CN116697953A - 一种加注过程中lng燃料动力船位移检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法，通过获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离；实时采集加注过程中，LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量；基于位移变化量确定LNG燃料动力船相较于加注端的距离的变化趋势；根据变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据加注状态确定加注动作是否继续执行。通过实时测量LNG燃料动力船与加注端准备加注时的坐标和位置进行比较，当测得LNG燃料动力船移动距离大于第一阈值时，输出预警信号，大于第二阈值时，输出报警信号，以使加注端接收到此报警信号后停止LNG加注，脱开加注接头，确保设备的使用安全和相关操作人员的人身安全。

Description

一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法

技术领域

本发明涉及船舶位移检测领域，尤其涉及一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法。

背景技术

船舶排放是导致航线区域和港口城市大气污染的重要来源之一，国际海事组织(IMO)规定2020年1月1日开始在全球实行“限硫令”，国内设立内河、沿海船舶排放控制区。

液化天然气(LNG)是一种清洁、高效的能源，内河船舶应用LNG是实现内河水运节能减排、发展绿色交通的重要举措。沿海、长江干线、西江干线、京杭运河等内河是LNG燃料动力船舶、LNG加注码头、LNG加注趸船的重要布局位置。

LNG加注码头或LNG加注趸船为LNG燃料动力船加注燃料，LNG加注码头与LNG燃料动力船之间通过LNG加注软管、加注接头及拉断阀连接；加注过程中因系泊、水位升降、汛期洪水、恶劣风浪等造成LNG燃料动力船漂移并远离LNG加注码头或LNG加注趸船，当超过LNG加注软管最大距离时拉断阀拉断；此时LNG加注系统还在运行，存在较大安全隐患，无法确保设备的使用安全和相关人员的人身安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法，旨在解决LNG加注过程中因船舶漂移造成的加注软管拉断引发的安全隐患问题，提高LNG燃料动力船加注过程中的人身安全性和设备安全性。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为提供一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，包括：机柜和存储装置，所述机柜集成有用于采集LNG燃料动力船靠泊后受注侧部分区域船舷外形的图像采集装置、用于测量LNG燃料动力船靠泊后与加注端的距离的测距传感器、用于根据所述图像采集装置采集的图像自动调整所述测距传感器角度的角度调整机构、用于反馈所述测距传感器的角度的角度编码器、用于信号收发和逻辑处理的控制器；所述存储装置与所述机柜采用信号接口连接，所述存储装置用于接收所述机柜内各装置采集到的数据，并将所述数据进行存储、处理及展示。

可选的，所述图像采集装置与所述控制器通讯连接；所述测距传感器、角度调整机构均与所述控制器模拟量信号接线连接；所述角度编码器与所述控制器通过高速输入接口进行连接。

可选的，所述控制器包含有数据采集模块、数据通讯模块、控制执行模块，所述数据采集模块用于接收各连接装置发送的数据信息，所述数据通讯模块用于进行数据信息的反馈，所述控制执行模块用于根据判断逻辑执行相对应的控制动作。

可选的，所述图像采集装置和所述角度调整机构与水平面的夹角为0°。

可选的，还包括声光报警器，所述声光报警器设置于所述机柜相邻位置，用于接收到报警信号后根据报警信号进行预警或声光报警。

可选的，还包括触摸屏，所述触摸屏设置于所述机柜的外表面，与所述控制器相连接，用于向所述控制器发送控制信号以及将接收到的数据信息实时显示。

相应的，本发明还提供一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，包括：

获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离；

实时采集加注过程中，LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量；

基于所述位移变化量确定所述LNG燃料动力船相较于加注端的距离的变化趋势；

根据所述变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行。

可选的，所述获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离，包括：

采集LNG燃料动力船船舷图像；

对所述船舷图像进行数据处理，并确定吃水线、甲板相较于图像采集装置的第一角度值；

获取图像采集装置的角度值，并基于所述图像采集装置的角度值和所述第一角度值确定第二角度值；

基于所述第二角度值对所述测距传感器的角度进行调节，并获取调节到所述第二角度值时测距传感器测量得到的加注基准距离。

可选的，所述获取图像采集装置的角度值，并基于所述图像采集装置的角度值和所述第一角度值确定第二角度值，包括：

根据公式b＝k+3/a确定第二角度值，其中，b为第二角度值，a为第一角度值，k为图像采集装置的角度值。

可选的，所述根据所述变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行，包括：

若所述变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于警示距离阈值，则确定所述LNG燃料动力船的加注状态为警示状态，此时控制器控制声光报警器进行预警并输出第一量信号，以使操作人员根据所述第一量信号进行处理；

