CN111649856A - 靠泊力监测系统、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种靠泊力监测系统、方法及存储介质，包括传感器单元、现场测控单元和中央控制单元；所述传感器单元包括设置在橡胶护舷的应力监测传感器，所述应力监测传感器与橡胶护舷相匹配，所述应力监测传感器用于获取预设位置的应力数据；所述现场测控单元连接传感器单元，并接收传感器单元传输的数据，根据传感器单元传输来的数据得到靠泊力信息；所述中央控制单元连接所述现场测控单元，并接收现场测控单元传输的靠泊力信息。本发明所述靠泊力监测系统可准确了解高桩码头在建设和运行过程中的变形、应力应变、桩周土体压力情况，为设计验证及码头健康安全运营提供依据。

Description

靠泊力监测系统、方法及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及智能监测技术领域，尤其涉及一种应用于码头的靠泊力监测系统、靠泊力监测方法及存储介质。

背景技术

由于码头是水运货品装卸运输的重要平台，码头结构安全状况直接影响到船舶停靠与货品装卸过程的安全性，及时获取码头结构的健康状态数据是保证码头生产运营安全的关键。

但由于码头服役的海洋环境条件恶劣，结构在承受较大工作荷载的同时，还经受着如大浪、风暴潮、台风等荷载的共同作用，同时由于受径流及潮汐的影响，泥沙在港池回淤，降低通航水深。

在这种服役环境下，码头极易出现损伤，导致结构整体抗力降低，引起码头结构的安全性降低。因此，开展护弦靠船力实施监测，可准确了解高桩码头在建设和运行过程中的变形、应力应变、桩周土体压力情况，为设计验证及码头健康安全运营提供依据。由于在施工条件下易受恶劣天气的影响，

因此，常规的人工施工监测具有一定的难度，工作量巨大，尤其在台风等恶劣天气到来时，并不具备驻守检测的条件，若采用自动化监测手段具有独到的优势，可在无人值守的条件下定时获取监测数据，这对于施工安全与质量都有着重要的意义。

通过对高桩码头靠船力实时监控系统的研发，可以实现靠船力的实时显示，方便对码头运行状况的实时监控与管理。当出现船舶超载停靠现象、存在大船停靠小码头现象以及船舶靠泊速度不满足码头的设计要求等对码头安全运营的不利情况时，可以实现及时发现、及时处理并实时监控的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种靠泊力监测系统，能够准确了解码头在建设和运行过程中的变形、应力应变、桩周土体压力情况。

本发明提供了一种靠泊力监测系统，包括传感器单元、现场测控单元和中央控制单元；所述传感器单元包括设置在橡胶护舷的应力监测传感器，所述应力监测传感器与橡胶护舷相匹配，所述应力监测传感器用于获取预设位置的应力数据；所述现场测控单元连接传感器单元，并接收传感器单元传输的数据，根据传感器单元传输来的数据得到靠泊力信息；所述中央控制单元连接所述现场测控单元，并接收现场测控单元传输的靠泊力信息。

本发明所述靠泊力监测系统的有益效果在于：可准确了解高桩码头在建设和运行过程中的变形、应力应变、桩周土体压力情况，为设计验证及码头健康安全运营提供依据；可在无人值守的条件下定时获取监测数据，可以实现靠船力的实时显示，方便对码头运行状况的实时监控与管理。当出现船舶超载停靠现象、存在大船停靠小码头现象以及船舶靠泊速度不满足码头的设计要求等对码头安全运营的不利情况时，可以实现及时发现、及时处理并实时监控的目标。

优选的，所述传感器安装在直径与橡胶护舷相同长度的圆管内的两侧。

优选的，现场测控单元由数据采集模块、微控制器、电源模块、通讯模块组成；所述数据采集模块接收传感器单元发送的应力数据，通过总线传输的方式上传到微控制器模块。

优选的，所述微控制器模块首先对定制的护舷的有效承压体积进行预测量；当船舶靠泊时，所述微控制器模块将弹性体的体积减少量与原来的体积之比称得出体积应力，再除以有效承压体积应变就等于体积模量，最后积分得出应力数据。

