CN111661266A - 一种便携式船舶水尺读取系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式船舶水尺读取系统，包括数据采集单元、数据接收器和计算机，所述数据采集单元包括通信箱、浮球、浮杆、角度传感器，所述通信箱通过磁吸式靠贴组件固定在水面以上船壳上，所述浮杆一端和通信箱铰接，另一端固定浮球，所述浮球浮于水面，所述角度传感器固定在浮杆上半部分，所述通信箱内部设有通信模块和电源，所述电源、通信模块、角度传感器、数据接收器和计算机电连接。本发明的一种便携式船舶水尺读取系统及方法测量出来的数据的测量精度优于人工观测吃水。且本发明除初次需要人工将其安装在水面以上船壳的一定位置外，在一定时间的装卸作业中，可以免除多次人工放艇或者放软梯进行吃水观测，提高读取效率，节约时间。

Description

一种便携式船舶水尺读取系统及方法

技术领域

本发明涉及船舶水尺技术领域，具体涉及一种便携式船舶水尺读取系统及方法。

背景技术

随着国内国际形势的快速变化，我国对于资源性大宗散货进口量急速上 升。水尺计重中影响计量准确性的一个重要因素是船舶六面吃水数值的读取。

目前的船舶水尺读取方法主要是靠人工多次放艇或者放软梯到水尺刻度附近去看，这样不仅费力费时，也不安全。采用本设计的水尺读取仪，可以在装卸货后期，一次性安装到位，就可以在船舶办公室电脑上实时读取精确的数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式船舶水尺读取系统及方法来解决现有技术中的船舶水尺读取方法主要靠人工多次放艇或者放软梯到水尺刻度附近去看而导致的不仅费力费时，也不安全的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：提供一种便携式船舶水尺读取系统，其创新点在于：包括数据采集单元、数据接收器和计算机，所述数据采集单元包括通信箱、浮球、浮杆、角度传感器，所述通信箱通过磁吸式靠贴组件固定在水面以上船壳上，所述浮杆一端和通信箱铰接，另一端固定浮球，所述浮球浮于水面，所述角度传感器固定在浮杆上半部分，所述通信箱内部设有通信模块和电源，所述电源、通信模块、角度传感器、数据接收器和计算机电连接，所述数据接收器设于船舶甲板上，所述数据接收器和计算机电连接。

进一步的，所述浮杆和通信箱通过窝型转动关节铰接，所述浮杆中部设有折叠关节，所述浮杆可通过折叠关节进行折叠。

进一步的，所述电源、通信模块、角度传感器、数据接收器和计算机电连接的具体连接结构为：电源和角度传感器连接为系统提供电源，所述角度传感器和通信模块连接将采集到的浮杆的角度信息传送至通信模块，所述通信模块和数据接收器连接来将角度信息传送至数据接收器，所述数据接收器通过转换器连接至计算机来将浮杆的角度信息传送至计算机，通过计算机计算船舶水尺数据。

进一步的，所述电源为可充电直流电源、所述角度传感器的型号为LCA316T-90-232，所述通信模块和数据接收器的型号均为ZSL312 RS485转LoRa，所述转换器的型号为USB-RS422/485。

进一步的，所述角度传感器为U1、通信模块为U2、数据接收器为U3、转换器为U4，

所述U1和U2之间的电路连接为：所述U1和U2的引脚1均连接至电源的正极，所述U1和U2的引脚4均连接至电源的负极，所述U1的引脚2连接U2的引脚2，所述U1的引脚3连接U2的引脚3；

所述U3和U4之间的电路连接为：所述U3的引脚1连接至电源的正极，所述U3的引脚4连接至电源的负极，所述U3的引脚2和引脚3分别连接至U4的引脚2和引脚1，所述U4通过USB连接至计算机。

进一步的，所述U3和U4通过无线自组网实现无线通信。

为解决以上技术问题，本发明还提供一种便携式船舶水尺读取方法，其创新点在于：具体包括以下步骤：

（1）将6个数据采集单元分别设置在船舶的船首、船中和船尾的两侧进行分别测量，在计算机内利用SQL Server设计倾角采集数据库的字段名分别为测站编号、倾角值、基准吃水值、测量吃水换算值、测量时间，设置数据库记录条数限定为500条，数据记录跨度为20s，设置先入先出FIFO存取策略，设置覆盖数据峰值波动10个周期以上；

