CN116766992A - 一种针对泊位和船舶的协同充电方法和充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对泊位的辅助充电方法和充电方法，应用于船舶自主充电系统的泊位控制装置，在接收到船舶发送的充电触发指令后控制调整钢条微调船舶位置，向船舶发送端口准备指令使得船舶完成充电前准备并反馈充电开始指令，根据充电开始指令控制正充电端和负充电端与船舶上的两个对应的受电端磁吸连接固定进行充电，并在接收到充电结束指令后停止充电并回收两条正负充电线，同时向船舶发送端口关闭指令。本发明通过调整钢条微调船舶的停放位置，以此确保船舶上的受电端和充电端得以精准对接，实现充电自主连接，提高了充电效率；通过磁吸固定充电连接提升了无人船自主充电过程的稳定性，降低了船舶充电时受环境的影响。

Description

一种针对泊位和船舶的协同充电方法和充电方法

技术领域

本发明涉及泊位和船舶控制领域，尤其涉及一种针对泊位和船舶的协同充电方法和充电方法。

背景技术

无人船在水上作业过程中能量消耗大，对续航要求高，目前，无人船通常具备6-8个小时的续航能力，只能满足基本要求，后续需人工为无人船更换电池或对接充电设备，整个过程耗时耗力，降低工作效率。

现有技术中无人船自主充电通常采用电磁感应式、电场耦合式或者无线电波式实现自主充电时充电端和受电端的连接，然而电磁感应式和电场耦合式的充电方法传输距离短，且会出现船舶充电过程连接不稳定的情况；而相比之下，无线电波式的充电效率仅为上述两种的40％-50％，充电效率低影响无人船的工作效率。

发明内容

本发明提供了一种针对泊位和船舶的协同充电方法和充电方法，以实现稳定充电过程的连接问题，同时提高充电效率的技术效果。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种针对泊位和船舶的协同充电方法，应用于船舶自主充电系统的泊位控制装置；

所述协同充电方法包括：

所述泊位控制装置接收来自船舶的充电触发指令，控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动并向所述船舶发送端口准备指令，使得所述船舶将正受电端、负受电端和探测设备调整至运行状态并反馈充电开始指令；

所述泊位控制装置接收所述充电开始指令并控制正充电线和负充电线移动，在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，为所述船舶充电；

所述泊位控制装置接收由所述船舶发送的充电结束指令，则控制所述电源停止对所述正充电线和所述负充电线通电，并回收所述正充电线和所述负充电线，回收后向所述船舶发送端口关闭指令使得所述船舶将所述正受电端和所述负受电端关闭。

本发明提供的针对泊位的辅助充电方法，第一泊位的泊位辅助装置在接收到充电触发指令后，便会对位于船舶和泊位之间调整钢条的位置进行调整，以此调整船舶的位置，使得船舶上的受电端和泊位上充电线头的充电端能够精准对接，而无需通过人工或图像检测装置确定充电两端位置是否满足对接条件，即可实现自主充电。

在所述正受电端和所述负受电端打开后，泊位控制装置则开始控制正充电线和负充电线开始移动，并在正负充电线上端的充电端移动至受电端附近时，使得正充电端和正受电端以及负充电端和负受电端通过磁性相吸连接固定，以此避免船舶充电时由于风浪晃动导致船舶高度发生变化时，受电端和充电端由于上下滑动连接断开的情况发生，可见本发明通过磁吸固定充电端和受电端的连接提升了无人船自主无人充电过程的稳定性，降低了无人情况下受外界环境影响充电端与受电端断连的风险。

除此之外，本发明将充电线分为正充电线和负充电线，同时也将受电端分为正受电端与负受电端，即将充电端口的正负极分离设计，分别设置于两个不同的地方，一方面减少了船舶内进水后导致充电短路的情况发生的概率，一方面也提高了船舶自主充电的稳定性，同时采用两条充电线分别连接正负极进行充电还提高了船舶的充电效率。

作为优选例子，所述控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动，具体为：

响应于所述充电触发指令，控制泊位内的滑台带动所述调整钢条进行移动，使得船舶被所述调整钢条推动进行位置的改变；

实时监测所述调整钢条移动的位移值，并将所述位移值与预设的位移阈值进行比较；

当对比结果为所述位移值等于所述位移阈值时，确定完成所述船舶的位置调整，控制所述调整钢条停止移动。

为了确保充电时船舶的受电端和泊位的充电线对应的充电端得以完美吻合，本发明还提供了一种通过调整钢条调整船舶位置的调整方法。该调整方法响应于充电触发指令，控制泊位上方的滑台带动位于泊位和船舶之间的所述调整钢条开始按照预设的线路移动，并在钢条移动的同时监测钢条的位移值，根据钢条位移值和位移阈值的对比结果确定是否已将船舶调整至与所述充电线对准的位置下方，通过上述对船舶停放位置的调整确保经过调整钢条对船舶位置进行调整后，船舶上的受电端可以和泊位上方的充电端精准对接。

作为优选例子，所述控制正充电线和负充电线移动，具体为：

其中，所述正充电线和所述负充电线分别通过柔性电缆与绞盘相连；

响应于充电开始指令，根据位移值在预设的位移表中匹配获得所述位移值对应的电缆长度，并控制所述绞盘旋转放出与所述电缆长度相等长度的柔性电缆，使得所述正充电线和所述负充电线向下移动与所述电缆长度相等的长度。

