CN111661267A - 一种港口船舶水尺自动测量装置 - Google Patents

Abstract

一种港口船舶水尺自动测量装置，属于港口船舶测量设备技术领域，用于对船舶吃水深度进行测量。其技术方案是：水尺主梁为硬质长杆，液位雷达传感器和角度传感器固定在水尺主梁的前端，增高架由两个与水尺主梁垂直的框架组成，两个框架前后排列，两个框架的上端与水尺主梁的后部固定连接，两个框架的下端分别固定连接强磁铁安装座，强磁铁安装座内有强磁铁，水尺主梁的后端固定主控器和电池，液位传感器和角度传感器与主控器和电池相连接。本发明是国内首创，具有便携式、自动测量、轻便实用、投资小、效益明显、操控灵活的优点，可以满足大部分船舶水尺测量工作，对船舶结构无特殊要求，能够服务于大量的船舶装卸作业的需求。

Description

一种港口船舶水尺自动测量装置

技术领域

本发明涉及一种对于船舶吃水深度进行测量的船舶水尺测量装置，属于港口船舶测量设备技术领域。

背景技术

船舶在航行过程中压舱水，最重要的作用是在船舶空载（没有载货的情况下）航行时保持一定的吃水深度以保证船舶安全航行而不致发生倾覆等事故。适量压舱水可保证船舶的螺旋桨吃水充分，它可通过调节船舶的重倾(重量分布)和水尺(吃水深度) ,使船舶符合当时的海洋条件,确保船舶在航运过程中的稳定和操作安全。而船舶停靠码头后需要进行大量载货时，就需要将部分或全部压舱水排入海中，以满足装货要求。

目前，国内装船作业过程中都是观察水尺进行装船作业，通过调节船舶装载货物的重量分布，使得船舶在装完货物之后处于平衡位置，且不超载和不偏载。这就要求船舶在装船作业过程中要观察船舶水尺的数据进行合理的载荷分布。而在观察水尺的过程中，靠岸一侧的水尺在码头即可观察读取，而船舶外侧的水尺在读取过程中没有立足点，通常是在甲板上挂一个旋梯，人从旋梯上下去读取水尺数据，由于海边风浪较大，夜晚做这项工作更加危险，因此有必要设计一种船舶水尺自动测量装置，能够站在甲板上进行读取水尺数据的操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种港口船舶水尺自动测量装置，这种测量装置能够固定在船舶甲板上，可以实现长期在线测量，并能根据设定报警，可以消除工作人员进行水尺读数操作的不安全因素，大大减少现场工作人员的工作量，保证水尺测量的准确性。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种港口船舶水尺自动测量装置，它包括水尺主梁、增高架、强磁铁安装座、液位传感器、角度传感器、主控器、电池，水尺主梁为硬质长杆，液位雷达传感器和角度传感器固定在水尺主梁的前端，液位雷达传感器测量波方向与水尺主梁长度方向轴线垂直，角度传感器测量水尺主梁的倾斜角度，增高架由两个与水尺主梁垂直的框架组成，两个框架前后排列，两个框架的上端与水尺主梁的后部固定连接，两个框架的下端分别固定连接强磁铁安装座，强磁铁安装座内有强磁铁，水尺主梁的后端固定主控器和电池，水尺主梁的杆体内有导线孔，液位传感器和角度传感器通过导线孔中的导线与主控器和电池相连接。

上述港口船舶水尺自动测量装置，所述水尺主梁为可折叠结构，水尺主梁的杆体由两段组成，两段杆体之间由主梁铰链相连接，增高架的两个框架固定连接在水尺主梁的后部杆体上。

上述港口船舶水尺自动测量装置，所述液位雷达传感器与角度传感器固定在传感器罩内，传感器罩的两侧有连接板与水尺主梁杆体的两侧相连接。

上述港口船舶水尺自动测量装置，所述主控器上有主控器界面，主控器界面显示出船舶吃水深度，主控器还有报警装置和信号发送装置，信号发送装置与工作人员的手机和其它监控设备通过无线信号相连通。

