CN2659976Y

CN2659976Y - 挖泥船装载监测装置

Info

Publication number: CN2659976Y
Application number: CNU032583117U
Authority: CN
Inventors: 赵素芳; 李金贵; 李炳茜
Original assignee: TIANJIN WATERWAY SURVEYING DESIGN RESEARCH ACADEMY
Current assignee: CCCC Tianjin Port and Shipping Survey and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2013-08-22

Abstract

本实用新型涉及一种挖泥船装载监测装置。挖泥船装载监测装置属于疏浚施工自动监测技术领域，特征体现在挖泥船装载监测装置由传感器、微处理器构成，监测装置在船舶上装有2－3台吃水传感器，泥舱装有1－3台液位传感器，泥舱装有溢流、泥门和泥泵开关传感器，吃水传感器、液位传感器和开关传感器与数据采集控制器相连，数据采集控制器通过数据接口与微处理器相连，微处理器装有监视器。本实用新型成本低，数字方式显示直观，集成度高，可靠性强，操作方便、简单，检测精度高。

Description

挖泥船装载监测装置

技术领域

本实用新型属于疏浚施工自动监测技术领域，特别是涉及一种计量装舱量的挖泥船装载监测装置。

背景技术

为了取得较高的生产效率和工作效率，要靠取得更精确的信息去更有效地控制施工过程。用于指导疏浚施工和计量装舱量的装载监测装置是自航耙吸挖泥船施工所必备的设备之一。

现有的装载监测装置：采用压力传感器检测一点吃水的变化，其输出通过指针式模拟表指示船舶的装载量，船舶的装载状况及变化是以笔式记录器进行记录。此种装置：(1)所采用的压力传感器为七十年代日本的专利产品，通过机械运动改变电压值，输出为非标准信号，因备件无法解决及陈旧已被淘汰；(2)采用一台压力传感器检测船舯吃水，对船舶纵倾和船体变形等因素的影响没有做修正，计算不严谨，计量装载量误差较大；(3)仪表部分采用分立元件组成，故障率高、操作使用麻烦、直观性差。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供了一种挖泥船装载监测装置。

本实用新型的目的是提供一种精度高、集成度高、运行可靠的自航耙吸挖泥船装载监测装置。该装置是通过三台压力传感器检测船舶艏舯艉吃水、两台液位传感器检测泥舱液面高度并通过计算机进行各种修正计算处理后通过显示器以图形和数字方式实时动态显示船舶施工过程中的动态状况。本装置：(1)采用三台高精度压力传感器检测船舶艏舯艉吃水，检测精度高；(2)采用独特的液位传感器对角安装方式对液位数据进行检测消除船舶纵倾、船舶变形等因素的影响，保证了系统精度；(3)信号采集均为标准信号，便于传感器的更换和维修；(4)采用专用模数转换电路对现场数据采集、变换处理，精度高、实时性强；(5)通过工控机处理并在显示器上以数字或图形方式实时显示施工过程中的装载过程，直观、简单、可操作性强、功能强、运行可靠。

本实用新型是利用传感器技术和高精度数据采集技术进行数字化处理的装载监测系统。它是通过三台压力传感器检测船舶吃水并通过各种修正计算获得精确的装载量、利用两台液位传感器检测泥舱液面高度并根据排水量的变化计算挖泥船的装舱量。为了获得较高的系统精度采用独特的传感器安装方式，并对采集的模拟信号经专用的现场数据采集调理控制器转换成数字信号经计算机处理在显示器上以数字方式显示自航耙吸挖泥船的装载数据及装载过程图形(曲线)，为自航船舶的施工管理提供科学依据。

本实用新型采用当前先进的微电子技术，传感器技术、网络通讯技术、高精度数据采集技术，以计算机为系统主机，通过对各种高精度传感器的数据采集及数据运算，实现实时自动监测自航耙吸挖泥船施工过程中的动态状况。“挖泥船装载监测系统”是根据挖泥船吃水、泥舱液面高度及排水量的变化计算出挖泥船的装舱土方量，并通过显示器以图形和数字方式动态显示，为施工人员提供一个动态可视化的施工环境，同时根据施工工况的不同计算出最佳挖泥时间和装舱量，指导施工。