为了进一步确保充电端和受电端可以精准对接，本发明还提供了一种充电线移动长度选择方法，通过上述调整方法获得的调整钢条的位移值在预设的位移值对应长度的表中筛选出该船舶位移值对应的移动长度，即与充电线连接的柔性电缆释放的长度。确定了该柔性电缆释放长度后，即可控制绞盘旋转释放对应长度的柔性电缆，使得与柔性电缆连接的正充电线和负充电线均被向下放出对应长度，继而使得正充电线和负充电线的充电端分别与船舶上正受电端和负受电端精准对接，实现无人船自主充电连接。

作为优选例子，所述在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，具体为：

当所述正充电线的充电端对应的磁头与所述正受电端的磁头相吸，使得所述正充电线的充电端与所述正受电端连接固定后，由探测设备确定是否固定完成；

当所述负充电线的充电端对应的磁头与所述负受电端的磁头相吸，使得所述负充电线的充电端与所述负受电端连接固定后，由所述探测设备确定是否固定完成；

确定固定完成后，接收由所述探测设备发送的探测信号，并根据所述探测信号控制所述电源通过柔性电缆向所述正充电线和所述负充电线通电为所述船舶充电。

为了进一步固定充电端和受电端的连接，本发明提供了一种通过磁性固定充电端口的方法，由于充电线的充电端被磁铁包围且受电端同样被磁铁包围，因此充电线的充电端和受电端在彼此靠近至一定范围内便会由于磁性相吸的原因连接固定。同时，本发明还提供了通过探测设备确定充电端和受电端是否固定完成的方法，以此确保充电端和受电端在连接充电之前已经完成充电连接且完成磁吸固定，避免出现电源开始通电而充电端与受电端之间的连接未固定导致。通过本发明提供的磁吸连接充电端和受电端的方式，可进一步固定充电端口，避免出现风浪过大船舶高度发生剧烈变化，进而导致充电端与受电端连接断开船舶充电出现故障的问题。

同时，本发明提供的充电端的凹槽尺寸略大于磁头的尺寸，降低了充电端和受电端的连接难度，继而降低了无人船自主充电的难度，还进一步提高了无人船自主充电的效率。

作为优先例子，在所述泊位控制装置接收来自船舶的充电触发指令之前，还包括：

响应于光能触发信号，通过实时检测获得的光能数据与预设的光能阈值进行对比，并根据对比结果确定是否需要开启光能充电设备；

若对比结果为所述光能数据大于或等于所述光能阈值，则开启所述光能充电设备，通过太阳能为所述第一泊位的电源充电；

若对比结果为所述光能数据小于所述光能阈值，则继续检测所述光能数据直到所述光能数据大于或等于所述光能阈值。

为了提高设置在野外的泊位中的电源的电量保持强度，本发明还提供了一种通过光能为泊位电源充电的方法。该充电方法通过泊位控制装置响应于光能触发信号，根据实时检测的光能数据与预设的光能阈值的对比确定当前的太阳光强度是否满足开启太阳能板，进行太阳能充电的条件。

若是确定检测到光能数据满足启用太阳能板的条件，则开启光能充电设备即太阳能板为泊位电源充电，以此解决泊位处于野外与市电连接困难且人工充电难度高，进而导致的自主充电泊位的电量续航能力弱的问题。通过上述光能充电方法，提高了泊位的电源电量续航能力，降低了人工为泊位电源充电的频率，进而减少了泊位充电人员的工作压力，还提高了工作人员的工作效率。同时由于人工为泊位充电需关闭泊位，因此通过该太阳能自主充电方法还提高了泊位的工作效率，无需因为充电频繁关闭泊位，间接提高了船舶的工作效率。

相应的，本发明还提供了一种针对船舶的充电方法，应用于船舶自主充电系统的船舶控制装置；

所述充电方法包括：

所述船舶控制装置响应于电量警告信号，向第一泊位发送充电触发指令，使得所述第一泊位通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令；

所述船舶控制装置接收所述端口准备指令，将正受电端的受电窗和负受电端的受电窗打开并将探测设备调整至运行状态，调整后向所述第一泊位发送充电开始指令；

所述船舶控制装置实时检测电池的剩余电量，将所述剩余电量与预设的第一电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量大于或等于所述第一电量阈值时向所述第一泊位发送充电结束指令使得所述第一泊位停止充电；

同时接收由所述第一泊位发送的端口关闭指令，将所述正受电端的受电窗和所述负受电端的受电窗以及所述探测设备调整至关闭状态；

其中，所述端口准备指令和端口关闭指令由所述第一泊位根据一种针对泊位的辅助充电方法生成。

为了完善上述针对泊位辅助充电方法，本发明还提供了一种针对船舶的充电方法，该充电方法响应于电量警告信号，向泊位发送充电触发指令，使得泊位根据充电触发指令通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令。当船舶控制装置接收到端口准备指令后，即可打开正受电端和负受电端上的受电窗，同时将两个受电端附近的探测设备调整至运行状态然后再向泊位发送充电开始指令。所述受电窗即为覆盖在受电端上的设备，设置该受电窗可有效保护正受电端和负受电端，防水防尘的同时避免了出现受电端进水漏电的危险情况发生。所述探测设备即为设置于两个受电端附近，用于检测受电端和充电端的连接情况，并在确定完成连接后向泊位控制装置发送探测信号使得泊位控制装置控制电源开始向充电线通电，以此确保不会出现电源开始通电但充电端和受电端之间的连接未完成导致漏电的情况，提高了船舶和泊位协同充电的安全性和准确性。

