本發(fā)明涉及被測船舶的吃水檢測領(lǐng)域，特別是一種仰掃式船舶吃水檢測系統(tǒng)的檢測方法。

背景技術(shù)：

近些年，隨著通航技術(shù)的提高，長江航運(yùn)量呈每年遞增的趨勢，而且其貨物運(yùn)輸在我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來越高。因此，保證長江運(yùn)輸通暢和安全至關(guān)重要?，F(xiàn)有的仰掃式吃水檢測系統(tǒng)采用固定安裝的基于超聲波傳感器的吃水檢測系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)離船檢測，雖然實(shí)時(shí)性比較好，但是當(dāng)隨著不同季節(jié)水流速度不斷變化，檢測門產(chǎn)生撓度，會帶來系統(tǒng)誤差。影響數(shù)據(jù)的測量精度和準(zhǔn)確性，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際要測量的值有一定的差距，不利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種能夠提高檢測精度的仰掃式船舶吃水檢測系統(tǒng)的撓度補(bǔ)償方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種仰掃式船舶吃水檢測系統(tǒng)的撓度補(bǔ)償方法，所述的檢測系統(tǒng)包括超聲波傳感器陣列、自動升降模塊、水下壓力傳感器模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)采集傳輸模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述的超聲波傳感器陣列安裝于檢測門上，用于測量檢測門與被測船舶的距離；所述的自動升降模塊為安裝在航道兩側(cè)岸上的自動升降機(jī)，用來調(diào)節(jié)檢測門在水中的位置；所述的水下壓力傳感器模塊是安裝在檢測門上的壓力傳感器，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測水位變化；所述的顯示模塊是提供相應(yīng)的人際交互界面，方便在離檢測位置較遠(yuǎn)地方的工作人員觀看被測船舶實(shí)時(shí)吃水情況；所述的數(shù)據(jù)處理模塊通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集傳輸模塊連接，用來將超聲波傳感器陣列和水下壓力傳感器模塊傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出被測船舶吃水深度；

所述的撓度補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

A、構(gòu)建自動升降模塊；

將自動升降機(jī)安裝在航道兩側(cè)的岸上，構(gòu)成自動升降模塊；將自動升降機(jī)與檢測門用纜繩相連在一起，根據(jù)水位變化通過自動升降機(jī)調(diào)節(jié)檢測門在水中的位置；

B、構(gòu)建超聲波傳感器陣列；

在檢測門上安裝M個(gè)面向水面的超聲波傳感器，構(gòu)成超聲波傳感器陣列，設(shè)相鄰兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離為N，則第i個(gè)超聲波傳感器與檢測門最左端位置的距離為：

S_i＝N(i-1)i＝1、2、…、M

檢測門總長度為

S＝(M-1)N

C、構(gòu)建水下壓力傳感器模塊；

在檢測門上同時(shí)安裝P個(gè)壓力傳感器，設(shè)相鄰兩個(gè)壓力傳感器之間的距離為Q，則第j個(gè)壓力傳感器與檢測門最左端位置的距離為

X_j＝Q(j-1)j＝1、2、…、P

且N＜Q＜2N即滿足對檢測門姿態(tài)的測量要求，在檢測門不發(fā)生撓度變化的情況下，設(shè)第j個(gè)壓力傳感器測得的距離水面深度值為H_j，則構(gòu)成的數(shù)組為{H₁,H₂,H₃,.....H_P}。在檢測門發(fā)生撓度變化之后和有船舶通過的情況下，設(shè)壓力傳感器測得的距離水面深度值為d_j，構(gòu)成的數(shù)組為{d₁,d₂,d₃,....d_p}，設(shè)Δd_j為壓力傳感器擾度補(bǔ)償值，則

Δd_j＝d_j-H_j

D、數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析計(jì)算；

由于受水面波動及其他因素的影響，檢測門會發(fā)生一定的傾斜；先在檢測門沒有產(chǎn)生撓度情況下，根據(jù)水下壓力傳感器的測量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算出第i個(gè)超聲波傳感器到水面的距離為h_i。檢測門發(fā)生撓度變化時(shí)，由于超聲波傳感器陣列是實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，所以當(dāng)有船舶通過時(shí)，根據(jù)水下壓力傳感器測量，通過數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算出超聲波傳感器到船舶底部的實(shí)際距離為D_i。

由于相鄰兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離為N，相鄰兩個(gè)壓力傳感器之間的距離為Q，則距離比值為N/P，根據(jù)相似三角形原理，通過數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算出第i個(gè)超聲波傳感器的檢測門撓度補(bǔ)償值ΔS_i，則

最后，計(jì)算出船舶實(shí)際吃水深度值G_i為：

G_i＝ΔS_i+h_i-D_i

E、顯示模塊顯示計(jì)算結(jié)果；

顯示模塊通過人機(jī)交互界面，顯示實(shí)時(shí)吃水計(jì)算結(jié)果，給工作人員和檢查人員帶來更方便的監(jiān)測。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、超聲波傳感器陣列安裝在鋼性結(jié)構(gòu)的檢測門支架上，鋼結(jié)構(gòu)支架本身具有一定的柔韌性，由于重力作用的影響，檢測門中間部分可能有一定程度的下沉?，F(xiàn)有技術(shù)由于沒有撓度補(bǔ)償，不能精確推算出船舶的吃水深度。

本發(fā)明利用撓度補(bǔ)償算法，充分考慮了檢測門的撓度影響，對檢測吃水深度誤差進(jìn)行補(bǔ)償處理，使數(shù)據(jù)更加清晰簡單，大大提高了測量精度。

2、本發(fā)明提高了整個(gè)吃水檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并有利于日后使用的維護(hù)。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖6幅，其中：