若所述变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于加注软管安全余量的距离L，则确定所述LNG燃料动力船的加注状态为紧急状态，此时控制器控制声光报警器进行声光报警并输出第二量信号，以使操作人员根据所述第二量信号停止加注，脱开加注接头；

若所述变化趋势为远离加注端且远离的距离小于警示距离阈值，则判定所述LNG燃料动力船的加注状态为正常状态，加注动作正常执行。

本发明提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法，通过获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离；实时采集加注过程中，LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量；基于所述位移变化量确定所述LNG燃料动力船相较于加注端的距离的变化趋势；根据所述变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行。通过实时测量LNG燃料动力船与加注端准备加注时的坐标和位置进行比较，当测得LNG燃料动力船移动距离大于第一阈值时，输出预警信号，大于第二阈值时，输出报警信号，以使加注端接收到此报警信号后停止LNG加注，脱开加注接头，确保设备的使用安全和相关操作人员的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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附图。

图1是本发明一实施例提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统的外部结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统的内部结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法的步骤示意图；

图4是本发明一实施例提供的场景一的加注示意图；

图5是本发明一实施例提供的场景二的加注示意图。

附图标记说明：

1-机柜、2-存储装置、3-触摸屏、4-声光报警器、5-图像采集装置、6-测距传感器、7-角度调整机构、8-角度编码器、9-控制器。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明实施例，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

LNG燃料动力船在进行LNG加注时，因系泊、水位升降、汛期洪水、恶劣风浪等造成LNG燃料动力船远离LNG加注泊位，当超过LNG加注软管最大距离时拉断阀拉断，此时LNG加注系统还在运行，存在较大安全隐患，无法确保设备的使用安全和相关人员的人身安全。

有鉴于此，本发明提供一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法，其原理在于：图像采集装置及测距传感器实时采集数据，此时图像采集装置采集的LNG燃料动力船船舷图像坐标相对于LNG加注端准备加注时采集的图像坐标发生变化，可由此判断LNG燃料动力船相对于LNG加注端准备加注时在上、下、前、后距离的变化趋势；同时测距传感器在角度b测得的距离发生变化，以距离的变化进行建模，以判断LNG燃料动力船相对于加注端距离的变化趋势；若检测到距离的变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于设置的距离阈值时，发出提示报警(预警)并输出量信号(船舶加注状态)给LNG加注端，提醒操作人员及时处理，避免发生故障。

如图1所示，是本发明一实施例提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统的外部结构示意图。

该LNG燃料动力船位移检测系统包括机柜1和存储装置2，存储装置与机柜采用信号接口连接，该存储装置用于接收所述机柜内各装置采集到的数据，并将数据进行存储、处理及展示。

优选的，该存储装置可以为电脑、液晶显示器。

进一步的，机柜外表面还设置有触摸屏3，该触摸屏与机柜内部的控制器相连接，用于向控制器发送控制信号以及将接收到的数据信息实时显示在显示屏幕上，以使操作人员更直观的掌握检测系统的相关数据动态，及时根据相关信息做出正确的处理动作。

进一步的，机柜相邻位置还设置有声光报警器4，当声光报警器接收到报警信号后，根据报警信号进行预警或声光报警，具体的，当声光报警器发出预警则代表提醒和警示，当声光报警器发出声光报警则代表紧急状态。

参考图2，是本发明和一实施例提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统的内部结构示意图。

机柜集成有用于采集LNG燃料动力船靠泊后受注侧部分区域船舷外形的图像采集装置5、用于测量LNG燃料动力船靠泊后与加注端的距离的测距传感器6、用于根据图像采集装置采集的图像自动调整测距传感器角度的角度调整机构7、用于反馈测距传感器的角度的角度编码器8、用于信号收发和逻辑处理的控制器9。

进一步的，图像采集装置的数据通过通讯方式接入到控制器，测距传感器通过4～20mA(模拟量信号)接线接入到控制器，控制器输出4～20mA信号给角度调整机构，角度编码器通过高速输入接口接入到控制器，LNG加注端准备加注信号通过开关量形式接入到控制器。