在本方案中，专用的现场数据采集调理控制器是通过对艏、艉、舯吃水、泥舱艏、艉液位共5路摸拟量及2路溢流、2路泥泵、8个泥门16路开关信号共计20路开关量的采集向系统主机输出数字信号。模拟量的输入过程是通过带隔离的多路转换器、带自动增益选择的信号调理放大电路，再通过模数转换器芯片完成模拟量到数字量的转换；开关量是通过信号调理电路再通过芯片处理以位方式输出数字信号。工控主机以中断方式接收数字信号然后在监视器上以数字、曲线方式动态显示挖泥船装载状态。

本实用新型采取如下技术方案：

挖泥船装载监测装置，由传感器、微处理器构成，其特点是监测装置在船舶上装有2-3台吃水传感器，泥舱装有1-3台液位传感器，吃水传感器和液位传感器分别与微处理器相连，微处理器装有监视器。

本实用新型还可以采用如下技术措施：

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是监测装置在船舶的艏、舯和艉各装有1台吃水传感器。

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是泥舱对角位置装有2台液位传感器。

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是吃水传感器、液位传感器与数据采集控制器相连，数据采集控制器通过数据接口与微处理器相连。

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是监测装置在泥舱装有溢流传感器和泥门传感器，传感器与数据采集控制器相连。

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是监测装置装有泥泵开关传感器，泥泵开关传感器与数据采集控制器相连。

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是数据采集控制器结构是模拟量接口与模拟量隔离转换器相连，通过调理放大电路后，经模/数转换器与单片机相连。

所述的挖泥船装载监测装置，其特点是数据采集控制器结构是开关量接口与开关量隔离电路相连，再与单片机相连。

本实用新型具有的优点和积极效果是：(1)采用三台压力传感器检测吃水、两台雷达传感器检测舱内液位，且对传感器的安装采用优化方案，成本低、检测精度高；(2)自行设计的专用模数转换电路采集精度高，通过计算机处理后在显示器以数字方式显示直观、简单；(3)集成度高、可靠性强、操作方便简单。

附图说明

图1是本实用新型连接结构示意图。

图2是本实用新型传感器安装位置示意图。

图3是本实用新型数据采集调理控制器原理示意图。

图4是本实用新型组成示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅图1、图2、图3和图4。挖泥船装载监测装置是由艏吃水压力传感器1、舯吃水压力传感器2、艉吃水压力传感器3、艏雷达液位传感器4、艉雷达液位传感器5、泥泵开关量传感器6、泥舱溢流开关量传感器7、泥门开关量传感器8、驾驶台开关量信号控制台9、专用数据采集调理控制器10、工控机11、装载监视器12、标准键盘13、鼠标14、打印机15构成，见装载监测系统构成示意图。传感器是本实用新型的关键部件，它的检测精度直接影响装置的精度，为了获得准确的装载量将三台压力传感器安装在距船舶轻载水线以下0.5米处位置，既可保证吃水检测精度又可避免船舶航行时水流对传感器造成的影响；两台雷达液位传感器采取对角线安装方式且要求两检测点对角连线中点在船体中线上以进一步修正船舶倾斜的影响从而保证液位检测精度，见装载监测系统传感器安装位置示意图。