圖1是本發(fā)明的原理框圖。

圖2是在理論值情況下檢測門位置圖。

圖3是在實(shí)際情況下檢測門發(fā)生撓度變化圖。

圖4是壓力傳感器撓度補(bǔ)償圖。

圖5是超聲波傳感器撓度補(bǔ)償圖。

圖6是計(jì)算船舶的吃水深度值圖。

圖中：1、自動升降模塊，2、超聲波傳感器陣列，3、水下壓力傳感器模塊，4、數(shù)據(jù)處理模塊，5、顯示模塊，6、船舶，7、檢測門，8、數(shù)據(jù)采集傳輸模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1所示，一種仰掃式船舶吃水檢測系統(tǒng)的撓度補(bǔ)償方法，所述的檢測系統(tǒng)包括超聲波傳感器陣列2、自動升降模塊1、水下壓力傳感器模塊3、顯示模塊5、數(shù)據(jù)采集傳輸模塊8和數(shù)據(jù)處理模塊4；如圖2所示，所述的超聲波傳感器陣列2安裝于檢測門7上，用于測量檢測門7與被測船舶6的距離；所述的自動升降模塊1為安裝在航道兩側(cè)岸上的自動升降機(jī)，用來調(diào)節(jié)檢測門7在水中的位置；如圖3所示，所述的水下壓力傳感器模塊3是安裝在檢測門7上的壓力傳感器，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測水位變化；所述的顯示模塊5是提供相應(yīng)的人際交互界面，方便在離檢測位置較遠(yuǎn)地方的工作人員觀看被測船舶6實(shí)時(shí)吃水情況；所述的數(shù)據(jù)處理模塊4通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集傳輸模塊8連接，用來將超聲波傳感器陣列2和水下壓力傳感器模塊3傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出被測船舶6吃水深度；

所述的撓度補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

A、構(gòu)建自動升降模塊1；

將自動升降機(jī)安裝在航道兩側(cè)的岸上，構(gòu)成自動升降模塊1；將自動升降機(jī)與檢測門7用纜繩相連在一起，根據(jù)水位變化通過自動升降機(jī)調(diào)節(jié)檢測門7在水中的位置；

B、構(gòu)建超聲波傳感器陣列2；

在檢測門7上安裝M個(gè)面向水面的超聲波傳感器，構(gòu)成超聲波傳感器陣列2，設(shè)相鄰兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離為N，則第i個(gè)超聲波傳感器與檢測門7最左端位置的距離為：

S_i＝N(i-1)i＝1、2、…、M

檢測門7總長度為

S＝(M-1)N

C、構(gòu)建水下壓力傳感器模塊3；

在檢測門7上同時(shí)安裝P個(gè)壓力傳感器，設(shè)相鄰兩個(gè)壓力傳感器之間的距離為Q，則第j個(gè)壓力傳感器與檢測門7最左端位置的距離為

X_j＝Q(j-1)j＝1、2、…、P

且N＜Q＜2N即滿足對檢測門7姿態(tài)的測量要求，在檢測門7不發(fā)生撓度變化的情況下，設(shè)第j個(gè)壓力傳感器測得的距離水面深度值為H_j，則構(gòu)成的數(shù)組為{H₁,H₂,H₃......H_P}。在檢測門7發(fā)生撓度變化之后和有船舶6通過的情況下，設(shè)壓力傳感器測得的距離水面深度值為d_j，構(gòu)成的數(shù)組為{d₁,d₂,d₃......d_P}，設(shè)Δd_j為壓力傳感器擾度補(bǔ)償值，如圖4所示，則

Δd_j＝d_j-H_j

D、數(shù)據(jù)處理模塊4進(jìn)行分析計(jì)算；

由于受水面波動及其他因素的影響，檢測門7會發(fā)生一定的傾斜；先在檢測門7沒有產(chǎn)生撓度情況下，根據(jù)水下壓力傳感器的測量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理模塊4計(jì)算出第i個(gè)超聲波傳感器到水面的距離為h_i。檢測門7發(fā)生撓度變化時(shí)，由于超聲波傳感器陣列2是實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，所以當(dāng)有船舶6通過時(shí)，根據(jù)水下壓力傳感器測量，通過數(shù)據(jù)處理模塊4計(jì)算出超聲波傳感器到船舶6底部的實(shí)際距離為D_i。

由于相鄰兩個(gè)超聲波傳感器之間的距離為N，相鄰兩個(gè)壓力傳感器之間的距離為Q，則距離比值為N/P，根據(jù)相似三角形原理，通過數(shù)據(jù)處理模塊4計(jì)算出第i個(gè)超聲波傳感器的檢測門7撓度補(bǔ)償值ΔS_i，如圖5所示，則

最后，如圖6所示，計(jì)算出船舶6實(shí)際吃水深度值G_i為：

G_i＝ΔS_i+h_i-D_i

E、顯示模塊5顯示計(jì)算結(jié)果；

顯示模塊5通過人機(jī)交互界面，顯示實(shí)時(shí)吃水計(jì)算結(jié)果，給工作人員和檢查人員帶來更方便的監(jiān)測。

以下通過附圖對撓度補(bǔ)償有益效果做進(jìn)一步地描述：

如圖2所示，在沒有水下壓力傳感器模塊3的情況下，只有超聲波傳感器測量檢測門7到水面的距離，不夠全面，會給整個(gè)測量帶來誤差，更無法計(jì)算撓度補(bǔ)償值。

如圖3所示，有船舶通過時(shí)，超聲波傳感器只能測量檢測門7到船舶底部的距離。在沒有水下壓力傳感器模塊3的情況下,無法實(shí)時(shí)測量檢測門7到水面的距離，進(jìn)而不能有效的測量船舶吃水深度。