CN212158574U - 一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，包括船用倾斜仪、和摇摆角信号测量电路组成，所述船用倾斜仪是由扇形面板、摆锤、刻度盘、摆动轴组成，所述摇摆角信号测量电路是由传感器、控制模块、系统电源模块、串口通信模块、显示模块组成，本实用新型的优点是：提供更加准确有效并且连续的数据，供上位机进行分析，以提高对预测船舶摇摆准确性，提高船舶航行安全性，通过显示模块，更加方便读数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量仪，具体是一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪。
背景技术
倾斜仪是一种而且至今仍然是研究固体潮与地震前兆观测的地形变基本仪器；也可以用在船舶上用于测量船舶的倾斜角，现有的由于采用人工进行读取，导致机械倾斜仪对船舶摇摆运动无法进行连续记录，偶尔还会错过最大侧倾角，易错过大角度倾角读取时机；数字化程度低，无法进行统计分析，无法构建风险模型及提供智能化警报。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，包括船用倾斜仪、和摇摆角信号测量电路组成，所述船用倾斜仪是由扇形面板、摆锤、刻度盘、摆动轴组成，所述扇形面板竖直放置，使扇形的尖角位于上端，所述刻度盘设置在扇形面板的侧面，位于尖角的正下方，所述刻度盘呈弧形设置，所述摆锤通过摆动轴安装在扇形面板的尖角位置，使摆锤的另一端指在刻度盘；
所述摇摆角信号测量电路是由传感器、控制模块、系统电源模块、串口通信模块、显示模块组成，所述传感器信号输出端与控制模块的信号输入端连接，所述串口通信模块与控制模块通信端连接，所述显示模块与控制模块的信号输出端连接，所述系统电源模块为整个电路提供工作电源；所述传感器安装在与摆动轴连接，实时采集摆锤的偏移角度，传感器将采集的信号输送给控制模块，控制模块将传感器发送过来的信号处理后输送给显示模块进行显示。
进一步优选的，所述刻度盘的中心为0刻度，由0刻度向两侧的刻度度数逐渐增大。
进一步优选的，所述传感器采用同轴联结滑阻电位器式角度传感器，测量范围0゜～360 ゜连续，传感器轴与摆动轴同轴联结安装。
进一步优选的，所述控制模块选用STC12C5A60S单片机进行控制。
进一步优选的，所述控制模块通过串口通信模块与上位机进行通信，上位机测量数据采集、显示与记录分析。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过传感器改进船舶现行机械倾斜仪对船舶摇摆角进行采集，变人工读取为屏幕显示并连续记录，并进行连续记录及横摇周期，时期提供的数据更加的有效，准确，使其为上位机中摇摆概率模型，给出固定横倾角检测、横摇周期测量与稳性估算、摇摆规律曲线及演变、大角度横摇突风倾侧等非线性风险预测结果的计算，提供准确有效的数据，同时还保留传统人工测读功能；本实用新型的优点是：提供更加准确有效并且连续的数据，供上位机进行分析，以提高对预测船舶摇摆准确性，提高船舶航行安全性，通过显示模块，更加方便读数。
附图说明
图1为倾斜仪结构示意图；
图2为摇摆角信号测量电路图；
图3为数据采集容器图；
1、扇形面板；2、摆锤；3、刻度盘；4、摆动轴。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，包括船用倾斜仪、摇摆角信号测量电路组成，所述船用倾斜仪是由扇形面板1、摆锤2、刻度盘3、摆动轴4组成，如图1所示，所述扇形面板1竖直放置，使扇形的尖角位于上端，所述刻度盘3设置在扇形面板1的侧面，位于尖角的正下方，所述刻度盘3呈弧形设置，所述摆锤2通过摆动轴4安装在扇形面板 1的尖角位置，使摆锤2的另一端指在刻度盘3；
所述摇摆角信号测量电路是由传感器、控制模块、系统电源模块、串口通信模块、显示模块组成，如图2所示，所述传感器信号输出端与控制模块的信号输入端连接，所述串口通信模块与控制模块通信端连接，所述显示模块与控制模块的信号输出端连接，所述系统电源模块为整个电路提供工作电源；所述传感器安装在与摆动轴4连接，实时采集摆锤 2的偏移角度，传感器将采集的信号输送给控制模块，控制模块将传感器发送过来的信号处理后输送给显示模块进行显示。
本实例进一步优选的，所述刻度盘3的中心为0刻度，由0刻度向两侧的刻度度数逐渐增大。
本实例进一步优选的，所述传感器采用同轴联结滑阻电位器式角度传感器，测量范围 0゜～360゜连续，传感器轴与摆动轴4同轴联结安装，摆锤2下垂指向零刻度时，万用表测量传感器输出电压处于中间值附近，以减小电子测量存在的标定误差，剩余测量误差在电子测量中利用数学方法补偿。
传感器与控制模块采集电路公共参考电源Vcc(DC:+5V),公共地GND，搭建滑动变阻式调压电路，实现角度值的电信号线性输出：