优选的，所述微控制器模块周期性或选择性的存储及传输到通讯模块；所述通讯模块用以将微处理器模块传输来的数据，通过无线的方式远程传输到中央控制单元；电源模块用于给传感器单元及现场测控单元提供稳定电源。

优选的，中央控制单元由数据服务处理模块和报警模块组成。

优选的，数据服务处理模块通过远程控制的方式向现场测控单元发送远程测控指令；所述送远程测控指令包括：远程设置现场测控单元的监控参数、远程监控现场测控单元的工作状态；若监测到靠泊力异常数据，发送报警信号到报警模块，提出报警并反映异常数据的具体信息。

本发明还提供了一种靠泊力监测方法，包括以下步骤：应力监测传感器用于获取预设位置的应力数据；现场测控单元接收传感器单元传输的数据，根据传感器单元传输来的数据得到靠泊力信息；中央控制单元接收现场测控单元传输的靠泊力信息。

本发明所述靠泊力监测方法的有益效果在于：可准确了解高桩码头在建设和运行过程中的变形、应力应变、桩周土体压力情况，为设计验证及码头健康安全运营提供依据；可在无人值守的条件下定时获取监测数据，可以实现靠船力的实时显示，方便对码头运行状况的实时监控与管理。当出现船舶超载停靠现象、存在大船停靠小码头现象以及船舶靠泊速度不满足码头的设计要求等对码头安全运营的不利情况时，可以实现及时发现、及时处理并实时监控的目标。

优选的，所述微控制器模块首先对定制的护舷的有效承压体积进行预测量；当船舶靠泊时，所述微控制器模块将弹性体的体积减少量与原来的体积之比称得出体积应力，再除以有效承压体积应变就等于体积模量，最后积分得出应力数据。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的方法。

附图说明

图1是本发明实施例一所述靠泊力监测系统的示意图；

图2是本发明实施例一所述应力监测传感器安装在圆管内的示意图；

图3是本发明实施例一所述应力监测传感器安装在圆管内的另一示意图；

图4是本发明实施例一所述应力监测传感器设置在橡胶护舷的示意图；

图5是本发明实施例二所述方法的流程图。

附图标记说明：

100、码头，101、橡胶护舷，102、应力监测传感器，103、圆管，104、底座，105、螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

如图1所示，本发明所述靠泊力监测系统，包括传感器单元、现场测控单元和中央控制单元。

如图4所示，传感器单元包括应力监测传感器，布设在码头橡胶护舷后，用以获取预设位置的应力数据。传感器单元包括在每个橡胶护舷后安装一个应力监测传感器，所需的传感器需要与橡胶护舷相匹配，且工作环境恶劣，对传感器的使用寿命有较高的要求。综合考虑码头运行条件，如图2、3所示，传感器应安装在直径与橡胶护舷相同长度为300mm的圆管内的两侧，并且在管内两侧分别布置传感器，形成对码头撞击力的实时监控。

现场测控单元由数据采集模块、微控制器模块、电源模块、通讯模块组成，数据采集模块用以接收传感器单元发送的应力数据，通过总线传输的方式上传到微控制器模块。微控制器模块用于将读取上来数据经过一定的算法或程序加以处理，首先对定制的护舷的有效承压体积进行预测量，当船舶靠泊时，将弹性体的体积减少量与原来的体积之比称得出体积应力，再除以有效承压体积应变就等于体积模量，最后积分得出应力数据。然后根据需要，微控制器模块周期性或选择性的存储及传输到通讯模块。通讯模块用以将微处理器模块传输来的数据，通过无线的方式远程传输到中央控制单元。电源模块用于给传感器单元及现场测控单元提供稳定电源。数据采集模块获取安装在基础结构上的传感器信号并可以通过通讯模块将数据以有线或无线方式传输至中央控制单元进行分析处理，既有数据远程传输功能，也具有本地数据存储功能，通讯模块类型可根据现场通讯资源进行选择，本系统设计时可以采用光纤通讯模式。

