CN112630723A - 一种用于落水集装箱搜寻的定位装置 - Google Patents

一种用于落水集装箱搜寻的定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于落水集装箱搜寻的定位装置，包括声纳系统和水下信标，声纳系统包括安装在打捞船上的水上部分和水下部分，水上部分包括显示处理设备，水下部分包括发射换能器和接收水听器阵，水下信标安装在集装箱上，水下信标包括收发换能器、压力传感器和电子舱，电子舱包括舱体、滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源，压力传感器和滤波器分别与收发换能器连接，滤波器和放大电路连接，放大电路和A/D采样模块连接，A/D采样模块和功放和信号处理模块连接，功放和信号处理模块与收发换能器连接；优点是体积小巧，便于存放和安装，定位准确度高，且能够确保了集装箱搜寻的效率，不会带来额外安全隐患。

Description

一种用于落水集装箱搜寻的定位装置
技术领域
本发明涉及一种定位装置，尤其是涉及一种用于落水集装箱搜寻的定位装置。
背景技术
多年来，随着船舶大型化、码头吞吐量和繁忙程度以及装卸作业效率的持续提升，集装箱落海的事故时有发生。集装箱落海将会引发一系列影响，如码头作业被迫中断和落水集装箱阻碍航道等，另外，搜寻打捞落水集装箱耗资巨大，装有危险品的集装箱也会对海洋环境产生重大危害，集装箱落水产生的直接损失和间接损失难以估计。由于集装箱的位置会随着水域环境而改变，在打捞集装箱之前对集装箱进行探测定位是必不可少的一环，如何快速准确实现落水集装箱的定位已经成为当前落水集装箱快速搜寻技术的研究热点。
现有的用于落水集装箱搜寻的定位装置主要有两种，第一种定位装置由磁铁、绳索和浮标构成，磁铁事先吸附在集装箱上，磁铁通过绳索和浮标连接，当集装箱落水时磁铁随集装箱一起沉入水下，浮标可以漂浮在水面上，通过寻找浮标可以定位到集装箱的位置；第二种为定位装置包括入水充气装置、充气体和绳索，入水充气装置事先安装在集装箱上，入水充气装置与充气体连接，用于为充气体充气，充气体通过绳索和集装箱连接，当集装箱落水后，自动充气装置为充气体充气，使充气体上升至浮出水面，通过连接于充气体与集装箱之间的绳索便可实现对落水集装箱的定位。上述两种定位装置中均使用绳索来连接漂浮物(浮标和充气体)和集装箱，绳索过短将会使漂浮物无法浮出水面而失去定位作用，故此绳索的长度需要根据航路的最大水深合理设置，绳索一般将占据较大的空间，造成这些定位装置整体体积较大，不便于存放与安装，且在水中伸展的绳索不但会给航行的船舶带来安全隐患，也有可能会缠绕障碍物挣断导致定位不准确。另外，上述两种定位装置在对落水集装箱进行定位后，打捞船上的工作人员需要靠视觉在水面上搜寻漂浮物，搜寻难度较大，尤其是晚上难以实现搜寻，搜寻效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种体积小巧，便于存放和安装，定位准确度高，且能够确保了集装箱搜寻的效率，不会带来额外安全隐患的用于落水集装箱搜寻的定位装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于落水集装箱搜寻的定位装置，包括声纳系统和水下信标；所述的声纳系统包括用于安装在打捞船上位于水面之上水上部分和用于安装在打捞船底部位于水中的水下部分，所述的水上部分包括显示处理设备，所述的水下部分包括发射换能器和接收水听器阵，所述的发射换能器和所述的接收水听器阵分别与所述的显示处理设备电连接；所述的水下信标事先安装在集装箱上，所述的水下信标包括收发换能器、压力传感器和电子舱，所述的电子舱包括舱体、滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源，所述的滤波器、所述的放大电路、所述的A/D采样模块、所述的功放和信号处理模块以及所述的电源均安装在所述的舱体内，所述的电源为所述的滤波器、所述的放大电路、所述的A/D采样模块和所述的功放和信号处理模块提供工作电压，所述的压力传感器和所述的滤波器分别与所述的收发换能器连接，所述的滤波器和所述的放大电路连接，所述的放大电路和所述的A/D采样模块连接，所述的A/D采样模块和所述的功放和信号处理模块连接，所述的功放和信号处理模块与所述的收发换能器连接，所述的收发换能器分别与所述的发射换能器和所述的接收水听器阵通过声波方式进行通讯。
所述的水下信标事先通过坚硬外壳包裹后通过强磁性磁铁上吸附在集装箱上。该结构中，通过强磁性磁铁固定水下信标，安装方式简单且安装牢固。
所述的电源采用电池实现。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过声纳系统和水下信标；声纳系统包括用于安装在打捞船上位于水面之上水上部分和用于安装在打捞船底部位于水中的水下部分构成用于落水集装箱搜寻的定位装置，水上部分包括显示处理设备，水下部分包括发射换能器和接收水听器阵，发射换能器和接收水听器阵分别与显示处理设备电连接；水下信标事先安装在集装箱上，水下信标包括收发换能器、压力传感器和电子舱，电子舱包括舱体、滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源，滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源均安装在舱体内，电源为滤波器、放大电路、A/D采样模块和功放和信号处理模块提供工作电压，压力传感器和滤波器分别与收发换能器连接，滤波器和放大电路连接，放大电路和A/D采样模块连接，A/D采样模块和功放和信号处理模块连接，功放和信号处理模块与收发换能器连接，收发换能器分别与发射换能器和接收水听器阵通过声波方式进行通讯，当集装箱落水后，打捞船上的工作人员通过显示处理设备产生发射信号驱动发射换能器发射声信号，落水集装箱上安装的水下信标中的收发换能器接收到发射换能器发射的声信号后将该声信号转化为电信号，将该电信号和压力传感器发送来的水深信号一起传送给与其连接的滤波器，滤波器对接收到的信号进行滤波处理，滤除掉不相关的干扰信号后传送给与其连接的放大电路，放大电路对接收到的信号进行放大后传送给与其连接的A/D采样模块，A/D采样模块对接收到的信号进行A/D变换和处理后把信号传送给与其连接的功放和信号处理模块，功放和信号处理模块在接收信号后进行功率放大处理后发送给收发换能器，此时收发换能器将其收到的电信号转化为声信号通过声波方式传送出去，打捞船上设置的水下部分的接收水听器阵接收到声信号并将接收到的声信号转换为电信号号传送给显示处理设备进行信号处理和分析，得出落水集装箱所处位置的水深值、接受水听器阵接收信号的方位以及声纳系统和水下信标的距离，实现初步进行定位，并将集装箱的初步位置进行显示后，后续还能够继续通过显示处理设备产生发射信号多次驱动发射换能器来持续确定落水集装箱的位置，实现集装箱的精准定位，由此，本发明通过采用声波方式进行通讯，相对于现有定位装置省掉了绳索，体积小巧，便于存放和安装，不会带来额外安全隐患，而且在定位过程中，可以通过显示处理设备产生发射信号多次驱动发射换能器来持续确定落水集装箱的位置，定位准确度高，能够确保了集装箱搜寻的效率。
附图说明
图1为本发明的用于落水集装箱搜寻的定位装置的结构示意图；
图2为本发明的用于落水集装箱搜寻的定位装置的电气结构框架图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1和图2所示，一种用于落水集装箱搜寻的定位装置，包括声纳系统和水下信标；声纳系统包括用于安装在打捞船1上位于水面之上水上部分和用于安装在打捞船1底部位于水中的水下部分2，水上部分包括显示处理设备3，水下部分2包括发射换能器和接收水听器阵，发射换能器和接收水听器阵分别与显示处理设备3电连接；水下信标事先安装在集装箱上，水下信标包括收发换能器4、压力传感器和电子舱5，电子舱5包括舱体、滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源，滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源均安装在舱体内，电源为滤波器、放大电路、A/D采样模块和功放和信号处理模块提供工作电压，压力传感器和滤波器分别与收发换能器4连接，滤波器和放大电路连接，放大电路和A/D采样模块连接，A/D采样模块和功放和信号处理模块连接，功放和信号处理模块与收发换能器4连接，收发换能器4分别与发射换能器和接收水听器阵通过声波方式进行通讯。
本实施例中，水下信标事先通过坚硬外壳包裹后通过强磁性磁铁上吸附在集装箱上。
本实施例中，电源采用电池实现。
本实施例的用于落水集装箱搜寻的定位装置的工作原理为：当集装箱落水后，打捞船上的工作人员通过显示处理设备产生发射信号驱动发射换能器发射声信号，落水集装箱上安装的水下信标中的收发换能器接收到发射换能器发射的声信号后将该声信号转化为电信号，将该电信号和压力传感器发送来的水深信号一起传送给与其连接的滤波器，滤波器对接收到的信号进行滤波处理，滤除掉不相关的干扰信号后传送给与其连接的放大电路，放大电路对接收到的信号进行放大后传送给与其连接的A/D采样模块，A/D采样模块对接收到的信号进行A/D变换和处理后把信号传送给与其连接的功放和信号处理模块，功放和信号处理模块在接收信号后进行功率放大处理后发送给收发换能器，此时收发换能器将其收到的电信号转化为声信号通过声波方式传送出去，打捞船上设置的水下部分的接收水听器阵接收到声信号并将接收到的声信号转换为电信号号传送给显示处理设备进行信号处理和分析(采用当前成熟的处理分析技术)，得出落水集装箱所处位置的水深值、接受水听器阵接收信号的方位以及声纳系统和水下信标的距离，实现初步进行定位，并将集装箱的初步位置进行显示后，后续还能够继续通过显示处理设备产生发射信号多次驱动发射换能器来持续确定落水集装箱的位置，实现集装箱的精准定位。