本发明的有益效果是：

本发明以液位雷达传感器做为核心测量装置，配合角度传感器及专用算法，可以实时测量出船舶的精确吃水深度，并可扩展无线输出，与手机或无程服务器同步，可以达到非现场监测，甚至可以绘制装船过程曲线，对事故分析，提高工作效率等方面，有积极的作用。

本发明在测量设备使用时，只需要简单的固定在船舶甲板上，即可以实现长期在线式测量，测量结果精确，使用方便，并能根据设定报警，可以使工作人员完全脱离危险场合，并大大减少现场工作人员的工作量。

本发明是国内首创，具有便携式、安全性高、可在线自动测量、可扩展无线输出、轻便实用、成本低、效益明显、简单易行、操控灵活的优点，可以满足大部分船舶水尺的测量工作，对船舶结构无特殊要求，能够满足大量的船舶装卸作业调节水尺的工作需求，适应当前港口生产安全快速的特点，有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明折叠状态示意图；

图3是传感器罩的结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是主控器和电池的结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是图6的A-A剖视图；

图8是主控器界面示意图；

图9是本发明使用状态示意图；

图10是本发明的另一种使用状态示意图。

图中标记如下：传感器罩1、水尺主梁2、主梁铰链3、增高架4、强磁铁安装座5、主控器6、主控器界面7、电池8、船体宽度9、水尺引出船体长度10、水尺测量距离11、水面12、船体13、传感器罩盖板14、传感器罩连接板15、固定孔16、主控器外壳17、电池仓18。

具体实施方式

本发明的港口船舶水尺自动测量装置由传感器罩1、水尺主梁2、主梁铰链3、增高架4、强磁铁安装座5、主控器6、电池8组成。

图1、2显示，水尺主梁2为硬质长杆，水尺主梁2的杆体由两段组成，两段杆体之间由主梁铰链3相连接。水尺主梁2采用可折叠结构，在不使用时便于存放，使用时打开可以增加长度，伸出船舶外侧，使测量更加准确。

图1、2显示，液位雷达传感器与角度传感器固定在传感器罩1内，传感器罩1的两侧有传感器连接板15与水尺主梁2杆体的两侧相连接。

图1、2显示，增高架4由两个与水尺主梁2垂直的框架组成，两个框架前后排列，两个框架的上端与水尺主梁2后部的杆体固定连接，两个框架的下端分别固定连接强磁铁安装座5，强磁铁安装座5内有强磁铁。使用时，增高架4的两个框架通过强磁铁安装座5中的强磁铁吸附在甲板面上，使水尺主梁2与甲板平行固定。

图1、2显示，水尺主梁2的后端固定主控器6和电池8，水尺主梁2的杆体内有导线孔，液位传感器和角度传感器通过导线孔中的导线与主控器6和电池相8连接，电池8可以拆卸和更换。

图3、4显示，传感器罩1的上部是传感器罩盖板14，传感器罩盖板14的下部连接传感器罩连接板15，传感器罩连接板15环绕传感器罩盖板14的圆周，传感器罩连接板15的前部与传感器罩盖板14的圆周边缘垂直连接，传感器罩连接板15的后部通过固定孔16与水尺主梁2的侧壁相连接。

图5、6、7显示，主控器6的外部有主控器外壳17，主控器外壳17的后部与电池仓18相连接，电池8放置在电池仓18中。

图8显示，主控器6上有主控器界面7，主控器界面7可以显示出船舶吃水深度，主控器6还有报警装置和信号发送装置，信号发送装置与工作人员的手机和其它监控设备通过无线信号相连通。

图9、10显示，液位雷达传感器和角度传感器固定在水尺主梁2的前端，液位雷达传感器与角度传感器的测量轴向与水尺主梁2的长度方向的轴线垂直，使得液位雷达传感器与角度传感器测量的水尺测量距离11为船舶甲板平面与水面12的测量值。

图9 显示，本发明的测量装置的测试原理是：

船体宽度9、水尺引出船体长度10为已知值，在船体13向固定水尺方向倾斜时，水尺主梁2前端下方的直线C为液位雷达传感器和角度传感器的测量线，C的长度与水尺测量距离11相等，角度a为角度传感器测到的倾斜角度，直线B为船只宽度的一半加上水尺引出船体长度10的距离，并可以通过直线B和角度a，利用三角函数计算出直线A的长度。