在充电时，船舶控制装置还将实时检测船舶剩余电量，确定船舶是否完成充电，若确定船舶剩余电量已达到或超过预设的电量阈值，则向泊位发送停止充电指令使得泊位停止充电同时接收泊位反馈的端口关闭指令，将受电窗调整至关闭状态。通过上述对剩余电量的检测精准控制充电时间和剩余电量，提高了船舶充电效率，同时还提高了泊位的节能效率。

作为优选例子，在所述响应于电量警告信号之前，还包括：

实时检测所述电池的所述剩余电量，将所述剩余电量与预设的第二电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量小于或等于所述第二电量阈值时触发所述电量警告信号。

为了避免船舶剩余电量不足以支撑船舶行驶至泊位进行充电，本发明还提供了一种针对船舶剩余电量的检测方法，通过对船舶剩余电量的实时检测，确保船舶的剩余电量足以支撑船舶行驶至泊位进行自主充电，有效避免了船舶搁浅于野外的情况发生，进而还减少了船舶排障人员的工作量，降低了船舶排障人员的工作压力。

相应的，本发明还提供了一种船舶自主充电系统，所述船舶自主充电系统包括泊位控制装置和船舶控制装置；

其中，所述泊位控制装置和所述船舶控制装置通过后台设备数据链接；

所述泊位控制装置可执行以上任意一项所述的一种针对泊位和船舶的协同充电方法；

所述船舶控制装置可执行以上任意一项所述的一种针对泊位和船舶的充电方法。

作为优选例子，所述泊位控制装置包括充电准备模块、充电开始模块和充电结束模块；

其中，所述充电准备模块用于接收来自船舶的充电触发指令，控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动并向所述船舶发送端口准备指令，使得所述船舶将正受电端、负受电端和探测设备调整至运行状态并反馈充电开始指令；

所述充电开始模块用于接收所述充电开始指令并控制正充电线和负充电线移动，在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，为所述船舶充电；

所述充电结束模块用于接收由所述船舶发送的充电结束指令，则控制所述电源停止对所述正充电线和所述负充电线通电，并回收所述正充电线和所述负充电线，回收后向所述船舶发送端口关闭指令使得所述船舶将所述正受电端和所述负受电端以及所述探测设备关闭。

作为优选例子，所述船舶控制装置包括电量监控模块和充电监控模块；

其中，所述电量监控模块用于响应于电量警告信号，向第一泊位发送充电触发指令，使得所述第一泊位通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令；

所述充电监控模块用于接收所述端口准备指令，将正受电端的受电窗和负受电端的受电窗打开并将探测设备调整至运行状态，调整后向所述第一泊位发送充电开始指令，以及实时检测电池的剩余电量，将所述剩余电量与预设的第一电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量大于或等于所述第一电量阈值时向所述第一泊位发送充电结束指令使得所述第一泊位停止充电，以及接收由所述第一泊位发送的端口关闭指令，将所述正受电端的受电窗和所述负受电端的受电窗以及所述探测设备调整至关闭状态；其中，所述端口准备指令和端口关闭指令由所述第一泊位根据一种针对泊位的辅助充电方法生成。

附图说明

图1：为本发明提供的一种针对泊位的辅助充电方法的实施例的流程示意图；

图2：为本发明提供的通过充气垫调整船舶位置的方法的一种实施例的流程示意图；

图3：为本发明提供的一种通过光能为泊位充电方法的实施例的流程示意图；

图4：为本发明提供的一种针对船舶的充电方法的实施例的流程示意图；

图5：为本发明提供的船舶自主充电系统的一种实施例的结构示意图；

图6：为本发明提供的泊位控制装置的一种实施例的结构示意图；

图7：为本发明提供的船舶控制装置的一种实施例的结构示意图；

图8：为本发明提供的绞盘的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

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，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例一

请参照图1，为本发明提供的一种针对泊位的辅助充电方法的实施例的流程示意图，包括步骤101至步骤103，各步骤具体如下：

步骤101：接收来自船舶的充电触发指令，控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动并向所述船舶发送端口准备指令，使得所述船舶将正受电端、负受电端和探测设备调整至运行状态并反馈充电开始指令。

在本实施例中，泊位控制装置在接收到船舶发送的充电触发指令后控制泊位内位于泊位和船舶之间的调整钢条进行移动，以此推动船舶进而调整船舶的停放位置，并在将船舶推动至充电位置后控制调整钢条停止移动，并向船舶发送端口准备指令，使得船舶根据指令将正负受电端打开并反馈充电开始指令，以此确保船舶做好了充电连接前的所有准备。通过上述一系列举措使得船舶与泊位均做好船舶自主充电前的所有准备，提高了船舶后续充电连接的效率，继而提高了船舶的整体充电效率，同时还间接提高了船舶的工作效率。

示例性的，本实施例所述控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动，具体实现方式为：

响应于所述充电触发指令，控制泊位内的滑台带动所述调整钢条进行移动，使得船舶被所述调整钢条推动进行位置的改变；

实时监测所述调整钢条移动的位移值，并将所述位移值与预设的位移阈值进行比较；

当对比结果为所述位移值等于所述位移阈值时，确定完成所述船舶的位置调整，控制所述调整钢条停止移动。

为了确保充电时船舶的受电端和泊位的充电线对应的充电端得以完美吻合，本发明还提供了一种通过调整钢条调整船舶位置的调整方法。该调整方法响应于充电触发指令，控制泊位上方的滑台带动位于泊位和船舶之间的所述调整钢条开始按照预设的线路移动，并在钢条移动的同时监测钢条的位移值，根据钢条位移值和位移阈值的对比结果确定是否已将船舶调整至与所述充电线对准的位置下方，通过上述对船舶停放位置的调整确保经过调整钢条对船舶位置进行调整后，船舶上的受电端可以和泊位上方的充电端精准对接，而无需通过人工或图像检测装置确定充电两端位置是否满足对接条件，即可实现自主充电。

