CN111071399B

CN111071399B - 一种智能驳船系统

Info

Publication number: CN111071399B
Application number: CN201911391906.XA
Authority: CN
Inventors: 秦江涛; 李子时
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: CN111071399A

Abstract

本发明公开了一种智能驳船系统，包括第一锁固装置、多个智能驳船、监控中心，每个智能驳船均包括驳船船体、动力装置、定位识别装置、第二锁固装置及控制装置；监控中心用于获取驳船船体的待停泊位置及当前停泊位置，并向控制装置发送控制命令；控制装置用于根据控制命令控制第二锁固装置、定位识别装置、动力装置工作以使得智能驳船由当前停泊位置解锁并航行至待停泊位置锁固。本发明通过在智能驳船上设置可短途航行的动力装置以用于驱动驳船船体在锚地与泊位之间往返运动，并采用监控中心与控制装置的配合以实现智能驳船的无人化航行，且其能够配合泊位上的第一锁固装置和驳船船体上的第二锁固装置实现锚地的自动编队和泊位的自动停靠。

Description

一种智能驳船系统

技术领域

本发明涉及水上运输工具，尤其是涉及一种智能驳船系统。

背景技术

目前，驳船主要应用于内河的货物运输，主要分为分节驳顶推运输和机动船顶推船组运输两种。分节驳顶推运输将货船的动力部分和载货部分分开，形成推船和驳船两部分，机动船顶推运输则是介于普通货船和驳船队之间的运输方式，尽管驳船队运输有众多优点，包括运货大、能耗低，运营费用低、建造成本低、劳动生产率高，同时具备大吨位船舶的经济性和小吨位船的灵活性。

但是，内河驳船队运输仍然存在较多缺陷，由于驳船不具备动力，因此船队到达锚地后，需要拖船将驳船送至码头进行装卸，而装卸完成后则再由拖船将其拖至锚地编队，其需要拖船配合，导致整体效率不高，且其编队难度大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种智能驳船系统。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种智能驳船系统，包括：

第一锁固装置，其铺设于泊位边缘；

多个智能驳船，每个所述智能驳船均包括一驳船船体、一用于驱动所述驳船船体航行的动力装置、一用于对驳船船体进行定位并对其航行信息进行识别的定位识别装置、一设于所述驳船船体左舷和右舷并能够配合锁固于其相邻驳船船体和第一锁固装置的第二锁固装置、及一控制装置；

监控中心，其与所述控制装置无线通信连接，用于获取驳船船体的待停泊位置及当前停泊位置，并向控制装置发送控制命令；

所述控制装置用于根据所述控制命令控制第二锁固装置、定位识别装置、动力装置工作以使得智能驳船由当前停泊位置解锁并航行至待停泊位置锁固。

与现有技术相比，本发明通过在智能驳船上设置可短途航行的动力装置以用于驱动驳船船体在锚地与泊位之间往返运动，并采用监控中心与控制装置的配合以实现智能驳船的无人化航行，且其能够配合泊位上的第一锁固装置和驳船船体上的第二锁固装置实现锚地的自动编队和泊位的自动停靠。

附图说明

图1是本发明的智能驳船系统的编队示意图；

图2是本发明的泊位靠泊示意图；

图3是本发明的智能驳船的结构示意图；

图4是本发明的图3的A部放大图；

图5是本发明的智能驳船系统的控制框图。

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，本发明提供了一种智能驳船系统，包括至少一个动力船10、多个智能驳船20、第一锁固装置30、监控中心40，本实施例的动力船10用于为多个智能驳船20依次锁固形成的船队提供动力，第一锁固装置30一般可均匀铺设于泊位边缘，以便于与智能驳船20配合实现智能驳船20的锁固，而监控中心40与多个智能驳船20无线通信连接，以向智能驳船20发出命令，以便于智能驳船20根据命令在锚地与泊位之间智能化、无人化自动航行。可以理解的是，本实施例中在锚地与泊位之间无人化航行可以是由锚地航行至泊位出停泊，也可以是由泊位处航行至锚地并与其它智能驳船20编队。

本实施例动力船10与现有的常规驳船运输中的顶推轮基本相同，动力船10的数量可根据实际智能驳船20编队的需求自行设置，一般动力船10为一个，当一个动力船10动力不足，可根据需要采用二个、三个或更多个，其与现有的常规方式大致相同，故不作赘述。