进一步的，控制器包含有数据采集模块、数据通讯模块、控制执行模块，其中，数据采集模块用于接收各连接装置发送的数据信息，数据通讯模块用于进行数据信息的反馈，控制执行模块用于根据判断逻辑执行相对应的控制动作。

进一步的，所述图像采集装置和所述角度调整机构与水平面的夹角为0°。

本发明提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，通过集成有图像采集装置、测距传感器、角度调整机构、角度编码器和控制器，以及与机柜相连接的存储装置，对LNG燃料动力船加注前的停泊位置进行定位和测距，并实时监测加注过程中燃料动力船相对于停泊点位的相对漂移距离，设置声光报警器以及相对应的预警条件，根据相对漂移距离的变化趋势是否触发预警条件作为燃料动力船加注状态的判定基准，以使操作人员能够根据声光报警器的提示做出相对应的处理动作，此外，在机柜外表面设置的触摸屏使得操作人员可以更加直观、便捷的掌握加注过程中LNG燃料动力船的相关加注信息以及动态位移信息，并可以通过操作触摸屏进行相对应的设置与处理。保证了LNG燃料动力船在加注过程中的设备安全和操作人员的人身安全。

相应的，本发明还提供了如图3所示的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，其检测方法的步骤包括：

S11、获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离。

当控制器接收到LNG加注端发送的准备加注信号后，通过图像采集装置采集LNG燃料动力船船舷图像，并对图像进行数据处理，具体的对图像进行去噪处理、解析和理解。根据处理结果，以吃水线、甲板为两个顶点进行边缘提取及坐标提取，确定吃水线、甲板两点之间的夹角a的角度值，该夹角a作为第一角度值。

进一步的，获取图像采集装置本身的角度，并利用公式b＝k+3/a确定第二角度值，其中，b为第二角度值，a为第一角度值，k为图像采集装置的角度值。得到角度b之后，由控制器通过4～20mA信号输出给角度调整机构，使角度调整机构带动测距传感器到达角度b，由角度编码器反馈实时角度传输给控制器，以确定角度调整机构实际到达角度b，测距传感器在角度b测得的距离作为此次加注的加注基准距离M。如图4所示，为LNG燃料动力船加注的第一场景示意图，加注端为LNG加注趸船，如图5所示，为LNG燃料动力船加注的第二场景示意图，加注端为LNG加注码头，可以理解的是，无论加注端是LNG加注趸船还是LNG加注码头，机柜均设置在相对于LNG燃料动力船最近的加注端位置上，通过该设置可以进一步检测更为精准的受注端相较于加注端的相对位移以及相对位移变化量。

S12、实时采集加注过程中，LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量。

S13、基于所述位移变化量确定所述LNG燃料动力船相较于加注端的距离的变化趋势

进一步的，在加注过程中，利用图像采集装置和测距传感器实时采集LNG燃料动力船的定位信息和位移信息，得到LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量，以位移变化量进行建模，判断LNG燃料动力船相对于加注端距离的变化趋势。

S14、根据所述变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行。

进一步的，根据变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，包括有“正常状态”、“警示状态”和“紧急状态”。

若变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于警示距离阈值，则确定LNG燃料动力船的加注状态为警示状态，此时控制器控制声光报警器进行预警并输出第一量信号(船舶正在远离加注泊位)，以使操作人员根据该第一量信号进行处理，拉进距离，避免发生故障。

若变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于加注软管安全余量的距离L，则确定LNG燃料动力船的加注状态为紧急状态，此时控制器控制声光报警器进行声光报警并输出第二量信号(船舶超过安全距离)，以使操作人员根据该第二量信号及时进行处理，停止加注，脱开加注接头，保证设备的安全和操作人员的人身安全。

若变化趋势为远离加注端且远离的距离小于警示距离阈值，则判定LNG燃料动力船的加注状态为正常状态，加注动作正常执行。

可以理解的是，通过两个阈值条件的设置，使得LNG加注过程多了两道防线，第一阈值条件是根据警示距离阈值设置，提醒加注船正在发生漂移，第二阈值条件是根据加注软管安全余量的距离设置，紧急通知加注船即将有拉断拉断阀，损坏设备的风险，同时，操作人员的人身安全收到了严重威胁，以使操作人员及时根据通知内容进行相应处理，即停止LNG加注，脱开加注接头，由于此时加注软管随时会拉断拉断阀，而船舶的起步移动速度较慢，为了避免因调整加注船的位移过程中，加注软管断裂，造成设备损坏和人员安全的威胁，本申请在接收到声光报警后的第一选择为停止加注，脱开加注接头。