步骤102：接收所述充电开始指令并控制正充电线和负充电线移动，在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，为所述船舶充电。

本实施例中，在所述正受电端和所述负受电端打开后，泊位控制装置则开始控制正充电线和负充电线开始移动，并在正负充电线上端的充电端移动至受电端附近时，使得正充电端和正受电端以及负充电端和负受电端通过磁性相吸连接固定，以此避免船舶充电时由于风浪晃动导致船舶高度发生变化时，受电端和充电端由于上下滑动连接断开的情况发生，可见本发明通过磁性固定充电端和受电端的连接提升了无人船自主无人充电过程的稳定性，降低了无人情况下受外界环境影响充电端与受电端断连的风险。

除此之外，本发明将充电线分为正充电线和负充电线，同时也将受电端分为正受电端与负受电端，即将充电端口的正负极分离设计，分别设置于两个不同的地方，一方面减少了船舶内进水后导致充电短路的情况发生的概率，一方面也提高了船舶自主充电的稳定性，同时采用两条充电线分别连接正负极进行充电还提高了船舶的充电效率。

同时，本实施例步骤102中所述控制正充电线和负充电线移动，具体实现方式为：

响应于充电开始指令，根据位移值在预设的位移表中匹配获得所述位移值对应的电缆长度，并控制所述绞盘旋转放出与所述电缆长度相等长度的柔性电缆，使得所述正充电线和所述负充电线向下移动与所述电缆长度相等的长度。其中，本实施例所述正充电线和所述负充电线分别通过柔性电缆与绞盘相连。

在本实施例中，为了进一步确保充电端和受电端可以精准对接，本发明还提供了一种充电线移动长度选择方法，通过上述调整方法获得的调整钢条的位移值在预设的位移值对应长度的表中筛选出该船舶重量对应的移动长度，即与充电线连接的柔性电缆释放的长度。确定了该柔性电缆释放长度后，即可控制绞盘旋转释放对应长度的柔性电缆，使得与柔性电缆连接的正充电线和负充电线均被向下放出对应长度，继而使得正充电线和负充电线的充电端分别与船舶上正受电端和负受电端精准对接，实现无人船自主充电连接。

除此之外，本实施例步骤102中所述在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，具体实现方式为：

当所述正充电线的充电端对应的磁头与所述正受电端的磁头相吸，使得所述正充电线的充电端与所述正受电端连接固定后，由探测设备确定是否固定完成；

当所述负充电线的充电端对应的磁头与所述负受电端的磁头相吸，使得所述负充电线的充电端与所述负受电端连接固定后，由所述探测设备确定是否固定完成；

确定固定完成后，接收由所述探测设备发送的探测信号，并根据所述探测信号控制所述电源通过柔性电缆向所述正充电线和所述负充电线通电为所述船舶充电。

可见，为了进一步固定充电端和受电端的连接，本发明实施例提供了一种通过磁性固定充电端口的方法，由于充电线的充电端被磁铁包围且受电端同样被磁铁包围，因此充电线的充电端和受电端在彼此靠近至一定范围内便会由于磁性相吸的原因连接固定。同时，本发明还提供了通过探测设备确定充电端和受电端是否固定完成的方法，以此确保充电端和受电端在连接充电之前已经完成充电连接且完成磁吸固定，避免出现电源开始通电而充电端与受电端之间的连接未固定导致。通过本发明实施例提供的磁吸连接充电端和受电端的方式，可进一步固定充电端口，避免出现风浪过大船舶高度发生剧烈变化，进而导致充电端与受电端连接断开船舶充电出现故障的问题。

同时，本发明实施例提供的充电端的凹槽尺寸略大于磁头的尺寸，降低了充电端和受电端的连接难度，继而降低了无人船自主充电的难度，还进一步提高了无人船自主充电的效率。

步骤103：接收由所述船舶发送的充电结束指令，则控制所述电源停止对所述正充电线和所述负充电线通电，并回收所述正充电线和所述负充电线，回收后向所述船舶发送端口关闭指令使得所述船舶将所述正受电端和所述负受电端以及所述探测设备关闭。

在接收到船舶发送的充电结束指令后，泊位控制装置则会控制切断对正负充电线的通电，使得正负充电端与正负受电端脱离，并回收正负充电线同时向船舶发送端口关闭指令，使得正负受电端以及所述探测设备被调整至关闭状态，进而完成充电全过程。

作为本实施例的另一种举例，参见图2，图2为本发明提供的通过充气垫调整船舶位置的方法的一种实施例的流程示意图，包括步骤201至步骤203，各步骤具体如下：

步骤201：响应于所述充电触发指令，将所述充气垫调整至充气状态并对所述充气垫进行充气。

在本举例中，所述泊位控制装置只有在接收到充电触发指令后才开始调整充气垫的状态，避免了出现船舶还未在泊位内安全停放就触发了充电触发指令导致未被停放安稳的船舶被开始充气的充气垫顶撞至侧翻的问题。因此，本发明实施例提供的充电触发指令由船舶发送，只有在船舶确定自身已稳定停放后，才向泊位发送充电触发指令，并由泊位响应于充电触发指令调整充气垫状态，为充气垫充气。

