CN111720225A - 一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，包含倾角监测系统和发动机ECU控制系统；所述倾角监测系统包含方向盘转向动作感应器、倾角传感器和信息处理集成模块；发动机ECU控制系统包含电子控制模块、电子节气门、喷油嘴、高压包、主继电器、警报蜂鸣器；本发明利用法向于船舶行驶方向的倾角传感器，来监测转向时船舶的实时倾角，通过评估倾角是否小于IMO要求的稳定消失倾角，来判断该船舶是否面临侧翻倾覆的风险，以消除因气候、海况以及驾驶员驾驶过程中的误判误操作所导致的其本人及乘客的生命财产损失的隐患，很大程度上提高了水上交通的安全性。

Description

一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统
技术领域
本发明涉及一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，属于船舶技术领域。
背景技术
近年，随着公民经济水平的提高以及水上运动的兴起，各类水上运动、水上观光的国内外市场急剧扩大，其中，作为动力源之一的舷外机（汽油、柴油、电动）的市场前景亦随之而大放异彩。
然而，据《2018年中国水上交通安全形势报告》统计，2018年造成人员死亡失踪的112件事故中，碰撞事故和侧翻自沉事故造成的死亡失踪人数同比2017年均上升，是2018年死亡失踪人员上升的主要事故种类；侧翻自沉事故34件，死亡失踪108人，同比上升89.5%。由此看来，对于船舶自身在安全系统上的完善已经刻不容缓；因此，迫切需要能够开发出能够提高船舶自身平衡稳定性的安全驾驶控制系统。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，包含倾角监测系统和发动机ECU控制系统；所述倾角监测系统包含方向盘转向动作感应器、倾角传感器和信息处理集成模块；所述方向盘转向动作感应器用于检测方向盘是否有转向动作，方向盘没有转向动作时，倾角传感器和信息处理集成模块处于静默状态；方向盘进行转向动作时，倾角传感器和信息处理集成模块处于工作状态；所述倾角传感器用于检测船舶的实时倾角，信息处理集成模块预设IMO要求的稳定消失倾角[a，b），信息处理集成模块读取倾角传感器的数值，并与预设的稳定消失倾角[a，b）进行对比；当船舶的实时倾角未超过a，则信息处理集成模块不向ECU控制系统发出信号；当船舶的实时倾角超过a，并未超过b，则信息处理集成模块向ECU控制系统发出一阶减速信号；当船舶的实时倾角超过b，则信息处理集成模块向ECU控制系统发出二阶减速信号。
优选的，所述发动机ECU控制系统包含电子控制模块、电子节气门、喷油嘴、高压包、主继电器、警报蜂鸣器。
优选的，所述电子控制模块收到一阶减速信号后，电子控制模块向节气门、喷油嘴、高压包以及喷油嘴控制阀发出信号，使发动机转速降低500~1000转，电子控制模块将电子节气门开度降低0~20%，电子控制模块按发动机实时转速的喷油量控制喷油嘴电磁阀的打开与关闭时间，电子控制模块按发动机实时转速的点火角点火，主继电器线圈保持通电状态，警报蜂鸣器鸣响。
优选的，所述电子控制模块收到二阶减速信号后，电子控制模块向节气门、喷油嘴、高压包以及喷油嘴控制阀发出信号，使发动机转速降低1000~2000转，电子控制模块将电子节气门开度降低20~40%，电子控制模块按发动机实时转速的喷油量控制喷油嘴电磁阀的打开与关闭时间，电子控制模块按发动机实时转速的点火角点火，主继电器线圈保持通电状态，警报蜂鸣器鸣响。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明利用法向于船舶行驶方向的倾角传感器，来监测转向时船舶的实时倾角，通过评估倾角是否小于IMO要求的稳定消失倾角，来判断该船舶是否面临侧翻倾覆的风险，以消除因气候、海况以及驾驶员驾驶过程中的误判误操作所导致的其本人及乘客的生命财产损失的隐患，很大程度上提高了水上交通的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统的原理框图；
附图2为本发明所述的安全驾驶控制系统的控制逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如附图1所示，本发明所述的一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，包含倾角监测系统和发动机ECU控制系统；所述倾角监测系统包含方向盘转向动作感应器、倾角传感器和信息处理集成模块；所述发动机ECU控制系统包含电子控制模块ECU、电子节气门、喷油嘴、高压包、主继电器、警报蜂鸣器。
所述方向盘转向动作感应器用于检测方向盘是否有转向动作，方向盘没有转向动作时，倾角传感器和信息处理集成模块处于静默状态；方向盘进行转向动作时，倾角传感器和信息处理集成模块处于工作状态。
所述倾角传感器法向于船舶行驶方向，倾角传感器用于检测船舶的实时倾角。