中央控制单元主要由数据服务处理模块和报警模块组成。数据服务处理模块可以通过远程控制的方式向现场测控单元发送远程测控指令，如远程设置现场测控单元的监控参数，如采样频率，通讯间隔等，也可以远程监控现场测控单元的工作状态。若监测到异常数据等，即可发送报警信号到报警模块，提出报警并反映异常数据的具体信息，以供现场工作人员及时发现问题和检修。

中央控制单元主要用于接收现场监测数据，根据监测数据判断是否响应超限报警，并发送监控指令等，通常安装在项目监控中心或机房，中央控制室的工作人员可以通过远程控制的方式向现场测控单元发送远程测控指令，既能远程设置现场测控单元的监控参数，如采样频率，通讯间隔等，也可以远程监控现场测控单元的工作状态。中央控制器通过光纤可连接多个码头基础结构的现场测控单元，且中央控制器可连接至互联网，形成基于Internet的远程测控网络，可把各种监控数据发布到Internet网络上，以及时图表和曲线的方式提供分析判断，通过与互联网结合，实现异地远程无线监控，具有远程控制和数据采集、故障监测、报警等功能。授权用户可以通过任意一台联网的计算机查看码头靠泊力监测的情况，实现用户和现场测控单元的远程交互。

由于施工现场在前期一般不具备交流供电的条件，本发明所述靠泊力监测系统可以采用太阳能供电系统与蓄电池相结合的供电方式，根据工程所处的地理位置和光照强度等特点，选择光伏组件的型号、参数以及蓄电池的容量，确保系统24小时供电。

本发明所述靠泊力监测系统解决了码头靠泊力监测困难的问题；该案系统结构较为简单，可靠性较高；实施难度较低，施工现场架设安装较为容易；

本实施例所述现场测控单元以通用计算设备的形式表现。现场测控单元的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理器，存储器，连接不同系统组件(包括存储器和处理器)的总线。

总线表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

现场测控单元典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被现场测控单元访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)和/或高速缓存存储器。现场测控单元可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质，通常称为“硬盘驱动器”。可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线相连。存储器可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块的程序/实用工具，可以存储在例如存储器中，这样的程序模块包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

现场测控单元也可以与一个或多个外部设备(例如键盘、指向设备、显示器等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该现场测控单元交互的设备通信，和/或与使得该现场测控单元能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口进行。并且，现场测控单元还可以通过网络适配器与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器通过总线与现场测控单元的其它模块通信。应当明白，可以结合现场测控单元使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器通过运行存储在存储器中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例二所提供的方法。

实施例二、

如图5所示，本发明还提供了一种靠泊力监测方法，包括以下步骤：

S101、应力监测传感器用于获取预设位置的应力数据。

S102、现场测控单元接收传感器单元传输的数据，根据传感器单元传输来的数据得到靠泊力信息。

微控制器模块用于将读取上来数据经过一定的算法或程序加以处理，首先对定制的护舷的有效承压体积进行预测量，当船舶靠泊时，将弹性体的体积减少量与原来的体积之比称得出体积应力，再除以有效承压体积应变就等于体积模量，最后积分得出应力数据。