本专利所涉及的专用数据采集调理控制器10主要是由：模拟量接口16、模拟量隔离多路转换器19、带自动增益选择的信号调理放大电路22、A/D7714变换器23、20V8可编程编码阵列电路24、HC374译码控制器25、MSP接线端子27、HC240芯片28、开关量输入隔离电路29、开关量输入接口30、HC245总线收发器26、存储器31、I8288数据地址控制器34、AT89C52CPU单片机35、MAX476串口驱动36、DB9九针串行端口37组成。其中：模拟量隔离多路转换器19是由：RL1～RL5构成5路摸拟量输入信号的隔离器17和P1～P5模拟量输入信号隔离器的驱动电路18组成；带自动增益选择的信号调理放大电路22是由：P4A、P5A增益放大器的切换驱动器20及OP-07E运算放大器21组成；存储器31是由DS1664RAM随机存储器32和27512存储器33组成。模拟量的输入过程是通过带光电隔离的模拟量多路转换器19、带自动增益选择的信号调理放大电路22再通过A/D7714模数转换器23、20V8可编程逻辑阵列集成电路24、HC374译码控制器25完成摸拟量到数字量的转换，并将数字信号送入总线收发器26。开关量是通过开关量输入隔离电路29经HC240芯片28处理后变换为数字信号经MSP接线端子27连接到总线收发器26。数字信号通过总线收发器26，经总线送入存储器31，经数据地址控制器34选择处理后，再经AT89C52CPU单片机35处理，通过MAX476串口驱动36到DB9九针串行端口37输出，将信号送工控机11处理在装载监视器12上显示装载数据。

在本方案中通过艏吃水压力传感器1、舯吃水压力传感器2、艉吃水压力传感器3检测船舶艏舯艉吃水，通过艏雷达液位传感器4、艉雷达液位传感器5检测泥舱内液位，将采集到的压力、液位模拟量通过HC374译码控制器25控制某一模拟量输入通道的选中使信号经由P4A、P5A及OP-07E组成的自动增益放大器22放大后进入A/D7714模数转换器23转换。A/D7714模数转换器23使用∑- 转换技术实现高达24位精度无误码，以及高线性度其非线性失真度为0.0015％，并有3个差分模拟输入和一个差分基准输入，它的串行接口可进行3线操作，通过串行端口可用软件设置增益、信号极性和通道选择。通过A/D7714模数转换器23以高位在先的串行方式输出数字信号再由20V8可编程逻辑阵列集成电路24进行门阵列编码以并行方式输出数字信号到数据总线，从而完成由摸拟量到数字量的采集和转换功能。开关量的输入过程是：通过泥泵开关量传感器6、泥舱溢流开关量传感器7、泥门开关量传感器8将采集到的开关量送入驾驶台开关量信号控制台9，开关量输入隔离电路29将20路开关量信号(实际上是摸拟量)进行转换，在2V以下时驱动光电转换器处于截止态，而在输入信号为3V-18V时，驱动光电转换器处于导通态。通过HC240芯片28输入端得到真正意义的开关量信号并在HC240芯片28输出端以位方式输出数字信号到数据总线，经HC245总线收发器26对数字信号的收发经存储器31、I8288数据线/地址线控制器34、AT89C52CPU单片机35及MAX476串口驱动36组成的电路的处理，实现装载仪数据采集、转换电路的逻辑、时序及通讯的控制功能。本系统主机是PIII工控机，系统主机经DB九针串口37接受专用数据采集调理控制器10输出的装载监测状态信号，再经系统软件处理，在装载监视器12上显示装载过程数据及图形。

Claims

1、一种挖泥船装载监测装置，由传感器、微处理器构成，其特征是：监测装置在船舶上装有2-3台吃水传感器，泥舱装有1-3台液位传感器，吃水传感器和液位传感器分别与微处理器相连，微处理器装有监视器。

2、根据权利要求1所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：监测装置在船舶的艏、舯和艉各装有1台吃水传感器。

3、根据权利要求1所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：泥舱对角位置装有2台液位传感器。

4、根据权利要求1所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：吃水传感器、液位传感器与数据采集控制器相连，数据采集控制器通过数据接口与微处理器相连。

5、根据权利要求4所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：监测装置在泥舱装有溢流传感器和泥门传感器，传感器与数据采集控制器相连。

6、根据权利要求4所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：监测装置装有泥泵开关传感器，泥泵开关传感器与数据采集控制器相连。

7、根据权利要求4所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：数据采集控制器结构是模拟量接口与模拟量隔离转换器相连，通过调理放大电路后，经模/数转换器与单片机相连。

8、根据权利要求7所述的挖泥船装载监测装置，其特征是：数据采集控制器结构是开关量接口与开关量隔离电路相连，再与单片机相连。