由于摇摆角的测量范围为(0°～120°)或(-60°～0°)+(0°～+60°)，为保证测量精度，摇摆角信号测量电路一体化设计应共参共地，所述控制模块选用STC12C5A60S单片机进行控制；如图2所示，STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机工作电压：5.5V-3.3V(5V 单片机)，8路10位精度ADC的A/D转换，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)；通用全双工异步串行口(UART)，可实现多串口向上位机通信；通过10位精度ADC的A/D转换，满足电子倾斜仪角度传感器测角精度需求，精度可达360°/1024,即：0.3515625°，调理电路中传感器模块实现0～360°测角与1～+5VDc的线性映射，10位模数转换可使角度测量精度达到0.351°，能满足倾斜仪测量量程需要。显示部分可实现测站的摇摆测量值的LED 显示；串口通信模块，运用MAX3232实现单片机与工控上位机的串口通信，通过软件实现倾斜仪仿真虚拟仪表显示。
所述控制模块通过串口通信模块与上位机进行通信，上位机测量数据采集、显示与记录分析。
利用C#SerialPort类配置端口号、波特率；接收摇摆角度传感器数据；具体流程为： SerialPort类DataReceived事件获取数值，当串口的读缓存有数据到达时则触发DataReceived事件，使用ReadExisting()将语句型文本从串口逐字节读出并赋值给字符串变量，以回车结束断句；随后利用”split”拆分获得传感器工位值(0～1024)句块，利用数学方法转化为(-180°～+180°)，采用计算机图形技术实时绘制平面仪表图形，实现虚拟仪表VI显示功能。重锤标志线按数据绘图的方法绘制与倾斜仪正下方。预期运行效果与机械倾斜仪等效。
对采集结果利用TXT文本构建链表，或直接利用数据库开发平台如SQL SERVER构建数据库，项目拟利用SQL SERVER构建数据库，设计效果如图3所示.
数据记录结果读取后利用微软家族GDI+绘制变化曲线，根据相邻过零点倾角记录时间，测定横摇周期TS，根据横摇周期计算船舶稳性，C、B、KG等为计算常数，公式表明，横摇周期与稳性值GM的平方根有反比关系，稳性GM值是船舶一项极为重要的安全系数，通俗地描述，稳性值约小，倾斜后的扶正能力越差，倾覆危险越大。
a)经验公式：
b)规范公式：
进一步，给出固定横倾角计算结果，系统给出超范围倾角报警及异常变化趋势报警。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，其特征在于：包括船用倾斜仪、和摇摆角信号测量电路组成，所述船用倾斜仪是由扇形面板、摆锤、刻度盘、摆动轴组成，所述扇形面板竖直放置，使扇形的尖角位于上端，所述刻度盘设置在扇形面板的侧面，位于尖角的正下方，所述刻度盘呈弧形设置，所述摆锤通过摆动轴安装在扇形面板的尖角位置，使摆锤的另一端指在刻度盘；
所述摇摆角信号测量电路是由传感器、控制模块、系统电源模块、串口通信模块、显示模块组成，所述传感器信号输出端与控制模块的信号输入端连接，所述串口通信模块与控制模块通信端连接，所述显示模块与控制模块的信号输出端连接，所述系统电源模块为整个电路提供工作电源；所述传感器安装在与摆动轴连接，实时采集摆锤的偏移角度，传感器将采集的信号输送给控制模块，控制模块将传感器发送过来的信号处理后输送给显示模块进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，其特征在于：所述刻度盘的中心为0刻度，由0刻度向两侧的刻度度数逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，其特征在于：所述传感器采用同轴联结滑阻电位器式角度传感器，测量范围0゜～360゜连续，传感器轴与摆动轴同轴联结安装。
4.根据权利要求1所述的一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，其特征在于：所述控制模块选用STC12C5A60S单片机进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种船舶摇摆运动监测防倾覆报警测量仪，其特征在于：所述控制模块通过串口通信模块与上位机进行通信，上位机测量数据采集、显示与记录分析。
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|---|---|---|---|---|
| CN115574782A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-01-06 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | 一种用于坞墩角度监测的指示器及监测方法 |
| CN115574782B (zh) * | 2022-11-07 | 2024-06-11 | 沪东中华造船(集团)有限公司 | 一种用于坞墩角度监测的指示器及监测方法 |
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