過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于過閘船舶外形測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種過閘船舶長度自動測 量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水路運(yùn)輸是以船舶為主要運(yùn)輸工具，以港口或港站為運(yùn)輸基地，以水域包括海洋、 河流和湖泊為運(yùn)輸活動范圍的一種運(yùn)輸方式。水路運(yùn)輸具有載重量大、成本低、投資省等優(yōu) 勢，較適于擔(dān)負(fù)大宗、低值、笨重和各種散裝貨物的中長距離運(yùn)輸。在水路運(yùn)輸中船閘擔(dān)負(fù) 著船舶通行的任務(wù)，我國大部分船閘每天都承擔(dān)著巨大而繁重的工作任務(wù)，而現(xiàn)有手續(xù)復(fù) 雜的收費(fèi)及管理系統(tǒng)已明顯不能滿足日益增長的船舶通行量的要求。因此，實(shí)現(xiàn)自動高效 的過閘船舶自動化測量技術(shù)，為工作人員實(shí)時(shí)地提供船舶的長度、寬度、吃水深度以及干舷 高度等數(shù)據(jù)，簡化收費(fèi)及管理系統(tǒng)，從而提高船閘的服務(wù)效率，是我國水路運(yùn)輸事業(yè)亟待解 決的問題。
[0003] 傳統(tǒng)船舶長度測量主要依賴?yán)走_(dá)（微波）測速儀和激光測速儀。即采用雷達(dá)（微 波）測速儀和激光測速儀實(shí)時(shí)測量船舶運(yùn)行速度，通過實(shí)時(shí)速度積分計(jì)算出船舶的長度。 雷達(dá)（微波）測速儀工作原理為運(yùn)動物體的多普勒頻移效應(yīng)。對其主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行研宄 可知，船舶長度測量精度要達(dá)到1 %的要求，在測量時(shí)間精度誤差忽略的情況下，船舶運(yùn)行 速度要達(dá)到30m/s才能滿足船舶長度測量精度要求，而正常船舶行駛速度為0. 3-3m/s，顯 然雷達(dá)（微波）測速儀不能滿足船舶長度測量的精度要求。
[0004] 激光測速儀的測距原理是通過計(jì)算對被測物體發(fā)射激光光束與接收反射激光光 束之間的時(shí)間差，來計(jì)算被測物體與測試點(diǎn)的距離。從技術(shù)指標(biāo)來看，激光測速儀可以滿足 船舶長度測量的精度要求。根據(jù)激光測速儀的工作原理在船舶進(jìn)閘運(yùn)行相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)， 激光測速儀發(fā)射到船舶及接收到反射信號的時(shí)間差相等，測量距離不變，測量不到船舶的 移動速度。只有激光光束瞄準(zhǔn)垂直于激光光束的平面船舶反射點(diǎn)，才可測量到船舶移動速 度?？梢娂す鉁y速儀也不適合用于進(jìn)閘船舶長度測量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有雷達(dá)（微波）測速儀和激光測速儀不能滿足進(jìn)閘船舶長 度測量精度要求的缺陷，提出了一種過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)。
[0006] 本實(shí)用新型提供的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，它包括電源及與電源連接的測量 單元，所述測量單元包括安裝于河道兩側(cè)的光電開關(guān)，與光電開關(guān)連接的PLC，還有與PLC 連接的工控機(jī)。
[0007] 進(jìn)一步的，所述PLC通過RS232接口與工控機(jī)連接。
[0008] 進(jìn)一步的，所述光電開關(guān)垂直于河道，距河道水面0. 4 - 0. 6米處安裝，其距河道 水面的確切距離要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際安裝環(huán)境來確定，優(yōu)選距河道水面0. 5米處安裝。
[0009] 更進(jìn)一步的，所述光電開關(guān)為對射式光電開關(guān)，且數(shù)量至少為6個(gè)。
[0010] 所述光電開關(guān)的數(shù)量優(yōu)選為6個(gè)，且相鄰兩光電開關(guān)之間的距離根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際安 裝環(huán)境來確定。
[0011] 所述光電開關(guān)優(yōu)選包括一個(gè)激光發(fā)射器和一個(gè)激光接收器的光電開關(guān)。
[0012] 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理：
[0013] 在一般情況下，船舶進(jìn)閘前沿河道中心方向作直線運(yùn)動，略有加減速度。大部分船 舶在進(jìn)閘時(shí)左右擺動角度較小，可忽略不計(jì)。其運(yùn)動規(guī)律近似以下數(shù)學(xué)模型：
[0014] S = at+bt2+ct3+dt4+et5+ft 6+gt7+ht8··· (1)