步骤202：通过所述充气垫对所述船舶进行船舶长度和船舶宽度的检测，并根据检测获得的船舶尺寸在预设的第一尺寸表中匹配获得所述船舶尺寸对应的充气阈值。

为了确保调整充气垫之后船舶的受电端和泊位的充电线对应的充电端得以完美吻合、精准对接，本举例步骤还提供了一种充气垫的充气阈值选择方法。该选择方法响应于充气触发指令，将充气垫调整至充气状态对所述充气垫进行充气，同时通过安装于泊位四周的充气垫以及安装与充气垫上的距离测量设备对船舶长度和船舶宽度进行测量。通过充气垫上的距离测量设备对船舶的尺寸进行检测，是为了后续根据该测量获得的尺寸确定需要向充气垫中充入气体的具体体积，通过控制该充入气体的体积确保经过充气垫对船舶位置进行调整后，船舶上的受电端可以和泊位上方的充电端精准对接。

步骤203：实时检测所述充气垫的充气进度，当检测到所述充气垫达到所述充气阈值时将所述充气垫调整至停止状态。

然后根据检测获得的船舶尺寸在系统预设的尺寸表中匹配到该船舶尺寸对应的充气阈值，确定后根据该充气阈值控制充气垫的充入气体的体积，并在充入气体到达该阈值后停止对充气垫进行充气。

作为本实施例的又一举例，参见图3，图3为本发明提供的一种通过光能为泊位充电方法的实施例的流程示意图，包括步骤301至步骤303，各步骤具体如下：

步骤301：响应于光能触发信号，通过实时检测获得的光能数据与预设的光能阈值进行对比，并根据对比结果确定是否需要开启光能充电设备。

为了提高设置在野外的泊位的电源续航能力，本实施例还提供了一种为设置在野外的、不方便连接市电的泊位的电源进行充电的太阳能充电方法。通过在泊位四周的墙壁上覆盖上一层太阳能板，即可实现在不连接市电的情况下，泊位电源通过太阳能板将光能转化为电能，继而进行自主充电。同时，为了覆盖太阳能板，因此泊位四周为全封闭设置，而处于野外的泊位设置为全封闭设计，不仅可在野外恶劣气候条件下保护泊位内正在进行充电的无人船免于受损，还保护了泊位内其余的各项设施免于风浪和各类自然天气带来的侵蚀，提高了泊位内各项设施的续航能力，同时也降低了泊位的维护频率，继而还减少了泊位维修人员的工作量。

为了提高设置在野外的泊位中的电源的电量保持强度，本发明实施例提供了一种通过光能为泊位电源充电的方法。该充电方法通过泊位控制装置响应于光能触发信号，根据实时检测的光能数据与预设的光能阈值的对比确定当前的太阳光强度是否满足开启太阳能板，进行太阳能充电的条件。

步骤302：若对比结果为所述光能数据大于或等于所述光能阈值，则开启所述光能充电设备，通过太阳能为所述第一泊位的电源充电。

若是确定检测到光能数据满足启用太阳能板的条件，则开启光能充电设备即太阳能板为泊位电源充电，以此解决泊位处于野外与市电连接困难且人工充电难度高，进而导致的自主充电泊位的电量续航能力弱的问题。通过上述光能充电方法，提高了泊位的电源电量续航能力，降低了人工为泊位电源充电的频率，进而减少了泊位充电人员的工作压力，还提高了工作人员的工作效率。同时由于人工为泊位充电需关闭泊位，因此通过该太阳能自主充电方法还提高了泊位的工作效率，无需因为充电频繁关闭泊位，间接提高了船舶的工作效率。

步骤303：若对比结果为所述光能数据小于所述光能阈值，则继续检测所述光能数据直到所述光能数据大于或等于所述光能阈值。

若是检测到的光能数据不足以达到启用太阳能板的条件，则不启用太阳能板但是继续对光能数据进行检测，直到检测到的光能数据大于或等于所述光能阈值。

实施例二

相应的，参见图4，图4为本发明提供的一种针对船舶的充电方法的实施例的流程示意图，本实施例中出船舶控制装置所接收到的所述端口准备指令和端口关闭指令均为实施例一中泊位控制装置通过一种针对泊位的辅助充电方法生成并发送的。如图4所示，包括步骤401至步骤403，各步骤具体如下：

步骤401：响应于电量警告信号，向第一泊位发送充电触发指令，使得所述第一泊位通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令。

在确定需要向第一泊位发送充电触发指令之前，船舶控制装置首先需响应于电量警告信号，再向泊位发送充电触发指令，只有在确定船舶电量已不足以支撑船舶继续工作时，才触发电量警告信号并发送充电触发指令至泊位开始充电全过程。

其中，本实施例步骤401所述响应于电量警告信号中，所述电量警告信号的具体触发方式如下：

实时检测所述电池的所述剩余电量，将所述剩余电量与预设的第二电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量小于或等于所述第二电量阈值时触发所述电量警告信号。

为了避免船舶剩余电量不足以支撑船舶行驶至泊位进行充电，本发明还提供了一种针对船舶剩余电量的检测方法，通过对船舶剩余电量的实时检测，确保船舶的剩余电量足以支撑船舶行驶至泊位进行自主充电，有效避免了船舶搁浅于野外的情况发生，进而还减少了船舶排障人员的工作量，降低了船舶排障人员的工作压力。