本发明提供了一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，通过获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离；实时采集加注过程中，LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量；基于位移变化量确定LNG燃料动力船相较于加注端的距离的变化趋势；根据变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行。通过为LNG燃料动力船加注过程中设置多道警示防线，准确的判断加注动作是否可以继续进行还是调整受注船位移又或者是直接停止加注，不仅保证了设备的安全、人员的安全，还实现了实时对加注端和受注端的相对位置监测，提高了加注安全性。

以上对本发明实施例所提供的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统及方法。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (10)

1.一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，其特征在于，包括：机柜和存储装置，所述机柜集成有用于采集LNG燃料动力船靠泊后受注侧部分区域船舷外形的图像采集装置、用于测量LNG燃料动力船靠泊后与加注端的距离的测距传感器、用于根据所述图像采集装置采集的图像自动调整所述测距传感器角度的角度调整机构、用于反馈所述测距传感器的角度的角度编码器、用于信号收发和逻辑处理的控制器；所述存储装置与所述机柜采用信号接口连接，所述存储装置用于接收所述机柜内各装置采集到的数据，并将所述数据进行存储、处理及展示。

2.根据权利要求1所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，其特征在于，所述图像采集装置与所述控制器通讯连接；所述测距传感器、角度调整机构均与所述控制器模拟量信号接线连接；所述角度编码器与所述控制器通过高速输入接口进行连接。

3.根据权利要求2所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，其特征在于，所述控制器包含有数据采集模块、数据通讯模块、控制执行模块，所述数据采集模块用于接收各连接装置发送的数据信息，所述数据通讯模块用于进行数据信息的反馈，所述控制执行模块用于根据判断逻辑执行相对应的控制动作。

4.根据权利要求1所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，其特征在于，所述图像采集装置和所述角度调整机构与水平面的夹角为0°。

5.根据权利要求1所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，其特征在于，还包括声光报警器，所述声光报警器设置于所述机柜相邻位置，用于接收到报警信号后根据报警信号进行预警或声光报警。

6.根据权利要求1所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测系统，其特征在于，还包括触摸屏，所述触摸屏设置于所述机柜的外表面，与所述控制器相连接，用于向所述控制器发送控制信号以及将接收到的数据信息实时显示。

7.一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，其特征在于，包括：

获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离；

实时采集加注过程中，LNG燃料动力船相较于加注基准距离所在的基准点的位移变化量；

基于所述位移变化量确定所述LNG燃料动力船相较于加注端的距离的变化趋势；

根据所述变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行。

8.根据权利要求7所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，其特征在于，所述获取LNG燃料动力船加注前相较于加注端的加注基准距离，包括：

采集LNG燃料动力船船舷图像；

对所述船舷图像进行数据处理，并确定吃水线、甲板相较于图像采集装置的第一角度值；

获取图像采集装置的角度值，并基于所述图像采集装置的角度值和所述第一角度值确定第二角度值；

基于所述第二角度值对所述测距传感器的角度进行调节，并获取调节到所述第二角度值时测距传感器测量得到的加注基准距离。

9.根据权利要求7所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，其特征在于，所述获取图像采集装置的角度值，并基于所述图像采集装置的角度值和所述第一角度值确定第二角度值，包括：

根据公式b＝k+3/a确定第二角度值，其中，b为第二角度值，a为第一角度值，k为图像采集装置的角度值。

10.根据权利要求7所述的一种加注过程中LNG燃料动力船位移检测方法，其特征在于，所述根据所述变化趋势确定LNG燃料动力船的加注状态，以使操作人员根据所述加注状态确定加注动作是否继续执行，包括：

若所述变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于警示距离阈值，则确定所述LNG燃料动力船的加注状态为警示状态，此时控制器控制声光报警器进行预警并输出第一量信号，以使操作人员根据所述第一量信号进行处理；

若所述变化趋势为远离加注端且远离的距离大于等于加注软管安全余量的距离L，则确定所述LNG燃料动力船的加注状态为紧急状态，此时控制器控制声光报警器进行声光报警并输出第二量信号，以使操作人员根据所述第二量信号停止加注，脱开加注接头；

若所述变化趋势为远离加注端且远离的距离小于警示距离阈值，则判定所述LNG燃料动力船的加注状态为正常状态，加注动作正常执行。