[0015] 式（1)中，S為船舶行駛距離，t為船舶行駛時(shí)間，當(dāng)船舶運(yùn)行接近勻速時(shí)，可略去 高次項(xiàng)，近似描述為：
[0016] S = at+bt2+ct3+dt4+et5+ft 6 (2)
[0017] 基于上述數(shù)學(xué)模型，以在臨近船閘的河道兩側(cè)垂直于河道安裝6只光電開關(guān)為 例，以下詳述如何測得船舶長度：如說明書附圖圖2所示，船舶進(jìn)閘前會依次觸發(fā)和關(guān)閉各 光電開關(guān)，光電開關(guān)的觸發(fā)動作時(shí)間短，可準(zhǔn)確記錄船舶到達(dá)及離開光電開關(guān)位置的時(shí)刻。 假設(shè)船舶到達(dá)光電開關(guān)1時(shí)的時(shí)刻為h，到達(dá)光電開關(guān)2的時(shí)刻為h，到達(dá)光電開關(guān)3的時(shí) 刻為t 2，到達(dá)光電開關(guān)4的時(shí)刻為t3，到達(dá)光電開關(guān)5的時(shí)刻為t4，到達(dá)光電開關(guān)6的時(shí)刻 為t 5，離開光電開關(guān)1的時(shí)刻為t6，離開光電開關(guān)2的時(shí)刻為t7，離開光電開關(guān)3時(shí)刻為t 8。 各光電開關(guān)之間的距離可在安裝時(shí)由全站儀定位后精確測得，假設(shè)光電開關(guān)2到光電開關(guān) 1的距離為S 1，假設(shè)光電開關(guān)3到光電開關(guān)1的距離為S2，光電開關(guān)4到光電開關(guān)1的距離 為S3，光電開關(guān)5到光電開關(guān)1的距離為S 4，光電開關(guān)6到光電開關(guān)1的距離為S5，則以下 方程組成立：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，它包括電源及與電源連接的測量單元，其特征在 于：所述測量單元包括安裝于河道兩側(cè)的光電開關(guān)，與光電開關(guān)連接的PLC，還有與PLC連 接的工控機(jī)。
2. 如權(quán)利要求1所述的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光電開關(guān)垂直 于河道，距河道水面0. 3 - 0. 9米處安裝。
3. 如權(quán)利要求2所述的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光電開關(guān)垂直 于河道，距河道水面0. 5米處安裝。
4. 如權(quán)利要求2所述的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光電開關(guān)為對 射式光電開關(guān)，且數(shù)量至少為6個(gè)。
5. 如權(quán)利要求4所述的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光電開關(guān)的數(shù) 量為6個(gè)。
6. 如權(quán)利要求2所述的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述光電開關(guān)包括 一個(gè)激光發(fā)射器和一個(gè)激光接收器。
7. 如權(quán)利要求1所述的過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，其特征在于：所述PLC通過RS232 接口與工控機(jī)連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于過閘船舶外形測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種過閘船舶長度自動測量系統(tǒng)，它包括電源及與電源連接的測量單元，所述測量單元包括安裝于河道兩側(cè)的光電開關(guān)，與光電開關(guān)連接的PLC,還有與PLC連接的工控機(jī)。根據(jù)進(jìn)閘船舶的運(yùn)動特點(diǎn)及船閘的結(jié)構(gòu)，在船閘閘墻先后不同位置設(shè)置光電開關(guān)，根據(jù)船舶運(yùn)動規(guī)律及光電開關(guān)感應(yīng)的時(shí)間間隔，通過解算船舶近似運(yùn)動方程的方法測量船舶的長度，船舶測量精度可達(dá)1％，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，可滿足全天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，系統(tǒng)故障率大大降低，能穩(wěn)定的測量船舶數(shù)據(jù)二十萬次以上，能適應(yīng)在惡劣氣候環(huán)境下工作。
【IPC分類】G01B11-02
【公開號】CN204461352
【申請?zhí)枴緾N201520166063
【發(fā)明人】孫強(qiáng), 劉炎雄, 周興華, 紀(jì)育強(qiáng), 梁冠輝
【申請人】國家海洋局第一海洋研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月24日