除此之外，在本实施例中，船舶在响应于电量警告信号之后和向泊位发送充电触发指令之前，船舶控制装置还需要将船舶驶入第一泊位并控制船舶稳定停留于泊位之中，以此确保在泊位响应于充电触发指令后，泊位控制调整钢条对船舶的停放位置进行调整时，不会出现由于船舶停放出现问题而导致调整钢条无法实现对船舶停放位置的调整，或者在移动过程中与船舶发生碰撞事件。

步骤402：接收所述端口准备指令，将正受电端的受电窗和负受电端的受电窗打开并将探测设备调整至运行状态，调整后向所述第一泊位发送充电开始指令。

为了完善上述针对泊位的辅助充电方法，本发明实施例提供了一种针对船舶的充电方法，该充电方法响应于电量警告信号，向泊位发送充电触发指令，使得泊位根据充电触发指令调整充气垫状态并反馈端口准备指令。当船舶控制装置接收到端口准备指令后，即可打开正受电端和负受电端上的受电窗，然后再向泊位发送充电开始指令。所述受电窗即为覆盖在受电端上的设备，设置该受电窗可有效保护正受电端和负受电端，防水防尘的同时避免了出现受电端进水漏电的危险情况发生。所述探测设备即为设置于两个受电端附近，用于检测受电端和充电端的连接情况，并在确定完成连接后向泊位控制装置发送探测信号使得泊位控制装置控制电源开始向充电线通电，以此确保不会出现电源开始通电但充电端和受电端之间的连接未完成导致漏电的情况，提高了船舶和泊位协同充电的安全性和准确性。

步骤403：实时检测电池的剩余电量，将所述剩余电量与预设的第一电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量大于或等于所述第一电量阈值时向所述第一泊位发送充电结束指令使得所述第一泊位停止充电，同时接收由所述第一泊位发送的端口关闭指令，将所述正受电端的受电窗和所述负受电端的受电窗以及所述探测设备调整至关闭状态。

在充电时，船舶控制装置还将实时检测船舶剩余电量，确定船舶是否完成充电，若确定船舶剩余电量已达到或超过预设的电量阈值，则向泊位发送停止充电指令使得泊位停止充电同时接收泊位反馈的端口关闭指令，将受电窗调整至关闭状态。通过上述对剩余电量的检测精准控制充电时间和剩余电量，提高了船舶充电效率，同时还提高了泊位的节能效率。

为了更好地说明本发明一种针对泊位的辅助充电方法和充电方法的工作原理与步骤流程，可以但不限于参见上文的相关记载。

相应的，参见图5，图5为本发明提供的船舶自主充电系统的一种实施例的结构示意图。如图5所示，所述船舶自主充电系统包括泊位控制装置501和船舶控制装置502，其中所述泊位控制装置501和所述船舶控制装置502通过后台设备503数据链接，即所述泊位控制装置501发送的所有指令和数据均由所述后台设备503传输至所述船舶控制装置502。

所述泊位控制装置501可执行以上任意一项所述的一种针对泊位的辅助充电方法；所述船舶控制装置502可执行以上任意一项所述的一种针对船舶的充电方法。

其中，所述泊位控制装置501包括充电准备模块601、充电开始模块602和充电结束模块603。

所述充电准备模块601用于接收来自船舶的充电触发指令，控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动并向所述船舶发送端口准备指令，使得所述船舶将正受电端、负受电端和探测设备调整至运行状态并反馈充电开始指令。

示例性的，所述充电准备模块601还用于：

响应于光能触发信号，通过实时检测获得的光能数据与预设的光能阈值进行对比，并根据对比结果确定是否需要开启光能充电设备；

若对比结果为所述光能数据大于或等于所述光能阈值，则开启所述光能充电设备，通过太阳能为所述第一泊位的电源充电；

若对比结果为所述光能数据小于所述光能阈值，则继续检测所述光能数据直到所述光能数据大于或等于所述光能阈值。

示例性的，所述充电准备模块601将第一泊位的充气垫调整至充气状态直到所述充气垫达到预设的充气阈值，具体为：

响应于所述充电触发指令，控制泊位内的滑台带动所述调整钢条进行移动，使得船舶被所述调整钢条推动进行位置的改变；

实时监测所述调整钢条移动的位移值，并将所述位移值与预设的位移阈值进行比较；

当对比结果为所述位移值等于所述位移阈值时，确定完成所述船舶的位置调整，控制所述调整钢条停止移动。

所述充电开始模块602用于接收所述充电开始指令并控制正充电线和负充电线移动，在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，为所述船舶充电。

示例性的，所述充电开始模块602控制正充电线和负充电线移动，具体为：

响应于充电开始指令，根据位移值在预设的位移表中匹配获得所述位移值对应的电缆长度，并控制所述绞盘旋转放出与所述电缆长度相等长度的柔性电缆，使得所述正充电线和所述负充电线向下移动与所述电缆长度相等的长度。其中，所述正充电线和所述负充电线分别通过柔性电缆与绞盘相连；其中，所述正充电线和所述负充电线分别通过柔性电缆与绞盘相连。