根据上述已知数据， X = 船体高度- C – A，再根据角度a和X，利用三角函数可以计算出Y的值，即船只的中心吃水深度。

图10显示，在船体13向固定水尺方向的相反方向倾斜时，水尺测量距离11为液位雷达传感器测量的距离，角度a为角度传感器测到的倾斜角度， B为船只宽度的一半加上水尺引出船体长度，并可以通过直线B和角度a，利用三角函数计算出直线A的长度。

根据上述已知数据，水尺测量距离11= A + C，X = 船体高度 – C，再根据角度a和X，利用三角函数可以计算出Y的值，即船只的中心吃水深度。

本发明的具体使用步骤如下：

a.简易清理需要固定水尺主梁2的位置。

b.取出水尺主梁2，在折叠状态下，把强磁铁安装座5放在甲板上，并固定，标线需要在船只外侧。

c.确定固定牢固后，把水尺主梁2旋转到伸展状态。

d.打开电源，等待主控器6出现主控器界面7。

e.在主控器界面7上选择当前测量船只的高度，如有需要，选择报警高度。

f.点击开始测量按钮进行测量，此时主控器界面7会显示船只当前的吃水深度，并可根据需要把数据上传到手机或远程服务器。

g.达到预先设置的报警位置，主控器6会发出报警声音，如有手机或远程服务器在同步，则会同步出现报警信息。

h.工作人员进行处理，并关闭主控器6。

启动测量后，主控器6高速采集角度传感器和液位传感器的测量值。当角度传感器测量值近似水平时（即船体与水面垂直），记录液位传感器的测量结果。当记录结果达到可分析的数量时，进行数值分析，分析出水面的波峰，波谷值，根据测量值，计算出液面平均高度。

本发明的一个实施例如下：

传感器罩1的直径为150mm，高度为90mm，连接板长度为160mm；

水尺主梁2的长度为1750mm，宽度为80mm，高度为40mm；

增高架4的高度为240mm，长120mm，宽50mm；

强磁铁的型号为: TAC-15T；

液位雷达传感器的型号为: GPRM02C-485；

角度传感器的型号为:AMD01-485；

主控器6的型号为：CHT-LQM01；

电池8的型号为: CHT-LI0203。

Claims (4)

1.一种港口船舶水尺自动测量装置，其特征在于：它包括水尺主梁（2）、增高架（4）、强磁铁安装座（5）、液位传感器、角度传感器、主控器（6）、电池（8），水尺主梁（2）为硬质长杆，液位雷达传感器和角度传感器固定在水尺主梁（2）的前端，液位雷达传感器的测量轴向与水尺主梁（2）的长度方向的轴线垂直，增高架（4）由两个与水尺主梁（2）垂直的框架组成，两个框架前后排列，两个框架的上端与水尺主梁（2）的后部固定连接，两个框架的下端分别固定连接强磁铁安装座（5），强磁铁安装座（5）内有强磁铁，水尺主梁（2）的后端固定主控器（6）和电池（8），水尺主梁（2）的杆体内有导线孔，液位传感器和角度传感器通过导线孔中的导线与主控器（6）和电池（8）相连接。

2.根据权利要求1所述的港口船舶水尺自动测量装置，其特征在于：所述水尺主梁（2）为可折叠结构，水尺主梁（2）的杆体由两段组成，两段杆体之间由主梁铰链（3）相连接，增高架（4）的两个框架固定连接在水尺主梁（2）的后部杆体上。

3.根据权利要求1所述的港口船舶水尺自动测量装置，其特征在于：所述液位雷达传感器与角度传感器固定在传感器罩（1）内，传感器罩（1）的两侧有连接板与水尺主梁（2）杆体的两侧相连接。

4.根据权利要求1所述的港口船舶水尺自动测量装置，其特征在于：所述主控器（6）上有主控器界面（7），主控器界面（7）显示出船舶吃水深度，主控器（6）还有报警装置和信号发送装置，信号发送装置与工作人员的手机和其它监控设备通过无线信号相连通。

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