如图3、图5所示，本实施例每个所述智能驳船20均包括一驳船船体21、一用于驱动所述驳船船体21航行的动力装置22、一用于对驳船船体21进行定位并对其航行信息进行识别的定位识别装置23、一设于所述驳船船体21左舷和右舷并能够配合锁固于其相邻驳船船体21和第一锁固装置30的第二锁固装置24及一控制装置25；由于本实施例的驳船船体21需要安装动力装置22，以实现驳船船体21在锚地和泊位之间进行短距离的航行，而现有的驳船的船体结构并不太适合加装动力，故本实施例可对驳船船体21的首位两端的线型进行调整，例如，可将驳船船体21首位两端的线型的调整至与现有的内河货船大致相同。

而为了实现智能驳船20在锚地与泊位之间的无人化智能航行，本实施例可通过定位识别装置23对驳船船体21进行实时定位，并采集驳船船体21的航行信息，以便于控制装置25根据监控中心40发出的控制命令控制第二锁固装置24、定位识别装置23、动力装置22工作以使得智能驳船20由当前停泊位置解锁并航行至待停泊位置锁固。

如图5所示，监控中心40与多个智能驳船20的控制装置25无线通信连接，当智能驳船20的船队达到锚地后，根据港口的装卸计划可调配出对应的泊位以用于智能驳船20的其中一个或多个进行装卸作业，而港口的装卸计划可对应的发送至监控中心40，监控中心40根据装卸计划获取驳船船体21的待停泊位置，也即港口所对应的泊位位置，同时，定位识别装置23对驳船船体21进行实时定位以得到驳船船体21的当前停泊位置，并通过控制装置25发送给监控中心40，监控中心40根据驳船船体21的待停泊位置和当前停泊位置形成由当前停泊位置航行至待停泊位置的航行控制命令；控制装置25得到上述控制命令后，先控制第二锁固装置24解锁，同时根据定位识别装置23的实时定位信息和航行信息控制动力装置22工作，以实现智能驳船20由当前停泊位置解锁并航行至待停泊位置锁固，进而便于港口对该智能驳船20进行装卸作业。

如图3所示，由于本实施例的动力装置22仅仅用于锚地与泊位之间短距离航行，故本实施例动力装置22可采用电力驱动即可，具体来说，本实施例所述动力装置22包括一推进器22a、一用于驱动所述推进器22a转动的电机22b、一用于为所述电机22b供电的动力电池22c及一用于为所述动力电池22c充电的充电器22d，而为了便于驳船船体21的驱动及方向的调整，本实施例推进器22a可采用全回转推进器22a，对应的可在驳船船体21的船头设置喷水式推进器22a以配合全回转推进器22a，进而便于驳船船体21的调整。本实施例通过电机22b直接驱动推进器22a，可简化整个动力装置22的体积和复杂程度，且由于是短距离航行，故对动力电池22c的要求并不高，且当停靠泊位或与其他智能驳船20编队后，可通过泊位处的电箱充电或动力船10进行充电

如图5所示，为了保证智能驳船20无人航行的安全性，所述定位识别装置23至少包括一用于获取所述驳船船体21的当前位置的定位模块21a、一用于获取所述驳船船体21的实时航行速度的速度传感器21b、一用于获取所述驳船船体21的远处障碍物位置和距离的连续波雷达传感器21c、一用于获取驳船船体21的附近障碍物位置和距离的激光扫描传感器21d和/或摄像机21e，也即，智能驳船20在由锚地向泊位或泊位向锚地航行的过程中，定位模块21a可实时定位驳船船体21的当前位置，其可通过现有的GPS定位和/或北斗定位系统实现，具体来说，通过卫星信号发送至GPS定位和/或北斗定位系统的接收器，然后通过GPRS通讯模块发送至控制装置25；速度传感器21b可实时监测驳船船体21的实时航行速度，连续波雷达传感器21c主要用于对驳船船体21较远处的障碍物的位置和距离进行监测，例如1公里外的障碍物，其实质上主要对泊位与锚地之间的其他船舶进行检测，以便于智能驳船20对其他船舶提前进行避让，同时当即将到达待停泊位置时，便于控制智能驳船20实时降低航速；而激光扫描传感器21d和/或摄像机21e则可对驳船船体21附近的障碍物的位置和速度，当驳船船体21到达待停泊位置附近，需要以较慢的速度在泊位停泊或在锚地与其他智能驳船20配合编队，而本实施例激光扫描传感器21d和/或摄像机21e可实时采集驳船船体21附近泊位的信息或附近其他智能驳船20的信息，以便于驳船船体21更好向泊位或其他智能驳船20靠拢。