相应的，参见图8，图8为本发明提供的绞盘的一种实施例的结构示意图，如图8所示，图8为本发明提供的绞盘的一种实施例的结构示意图。如图8所示，所述绞盘包括金属盘、充电触点、57步进电机、电缆、充电磁吸、滑台、接近开关和42步进电机。其中，金属盘和电缆相互之间连接，同时57步进电机用于控制金属盘旋转放下或回收电缆，同时电缆底端的充电磁吸包裹着充电端，且由于本发明提供的充电端包括正充电端和负充电端，因此电缆也对应包括两条。

同时每条电缆对应有一个接近开关，所述接近开关用于检测电缆是否已被回收至指定位置即确定电缆是否已被完整回收，因此所述接近开关在57步进电机控制金属盘进行电缆回收时，将实时监测电缆的充电磁吸部分，并在监测到所述充电磁吸已达指定位置后向泊位控制装置发送信号确定电缆已完整回收。两个金属盘旁边的两个充电触点用于向两条电缆进行充电，其中一条向正充电线充电，则对应充电电压为48V；另外一条则向负充电线充电，对应充电电压为0V。

除此之外，如图8可得所述42步进电机与滑台相连，而滑台则与调整钢条相连接，因此泊位控制装置通过42步进电机控制滑台移动，以此实现针对调整钢条的间接控制。在本实施例中，所述42步进电机有两台，因此对应滑台有两个而调整钢条也有两块，而两块调整钢条则能更好的调整船舶的停放位置。

示例性的，所述充电开始模块602控制电源在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，具体为：

当所述正充电线的充电端对应的磁头与所述正受电端的磁头相吸，使得所述正充电线的充电端与所述正受电端连接固定后，由探测设备确定是否固定完成；

当所述负充电线的充电端对应的磁头与所述负受电端的磁头相吸，使得所述负充电线的充电端与所述负受电端连接固定后，由所述探测设备确定是否固定完成；

确定固定完成后，接收由所述探测设备发送的探测信号，并根据所述探测信号控制所述电源通过柔性电缆向所述正充电线和所述负充电线通电为所述船舶充电。

所述充电结束模块603用于接收由所述船舶发送的充电结束指令，则控制所述电源停止对所述正充电线和所述负充电线通电，并回收所述正充电线和所述负充电线，回收后向所述船舶发送端口关闭指令使得所述船舶将所述正受电端和所述负受电端以及所述探测设备关闭。

所述船舶控制装置包括电量监控模块701和充电监控模块702；

其中，所述电量监控模块701用于响应于电量警告信号，向第一泊位发送充电触发指令，使得所述第一泊位通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令。

示例性的，所述电量监控模块701还用于：

实时检测所述电池的所述剩余电量，将所述剩余电量与预设的第二电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量小于或等于所述第二电量阈值时触发所述电量警告信号。

所述充电监控模块702用于接收所述端口准备指令，将正受电端的受电窗和负受电端的受电窗打开并将探测设备调整至运行状态，调整后向所述第一泊位发送充电开始指令，以及实时检测电池的剩余电量，将所述剩余电量与预设的第一电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量大于或等于所述第一电量阈值时向所述第一泊位发送充电结束指令使得所述第一泊位停止充电，以及接收由所述第一泊位发送的端口关闭指令，将所述正受电端的受电窗和所述负受电端的受电窗以及所述探测设备调整至关闭状态；其中，所述端口准备指令和端口关闭指令由所述第一泊位根据一种针对泊位的辅助充电方法生成。

综上所述，本发明实施例提供了一种针对泊位的辅助充电方法和充电方法，应用于船舶自主充电系统的泊位控制装置，在接收到船舶发送的充电触发指令后控制调整钢条微调船舶位置，向船舶发送端口准备指令使得船舶完成充电前准备并反馈充电开始指令，根据充电开始指令控制正充电端和负充电端与船舶上的两个对应的受电端磁吸连接固定进行充电，并在接收到充电结束指令后停止充电并回收两条正负充电线，同时向船舶发送端口关闭指令使得船舶结束充电。本发明通过调整钢条微调船舶的停放位置，以此确保船舶上的受电端和充电端得以精准对接，实现充电自主连接，提高了充电效率；通过磁吸固定充电连接提升了无人船自主充电过程的稳定性，降低了船舶充电时受环境的影响。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针对泊位和船舶的协同充电方法，其特征在于，应用于船舶自主充电系统的泊位控制装置；

所述协同充电方法包括：

所述泊位控制装置接收来自船舶的充电触发指令，控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动并向所述船舶发送端口准备指令，使得所述船舶将正受电端、负受电端和探测设备调整至运行状态并反馈充电开始指令；

所述泊位控制装置接收所述充电开始指令并控制正充电线和负充电线移动，在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，为所述船舶充电；

所述泊位控制装置接收由所述船舶发送的充电结束指令，则控制所述电源停止对所述正充电线和所述负充电线通电，并回收所述正充电线和所述负充电线，回收后向所述船舶发送端口关闭指令使得所述船舶将所述正受电端和所述负受电端以及所述探测设备关闭。

2.如权利要求1所述的一种针对泊位和船舶的协同充电方法，其特征在于，所述控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动，具体为：

响应于所述充电触发指令，控制泊位内的滑台带动所述调整钢条进行移动，使得船舶被所述调整钢条推动进行位置的改变；

实时监测所述调整钢条移动的位移值，并将所述位移值与预设的位移阈值进行比较；

当对比结果为所述位移值等于所述位移阈值时，确定完成所述船舶的位置调整，控制所述调整钢条停止移动。

3.如权利要求1所述的一种针对泊位和船舶的协同充电方法，其特征在于，所述控制正充电线和负充电线移动，具体为：

其中，所述正充电线和所述负充电线分别通过柔性电缆与绞盘相连；

响应于充电开始指令，根据位移值在预设的位移表中匹配获得所述位移值对应的电缆长度，并控制所述绞盘旋转放出与所述电缆长度相等长度的柔性电缆，使得所述正充电线和所述负充电线向下移动与所述电缆长度相等的长度。