微控制器模块周期性或选择性的存储及传输到通讯模块。通讯模块用以将微处理器模块传输来的数据，通过无线的方式远程传输到中央控制单元。

S103、中央控制单元接收现场测控单元传输的靠泊力信息。

中央控制单元主要用于接收现场监测数据，根据监测数据判断是否响应超限报警，并发送监控指令等，通常安装在项目监控中心或机房，中央控制室的工作人员可以通过远程控制的方式向现场测控单元发送远程测控指令，既能远程设置现场测控单元的监控参数，如采样频率，通讯间隔等，也可以远程监控现场测控单元的工作状态。中央控制器通过光纤可连接多个码头基础结构的现场测控单元，且中央控制器可连接至互联网，形成基于Internet的远程测控网络，可把各种监控数据发布到Internet网络上，以及时图表和曲线的方式提供分析判断，通过与互联网结合，实现异地远程无线监控，具有远程控制和数据采集、故障监测、报警等功能。授权用户可以通过任意一台联网的计算机查看码头靠泊力监测的情况，实现用户和现场测控单元的远程交互。

本发明所述靠泊力监测方法可准确了解高桩码头在建设和运行过程中的变形、应力应变、桩周土体压力情况，为设计验证及码头健康安全运营提供依据；可在无人值守的条件下定时获取监测数据，可以实现靠船力的实时显示，方便对码头运行状况的实时监控与管理。当出现船舶超载停靠现象、存在大船停靠小码头现象以及船舶靠泊速度不满足码头的设计要求等对码头安全运营的不利情况时，可以实现及时发现、及时处理并实时监控的目标。

实施例三

本发明实施例中提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行实施例二所述方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种靠泊力监测系统，其特征在于，

包括传感器单元、现场测控单元和中央控制单元；

所述传感器单元包括设置在橡胶护舷的应力监测传感器，所述应力监测传感器与橡胶护舷相匹配，所述应力监测传感器用于获取预设位置的应力数据；

所述现场测控单元连接传感器单元，并接收传感器单元传输的数据，根据传感器单元传输来的数据得到靠泊力信息；

所述中央控制单元连接所述现场测控单元，并接收现场测控单元传输的靠泊力信息。

2.根据权利要求1所述的靠泊力监测系统，其特征在于，

所述传感器安装在直径与橡胶护舷相同长度的圆管内的两侧。

3.根据权利要求2所述的靠泊力监测系统，其特征在于，

现场测控单元由数据采集模块、微控制器、电源模块、通讯模块组成；

所述数据采集模块接收传感器单元发送的应力数据，通过总线传输的方式上传到微控制器模块。

4.根据权利要求3所述的靠泊力监测系统，其特征在于，

所述微控制器模块首先对定制的护舷的有效承压体积进行预测量；

当船舶靠泊时，所述微控制器模块将弹性体的体积减少量与原来的体积之比称得出体积应力，再除以有效承压体积应变就等于体积模量，最后积分得出应力数据。

5.根据权利要求4所述的靠泊力监测系统，其特征在于，

所述微控制器模块周期性或选择性的存储及传输到通讯模块；

所述通讯模块用以将微处理器模块传输来的数据，通过无线的方式远程传输到中央控制单元；

电源模块用于给传感器单元及现场测控单元提供稳定电源。

6.根据权利要求5所述的靠泊力监测系统，其特征在于，中央控制单元由数据服务处理模块和报警模块组成。

7.根据权利要求6所述的靠泊力监测系统，其特征在于，

数据服务处理模块通过远程控制的方式向现场测控单元发送远程测控指令；

所述送远程测控指令包括：远程设置现场测控单元的监控参数、远程监控现场测控单元的工作状态；

若监测到靠泊力异常数据，发送报警信号到报警模块，提出报警并反映异常数据的具体信息。

8.一种靠泊力监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

应力监测传感器用于获取预设位置的应力数据；

现场测控单元接收传感器单元传输的数据，根据传感器单元传输来的数据得到靠泊力信息；

中央控制单元接收现场测控单元传输的靠泊力信息。

9.根据权利要求8所述的靠泊力监测方法，其特征在于，

所述微控制器模块首先对定制的护舷的有效承压体积进行预测量；

当船舶靠泊时，所述微控制器模块将弹性体的体积减少量与原来的体积之比称得出体积应力，再除以有效承压体积应变就等于体积模量，最后积分得出应力数据。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求8-9中任一所述的方法。

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