（2）通过船舶各个部位的角度传感器进行浮杆倾角数据采集，各个倾角数据依次通过通信模块和数据接收器传送至计算机内部，计算机对任一测量点的测量数据进行累加，每采集20个数据作平均计算，即将累加和除以测量次数，得出平滑后的倾角值，并有效剔除测量毛刺，定义d为水面高度，d’为浮杆顶端的高度，L为浮杆长度，θ为浮杆的倾斜角度，如图1所示，则通过公式d= d’- Sinθ*L计算出吃水测量值，并将该测量值插入数据库；

（3）将数据库中的记录的船舶各测量点的测量值分别在计算机上以图形用户接口绘出测量吃水曲线，并将各测量点的测量数据进行数据显示以及曲线显示。

和现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的一种便携式船舶水尺读取系统及方法测量出来的数据的测量精度优于人工观测吃水。且本发明除初次贴靠外，在一定时间的装卸作业中，可以免除多次人工放艇进行吃水观测，提高读取效率，节约时间。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种便携式船舶水尺读取系统的机械结构图。

图2为本发明的一种便携式船舶水尺读取系统的系统框图。

图3为本发明的角度传感器和通信模块的电路连接图。

图4为本发明的数据接收器、转换器和计算机的电路连接图。

图5为通信模块和数据接收器的无线自组网的结构示意图。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供一种便携式船舶水尺读取系统，其结构如图1所示，包括数据采集单元、数据接收器1和计算机，数据采集单元包括通信箱2、浮球3、浮杆4、角度传感器5，通信箱2通过磁吸式靠贴组件6固定在水面以上船壳上，浮杆4一端和通信箱2铰接，另一端固定浮球3，浮球3浮于水面，角度传感器5固定在浮杆4上半部分，所述通信箱3内部设有通信模块7和电源8，电源8、通信模块7、角度传感器5、数据接收器1和计算机电连接，数据接收器1设于船舶甲板上，数据接收器1和计算机电连接。本发明的浮杆4和通信箱2通过窝型转动关节9铰接，浮杆4中部设有折叠关节10，浮杆4可通过折叠关节10进行折叠，本发明的通信箱2水密封处理。

本发明的电源8、通信模块7、角度传感器5、数据接收器1和计算机电连接的具体连接结构如图2所示，电源8和角度传感器5连接为系统提供电源，角度传感器5和通信模块7连接将采集到的浮杆4的角度信息传送至通信模块7，所述通信模块7和数据接收器1连接来将角度信息传送至数据接收器1，所述数据接收器1过一转换器连接至计算机来将浮杆的角度信息传送至计算机，通过计算机计算船舶水尺数据。

本发明的电源8为可充电直流电源、所述角度传感器5的型号为LCA316T-90-232，通信模块7和数据接收器1的型号均为ZSL312 RS485转LoRa，转换器的型号为USB-RS422/485。

本发明的度传感器5为U1、通信模块7为U2、数据接收器1为U3、转换器为U4，

如图3所示，U1和U2之间的电路连接为：所述U1和U2的引脚1均连接至电源的正极，U1和U2的引脚4均连接至电源的负极，所述U1的引脚2连接U2的引脚2，所述U1的引脚3连接U2的引脚3；如图4所示，U3和U4之间的电路连接为：U3的引脚1连接至电源的正极，U3的引脚4连接至电源的负极，U3的引脚2和引脚3分别连接至U4的引脚2和引脚1，U4通过USB连接至计算机。

本发明的U3和U4通过无线自组网实现无线通信，由于本发明需要在船舶的船首船中和船尾的两侧分别进行角度测量，则需要六个数据采集单元，六个数据采集单元和数据接收器无线连接的具体结构如图5所示。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案还提供一种便携式船舶水尺读取方法，其创新点在于：具体包括以下步骤：

（1）将六个数据采集单元分别设置在船舶的船首、船中和船尾的两侧进行分别测量，在计算机内利用SQL Server设计倾角采集数据库的字段名分别为测站编号、倾角值、基准吃水值、测量吃水换算值、测量时间，设置数据库记录条数限定为500条，数据记录跨度为20s，设置先入先出FIFO存取策略，设置覆盖数据峰值波动10个周期以上；

（2）通过船舶各个部位的角度传感器5进行浮杆4倾角数据采集，各个倾角数据依次通过通信模块7和数据接收器1传送至计算机内部，计算机对各个测量点的数据进行分别累加，每采集20个数据作平均计算，即将20个数据的累加和除以测量次数20，得出平滑后的倾角值，并有效剔除测量毛刺，定义d为水面高度，d’为浮杆顶端的高度，L为浮杆长度，θ为浮杆的倾斜角度，则通过公式d= d’- Sinθ*L计算出吃水测量值，并将该测量值插入数据库；