Claims (3)

1.一种用于落水集装箱搜寻的定位装置，其特征在于包括声纳系统和水下信标；所述的声纳系统包括用于安装在打捞船上位于水面之上水上部分和用于安装在打捞船底部位于水中的水下部分，所述的水上部分包括显示处理设备，所述的水下部分包括发射换能器和接收水听器阵，所述的发射换能器和所述的接收水听器阵分别与所述的显示处理设备电连接；所述的水下信标事先安装在集装箱上，所述的水下信标包括收发换能器、压力传感器和电子舱，所述的电子舱包括舱体、滤波器、放大电路、A/D采样模块、功放和信号处理模块以及电源，所述的滤波器、所述的放大电路、所述的A/D采样模块、所述的功放和信号处理模块以及所述的电源均安装在所述的舱体内，所述的电源为所述的滤波器、所述的放大电路、所述的A/D采样模块和所述的功放和信号处理模块提供工作电压，所述的压力传感器和所述的滤波器分别与所述的收发换能器连接，所述的滤波器和所述的放大电路连接，所述的放大电路和所述的A/D采样模块连接，所述的A/D采样模块和所述的功放和信号处理模块连接，所述的功放和信号处理模块与所述的收发换能器连接，所述的收发换能器分别与所述的发射换能器和所述的接收水听器阵通过声波方式进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种用于落水集装箱搜寻的定位装置，其特征在于所述的水下信标事先通过坚硬外壳包裹后通过强磁性磁铁上吸附在集装箱上。
3.根据权利要求1所述的一种用于落水集装箱搜寻的定位装置，其特征在于所述的电源采用电池实现。
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