[发明专利]基于激光的船舶吃水深度测量装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶吃水深度的测量系统，特别是一种基于激光的船舶吃水深度测量装置及其测量方法。

背景技术

船舶水下部分是指船体浸没在水中的部分。船舶水下部分最低点到水面的距离称为船舶吃水深度。船闸、升船机等各类通航枢纽都规定了通航船舶的最大允许吃水深度，船舶超吃水会给船闸等通航枢纽带来严重威胁，轻则船舶搁浅，阻塞航道，重则设备损害，甚至船毁人亡。目前，国内外船舶吃水深度主要测量方法如下：

（1）人工观测法

该方法依靠经过长期训练的专业人员通过测量船舶的水尺标志而获得船舶实际吃水，该方法只能在船舶靠岸或者锚泊时进行，受主观因素和天气环境影响大，测量时间长，无法满足快速离船检测的要求。而且该方法测量时需要放绳梯，具有一定危险性。

（2）超声波水尺法

该方法以甲板为基准，向水面发射超声波，通过测量回波返回时间，根据声速测得船体甲板至水面的距离等参数，计算出吃水深度。本方法测量的精度受温度影响较大，而且目前该方法只能将检测装置安装在船上进行检测，也不能满足离船测量要求。

（3）压力传感法

该方法在船舶空载吃水线的位置上安装压力传感器，当吃水变深时，根据压力传感器得到吃水深度。该方法需要把关键测量设备安装在船体外侧，不仅不能满足离船测量要求，而且实施困难。

这些方法要么受主观因素影响大、要么检查设备必须登船或者下水，由于设备都比较大型，施工安装、操作实施、设备维护等都有极大难处，很是不便，而且每次登船无法满足航运管理部门离船、快速、准确的检查要求。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种安全、有效、无需登船检测、检测快速、准确的基于激光的船舶吃水深度测量装置及其测量方法。

本发明所述的基于激光的船舶吃水深度测量装置是通过以下途径来实现的：

基于激光的船舶吃水深度测量装置，其结构要点在于，包括有激光发射装置、发射侧光路系统、激光接收装置、移动平台和信号处理装置，其中：

激光发射装置包括有安装在同一光轴上的激光发生器和激光扩束镜；

发射侧光路系统包括有空心密封直管、第一反射镜、第二反射镜和步进电机，空心密封直管的顶端和底端的侧面上均设置有透明窗口，第一反射镜安装在空心密封直管顶端透明窗口处的内腔中，镜面与该透明窗口相对，第二反射镜安装在空心密封直管底端透明窗口处的内腔中，镜面也与底端侧面的透明窗口相对；步进电机的转动轴与该空心密封直管顶端部上安装的驱动转轴连接；第一反射镜的镜面中心部分位于激光发射装置的光轴上，空心密封直管位于岸沿外侧的壁面上；

移动平台包括有车台座体、导轨、支架、水平悬臂和可伸缩垂直悬臂，其中车台座体位于导轨上，导轨安装在岸边陆地上，与岸沿平行，支架垂直于车台座体的台面安装，水平悬臂的一端与支架顶端部相连，水平悬臂的另一端则与可伸缩垂直悬臂顶端连接并垂直分布，激光接收装置位于可伸缩垂直悬臂的尾端部；

信号处理装置的信号触发端与激光发生器连接，信号接收端与激光接收装置连接，信号控制端与步进电机电连接。

上述基于激光的船舶吃水深度测量装置的测量方法，其要点在于，包括如下步骤：

提供如上所述的基于激光的船舶吃水深度测量装置，

信号处理装置根据当前船舶情况及水位数据进行分析处理，获得当前船舶的标准吃水深度数据，然后生成指令和触发信号，通过信号控制端发送给发射侧光路系统的步进电机，

步进电机启动，并带动空心密封直管以管的顶端部为转动中心，管身在垂直于水面的岸沿外侧壁面上摆动设置角度，此时空心密封直管的底端部上的第二反射镜位于标准吃水深度位置；

启动移动平台，支架带动水平悬臂伸出水面上方，其水平悬臂的长度能够跨过通航船舶，可伸缩垂直悬臂驱动伸长，其尾端部没入水中，控制可伸缩垂直悬臂的伸展长度，直到其尾端部的激光接收装置位于标准吃水深度位置上；

信号处理装置发送检测指令通过信号触发端传送给激光发生器，激光发生器发射激光，经过激光扩束镜转换成激光束，首先该激光束射入发射侧光路系统空心密封直管顶端侧面的透明窗口，并入射在第一反射镜上，第一反射镜反射该激光束到达第二反射镜，第二反射镜反射该激光束，通过直管底端侧面的透明窗口射出，进入水面；

启动移动平台，使其沿着导轨移动，并对可伸缩垂直悬臂进行微调，直到激光接收装置能够稳定接收到激光信号，即信号处理装置能够稳定接收到激光接收装置发来的数据信号；