所述信息处理集成模块预设IMO（International Maritime Organization，国际海事组织）要求的稳定消失倾角[a，b），信息处理集成模块读取倾角传感器的数值，并与预设的稳定消失倾角[a，b）进行对比，来判断该船舶是否面临侧翻倾覆的风险。
如附图2所示，本系统的流程包括：
根据船型种类，预先设定其IMO要求的稳定消失角度范围[a，b）；
各类船舶的要求稳定消失角度如下表1所示：
船舶类型（项目） 要求稳定消失角度范围（°）
客轮 [30,40）
油轮 [28,40）
集装箱货轮 [27,44）
泛用 35
通过在操纵台上的方向盘感应器感知转向操作，若方向盘转动，则启动运行本系统；
利用法向于船舶行驶方向的倾角传感器监测转向时船舶的实时倾角；
状态①：当船舶的实时倾角未超过a，则信息处理集成模块不向ECU控制系统发出信号；系统继续监测倾角，直到方向盘回正；
状态②：当船舶的实时倾角超过a，并未超过b，则信息处理集成模块向ECU控制系统发出一阶减速信号；
状态③：当船舶的实时倾角超过b，则信息处理集成模块向ECU控制系统发出二阶减速信号。
所述电子控制模块ECU收到一阶减速信号后，电子控制模块向节气门、喷油嘴、高压包以及喷油嘴控制阀发出信号，使发动机转速降低500~1000转，电子控制模块将电子节气门开度降低0~20%，电子控制模块按发动机实时转速的喷油量控制喷油嘴电磁阀的打开与关闭时间，电子控制模块按发动机实时转速的点火角点火，主继电器线圈保持通电状态，警报蜂鸣器保持每2秒响1次。
之后信息处理集成模块继续监测倾角传感器的讯号，获取船舶的实时倾角；若船舶的实时倾角低于a，则回到状态①的控制方式，若船舶的实时倾角保持在a、b之间，则保持状态②的控制方式；若船舶的实时倾角超过b，则进入状态③的控制方式。
所述电子控制模块ECU收到二阶减速信号后，电子控制模块向节气门、喷油嘴、高压包以及喷油嘴控制阀发出信号，使发动机转速降低1000~2000转，电子控制模块将电子节气门开度降低20~40%，电子控制模块按发动机实时转速的喷油量控制喷油嘴电磁阀的打开与关闭时间，电子控制模块按发动机实时转速的点火角点火，主继电器线圈保持通电状态，警报蜂鸣器保持每1秒响1次。
之后信息处理集成模块继续监测倾角传感器的讯号，获取船舶的实时倾角；若船舶的实时倾角回到a、b之间，则回到状态②的控制方式；之后若船舶的实时倾角低于a，则回到状态①的控制方式；若船舶的实时倾角依然超过b，则保持状态③的控制方式。
当方向盘回正后，并且船舶不再进行转向操作之时，系统暂停运行。
本发明所述的对应各倾角范围的控制内容如下表2所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，其特征在于：包含倾角监测系统和发动机ECU控制系统；所述倾角监测系统包含方向盘转向动作感应器、倾角传感器和信息处理集成模块；所述方向盘转向动作感应器用于检测方向盘是否有转向动作，方向盘没有转向动作时，倾角传感器和信息处理集成模块处于静默状态；方向盘进行转向动作时，倾角传感器和信息处理集成模块处于工作状态；所述倾角传感器用于检测船舶的实时倾角，信息处理集成模块预设IMO要求的稳定消失倾角[a，b），信息处理集成模块读取倾角传感器的数值，并与预设的稳定消失倾角[a，b）进行对比；当船舶的实时倾角未超过a，则信息处理集成模块不向ECU控制系统发出信号；当船舶的实时倾角超过a，并未超过b，则信息处理集成模块向ECU控制系统发出一阶减速信号；当船舶的实时倾角超过b，则信息处理集成模块向ECU控制系统发出二阶减速信号。
2.根据权利要求1所述的基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，其特征在于：所述发动机ECU控制系统包含电子控制模块、电子节气门、喷油嘴、高压包、主继电器、警报蜂鸣器。
3.根据权利要求2所述的基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，其特征在于：所述电子控制模块收到一阶减速信号后，电子控制模块向节气门、喷油嘴、高压包以及喷油嘴控制阀发出信号，使发动机转速降低500~1000转，电子控制模块将电子节气门开度降低0~20%，电子控制模块按发动机实时转速的喷油量控制喷油嘴电磁阀的打开与关闭时间，电子控制模块按发动机实时转速的点火角点火，主继电器线圈保持通电状态，警报蜂鸣器鸣响。
4.根据权利要求2所述的基于倾角监测的船舶转向安全驾驶控制系统，其特征在于：所述电子控制模块收到二阶减速信号后，电子控制模块向节气门、喷油嘴、高压包以及喷油嘴控制阀发出信号，使发动机转速降低1000~2000转，电子控制模块将电子节气门开度降低20~40%，电子控制模块按发动机实时转速的喷油量控制喷油嘴电磁阀的打开与关闭时间，电子控制模块按发动机实时转速的点火角点火，主继电器线圈保持通电状态，警报蜂鸣器鸣响。
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