同时，本实施例所述控制装置25包括一信息采集模块25a及一控制模块25b，所述信息采集模块25a用于采集所述定位识别装置23获取的定位信息和航行信息，所述控制模块25b用于根据定位信息、航行信息及待停泊位置规划航行线路，并控制所述动力装置22按规划的航行线路输出动力。其中，本实施例所述定位信息至少包括驳船船体21的当前位置，当然，定位信息可以包含当前位置与待停泊位置的距离；本实施例所述航行信息至少包括驳船船体21的实时航行速度、实时航行方向、远处障碍物位置和距离、附近障碍物位置和距离，同时，航行信息也可包括一些其他的相关信息，以便于更好的监测驳船船体21当前的航行情况。

本实施例智能驳船20在泊位和锚地之间具体航行时，控制模块25b首先根据驳船船体21的当前位置、航行信息及待停泊位置规划一条航行线路，并根据控制所述动力装置22按规划的航行线路输出动力，具体来说，其根据驳船船体21的当前位置、远处障碍物的位置、附近障碍物的位置以及待停泊位置规划一条不会触碰到障碍物的航行线路，然后控制动力装置22作用以控制驳船船体21按规划好的航行线路航行即可。实际航行中，由于存在其他船舶进入或影响规划好的航行线路，故本实施例连续波雷达传感器21c可实时对远处障碍物进行监测，一旦发现远处障碍物的位置及其对应的速度可能进入航行线路设定范围内，则控制模块25b可对规划好的航行线路进行调整，以避开该障碍物，保证航行安全。

本实施例所述控制装置25还包括一锁固模块25c，其用于当控制模块25b规划航行线路后控制第二锁固装置24解锁，并在驳船船体21航行至待停泊位置时控制第二锁固装置24锁固。具体来说，本实施例的第二锚固装置可采用电磁铁，同时每个驳船船体21上设置对应吸附块，当智能驳船20进行编队时，可通过其中一个智能驳船20上的第二锁固装置24吸附于其相邻的智能驳船20的吸附块上以实现两个智能驳船20的锁固，当然，也可通过两个智能驳船20上的第二锁固装置24对应的吸附实现编队，即其中一个智能驳船20上的第二锁固装置24与其相邻的智能驳船20上的第二锁固装置24对应吸附，该种情况下，在进行解锁和锁固时需要控制相邻的两个智能驳船20上的第二锁固装置24同时解锁或锁固；对应的，第一锁固装置30可以是吸附块，也可以是与第二锁固装置24配合的电磁铁，当第一锁固装置30是吸附块时，靠泊时直接控制第二锁固装置24吸附泊位上的第一锁固装置30即可，当第二锁固装置24为电磁铁时，靠泊时可通过控制第二锁固装置24吸附第一锁固装置30，然后由港口上的操作人员控制第一锁固装置30对应吸附第二锁固装置24，也可在靠泊时同时控制第二锁固装置24和第一锁固装置30作用以便于二者同时对应吸附。可以理解的是，本实施例也可在驳船船体21的首位设置第二锁固装置24，以增加其与泊位或其他驳船船体21锁固的稳定性。此外，在实际应用时，也可在动力船10上设置与第二锁固装置24配合的电磁铁和/或吸附块，以便于动力船10与驳船船体21之间的自动锁固。由于本实施例的第二锁固装置24和第一锁固装置30均可通过电磁铁的方式实现锁固，故本实施例锁固模块25c可根据控制模块25b的电信号控制第二锁固装置24电通断以实现第二锁固装置24的锁固和解锁，当两个相邻的智能驳船20上的第二锁固装置24配合锁固时，则其中一个待锁固的智能驳船20上的控制模块25b可将锁固信号发送至监控中心40，该监控中心40向其相邻的智能驳船20上的控制模块25b发出锁固信号，从而实现相邻两个智能驳船20上的第二锁固装置24同时产生吸附力以同步锁固。

实际装卸作业时，依靠第一锁固装置30和第二锁固装置24的电磁铁吸附方式稳定性较差，故本实施例可设置一锁固报警模块25d，当智能驳船20在锚地或泊位停靠好后，其发出报警信息，该报警信息可由控制模块25b发送至监控中心40，以便于监控中心40将该报警信息发送至对应港口的调度中心，而调度中心可安排人力至对应泊位处通过机械方式锁固，例如将智能驳船20上的缆绳套设在泊位处的锚桩上，当然，也可采用其他的锁固方式；同时，该锁固报警模块25d也可直接发出声光报警，以便于泊位处的工作人员或智能驳船20船队上的工作人员知晓该智能驳船20已停靠，可采用人工方式进行锁固。