（3）将数据库中的记录的船舶各测量点的测量值分别在计算机上以图形用户接口绘出测量吃水曲线，并将各测量点的测量数据进行数据显示以及曲线显示。

本发明得到的数据曲线可作为人工观测参考，以非零记录累加除以记录数得到去除波浪干扰后的吃水测量值，本发明随着测量时间的推移，曲线逐渐平稳逼近准确的吃水值，测量精度明显优于人工观测吃水。除初次贴靠外，在一定时间的装卸作业中，可以免除多次人工放艇进行吃水观测。对当倾角测量值超出设定范围时，则测量者需要对数据采集单元进行重新贴靠。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (7)

1.一种便携式船舶水尺读取系统，其特征在于：包括数据采集单元、数据接收器和计算机，所述数据采集单元包括通信箱、浮球、浮杆、角度传感器，所述通信箱通过磁吸式靠贴组件固定在水面以上船壳上水面以上船壳上，所述浮杆一端和通信箱铰接，另一端固定浮球，所述浮球浮于水面，所述角度传感器固定在浮杆上半部分，所述通信箱内部设有通信模块和电源，所述电源、通信模块、角度传感器、数据接收器和计算机电连接，所述数据接收器设于船舶甲板上，所述数据接收器和计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式船舶水尺读取系统，其特征在于：所述浮杆和通信箱通过窝型转动关节铰接，所述浮杆中部设有折叠关节，所述浮杆可通过折叠关节进行折叠。

3.根据权利要求1所述的一种便携式船舶水尺读取系统，其特征在于：所述电源、通信模块、角度传感器、数据接收器和计算机电连接的具体连接结构为：电源和角度传感器连接为系统提供电源，所述角度传感器和通信模块连接将采集到的浮杆的角度信息传送至通信模块，所述通信模块和数据接收器连接来将角度信息传送至数据接收器，所述数据接收器通过转换器连接至计算机来将浮杆的角度信息传送至计算机，通过计算机计算船舶水尺数据。

4.根据权利要求3所述的一种便携式船舶水尺读取系统，其特征在于：所述电源为可充电直流电源、所述角度传感器的型号为LCA316T-90-232，所述通信模块和数据接收器的型号均为ZSL312 RS485转LoRa，所述转换器的型号为USB-RS422/485。

5.根据权利要求4所述的一种便携式船舶水尺读取系统，其特征在于：所述角度传感器为U1、通信模块为U2、数据接收器为U3、转换器为U4，

所述U1和U2之间的电路连接为：所述U1和U2的引脚1均连接至电源的正极，所述U1和U2的引脚4均连接至电源的负极，所述U1的引脚2连接U2的引脚2，所述U1的引脚3连接U2的引脚3；

所述U3和U4之间的电路连接为：所述U3的引脚1连接至电源的正极，所述U3的引脚4连接至电源的负极，所述U3的引脚2和引脚3分别连接至U4的引脚2和引脚1，所述U4通过USB连接至计算机。

6.根据权利要求5所述的一种便携式船舶水尺读取系统，其特征在于：所述U3和U4通过无线自组网实现无线通信。

7.一种便携式船舶水尺读取方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）将6个数据采集单元分别设置在船舶的船首、船中和船尾的两侧进行分别测量，在计算机内利用SQL Server设计倾角采集数据库的字段名分别为测站编号、倾角值、基准吃水值、测量吃水换算值、测量时间，设置数据库记录条数限定为500条，数据记录跨度为20s，设置先入先出FIFO存取策略，设置覆盖数据峰值波动10个周期以上；

（2）通过船舶各个部位的角度传感器进行浮杆倾角数据采集，各个倾角数据依次通过通信模块和数据接收器传送至计算机内部，计算机对任一测量点的测量数据进行累加，每采集20个数据作平均计算，即将累加和除以测量次数，得出平滑后的倾角值，并有效剔除测量毛刺，定义d为水面高度，d’为浮杆顶端的高度，L为浮杆长度，θ为浮杆的倾斜角度，则通过公式d= d’- Sinθ*L计算出吃水测量值，并将该测量值插入数据库；

（3）将数据库中的记录的船舶各测量点的测量值分别在计算机上以图形用户接口绘出测量吃水曲线，并将各测量点的测量数据进行数据显示以及曲线显示。

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