4.如权利要求1所述的一种针对泊位和船舶的协同充电方法，其特征在于，所述在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，具体为：

当所述正充电线的充电端对应的磁头与所述正受电端的磁头相吸，使得所述正充电线的充电端与所述正受电端连接固定后，由探测设备确定是否固定完成；

当所述负充电线的充电端对应的磁头与所述负受电端的磁头相吸，使得所述负充电线的充电端与所述负受电端连接固定后，由所述探测设备确定是否固定完成；

确定固定完成后，接收由所述探测设备发送的探测信号，并根据所述探测信号控制所述电源通过柔性电缆向所述正充电线和所述负充电线通电为所述船舶充电。

5.如权利要求1所述的一种针对泊位和船舶的协同充电方法，其特征在于，在所述泊位控制装置接收来自船舶的充电触发指令之前，还包括：

响应于光能触发信号，通过实时检测获得的光能数据与预设的光能阈值进行对比，并根据对比结果确定是否需要开启光能充电设备；

若对比结果为所述光能数据大于或等于所述光能阈值，则开启所述光能充电设备，通过太阳能为所述第一泊位的电源充电；

若对比结果为所述光能数据小于所述光能阈值，则继续检测所述光能数据直到所述光能数据大于或等于所述光能阈值。

6.一种针对泊位和船舶的充电方法，其特征在于，应用于船舶自主充电系统的船舶控制装置；

所述充电方法包括：

所述船舶控制装置响应于电量警告信号，向第一泊位发送充电触发指令，使得所述第一泊位通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令；

所述船舶控制装置接收所述端口准备指令，将正受电端的受电窗和负受电端的受电窗打开并将探测设备调整至运行状态，调整后向所述第一泊位发送充电开始指令；

所述船舶控制装置实时检测电池的剩余电量，将所述剩余电量与预设的第一电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量大于或等于所述第一电量阈值时向所述第一泊位发送充电结束指令使得所述第一泊位停止充电；

同时接收由所述第一泊位发送的端口关闭指令，将所述正受电端的受电窗和所述负受电端的受电窗以及所述探测设备调整至关闭状态；

其中，所述端口准备指令和端口关闭指令由所述第一泊位根据一种针对泊位的辅助充电方法生成。

7.如权利要求6所述的一种针对泊位和船舶的充电方法，其特征在于，在所述响应于电量警告信号之前，还包括：

实时检测所述电池的所述剩余电量，将所述剩余电量与预设的第二电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量小于或等于所述第二电量阈值时触发所述电量警告信号。

8.一种船舶自主充电系统，其特征在于，所述船舶自主充电系统包括泊位控制装置和船舶控制装置；

其中，所述泊位控制装置和所述船舶控制装置通过后台设备数据链接；

所述泊位控制装置可执行如权利要求1-5任意一项所述的一种针对泊位和船舶的协同充电方法；

所述船舶控制装置可执行如权利要求6-7任意一项所述的一种针对泊位和船舶的充电方法。

9.如权利要求8所述的一种船舶自主充电系统，其特征在于，所述泊位控制装置包括充电准备模块、充电开始模块和充电结束模块；

其中，所述充电准备模块用于接收来自船舶的充电触发指令，控制泊位内的调整钢条移动调整所述船舶的位置，在完成位置调整后停止移动并向所述船舶发送端口准备指令，使得所述船舶将正受电端、负受电端和探测设备调整至运行状态并反馈充电开始指令；

所述充电开始模块用于接收所述充电开始指令并控制正充电线和负充电线移动，在所述正充电线和所述负充电线的充电端分别与所述正受电端和所述负受电端通过磁性相吸连接固定后，根据探测信号控制电源向所述正充电线和所述负充电线通电，为所述船舶充电；

所述充电结束指令用于接收由所述船舶发送的充电结束指令，则控制所述电源停止对所述正充电线和所述负充电线通电，并回收所述正充电线和所述负充电线，回收后向所述船舶发送端口关闭指令使得所述船舶将所述正受电端和所述负受电端以及所述探测设备关闭。

10.如权利要求8所述的一种船舶自主充电系统，其特征在于，所述船舶控制装置包括电量监控模块和充电监控模块；

其中，所述电量监控模块用于响应于电量警告信号，向第一泊位发送充电触发指令，使得所述第一泊位通过调整钢条调整船舶位置并反馈端口准备指令；

所述充电监控模块用于接收所述端口准备指令，将正受电端的受电窗和负受电端的受电窗打开并将探测设备调整至运行状态，调整后向所述第一泊位发送充电开始指令，以及实时检测电池的剩余电量，将所述剩余电量与预设的第一电量阈值进行对比，并在对比结果为所述剩余电量大于或等于所述第一电量阈值时向所述第一泊位发送充电结束指令使得所述第一泊位停止充电，以及接收由所述第一泊位发送的端口关闭指令，将所述正受电端的受电窗和所述负受电端的受电窗以及所述探测设备调整至关闭状态；其中，所述端口准备指令和端口关闭指令由所述第一泊位根据一种针对泊位的辅助充电方法生成。