备，其特征在于：所述连接器(22)为电压触发的电磁阀开关。
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