如图4、图5所示，为了便于智能驳船20在泊位和锚地的停靠和编队，本实施例所述智能驳船20还包括一自动锚停机构26，所述自动锚停机构26包括铰链盘26a、一用于控制所述铰链盘26a转动的卷扬机26b、一用于锁紧所述铰链盘26a的锁紧机构26c、一用于检测锚链的受力信息的拉力传感器26d、一用于检测锚链的位置信息的限位开关26e，所述控制装置25还包括一用于采集所述锚链的受力信息和位置信息的数据采集模块25e，所述控制模块25b还用于根据驳船船体21的实时航行速度、实时航行方向、附近障碍物位置和距离、锚链的受力信息和位置信息控制所述驳船船体21的锚停。具体来说，当智能驳船20靠近泊位或靠近其他智能驳船20编队时，控制模块25b控制卷扬机26b工作，卷扬机26b控制铰链盘26a转动，铰链盘26a上的锚链在其自由端的锚的重力作用下落入水中，而当锚落至水底时可一定程度锚固在水底以对驳船船体21产生阻力，进而降低驳船船体21的航行速度；其中，而当拉力传感器26d检测的拉力大于设定值时，则说明锚及部分锚链已落至水底，则控制模块25b可控制锁紧机构26c将铰链盘26a锁紧，而当驳船船体21的航行速度降低至设定值以下时，则控制模块25b控制开启锁紧机构26c并控制卷扬机26b转动以使得铰链盘26a将锚链由水中拉出。需要说明的是，本实施例的卷扬机26b为本领域常规的电动式卷扬设备，而锁紧机构26c为本领域常规的液压式自锁设备，其均可通过控制模块25b发出的电信号以实现卷扬机26b的正反转以及锁紧机构26c的启停。

当智能驳船20停靠在泊位后，抓斗卸货机的TPS扫描系统扫描驳船上的货物，扫描后将信息传送到控制室，抓斗根据指令进行卸货，将货物从船上卸到传送带上，以将货物输送堆场；也可由皮带式自动装货机直接将堆场的货物输送智能驳船20上。

本发明通过在智能驳船上设置可短途航行的动力装置以用于驱动驳船船体在锚地与泊位之间往返运动，并采用监控中心与控制装置的配合以实现智能驳船的无人化航行，且其能够配合泊位上的第一锁固装置和驳船船体上的第二锁固装置实现锚地的自动编队和泊位的自动停靠。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种智能驳船系统，其特征在于，包括：

第一锁固装置，其铺设于泊位边缘；

所述控制装置包括一信息采集模块及一控制模块，所述信息采集模块用于采集所述定位识别装置获取的定位信息和航行信息，所述控制模块用于根据定位信息、航行信息及待停泊位置规划航行线路，并控制所述动力装置按规划的航行线路输出动力；

所述控制装置还包括一锁固模块，其用于当控制模块规划航行线路后控制第二锁固装置解锁，并在驳船船体航行至待停泊位置时控制第二锁固装置锁固。

2.根据权利要求1所述的智能驳船系统，其特征在于，所述定位信息至少包括驳船船体的当前位置，所述航行信息至少包括驳船船体的实时航行速度、实时航行方向、远处障碍物位置和距离、附近障碍物位置和距离。

3.根据权利要求2所述的智能驳船系统，其特征在于，所述定位识别装置至少包括一用于获取所述驳船船体的当前位置的定位模块、一用于获取所述驳船船体的实时航行速度的速度传感器、一用于获取所述驳船船体的远处障碍物位置和距离的连续波雷达传感器、一用于获取驳船船体的附近障碍物位置和距离的激光扫描传感器和/或摄像机。

4.根据权利要求1所述的智能驳船系统，其特征在于，所述智能驳船还包括一自动锚停机构，所述自动锚停机构包括铰链盘、一用于控制所述铰链盘转动的卷扬机、一用于锁紧所述铰链盘的锁紧机构、一用于检测锚链的受力信息的拉力传感器、一用于检测锚链的位置信息的限位开关，所述控制装置还包括一用于采集所述锚链的受力信息和位置信息的数据采集模块，所述控制模块还用于根据驳船船体的实时航行速度、实时航行方向、附近障碍物位置和距离、锚链的受力信息和位置信息控制所述驳船船体的锚停。

5.根据权利要求1所述的智能驳船系统，其特征在于，所述智能驳船系统还包括至少一个动力船，其用于为多个智能驳船依次锁固形成的船队提供动力。

6.根据权利要求1所述的智能驳船系统，其特征在于，所述动力装置包括一推进器、一用于驱动所述推进器转动的电机、一用于为所述电机供电的动力电池及一用于为所述动力电池充电的充电器。