[发明专利]一种过闸船舶自动化测量系统及船舶外形测量方法

说明书

技术领域

本发明属于自动测量领域，具体涉及一种用于自动测量运河上过闸船舶外形的过闸船舶自动化测量系统及船舶外形测量方法。

背景技术

目前，运河上通过船闸的船舶过闸费以总吨为收费依据，各船闸设有远调站对船舶进行调度管理和吨位核载，对船舶总吨的核定是采取人工现场测量船舶和参照航行簿提供的总吨相结合的方式。受利益驱使，船型不规范、一船多簿、大船小簿、假簿、严重超载等违章现象时有发生，造成航道安全隐患、过闸效率低下。船舶长、宽、型深、海水量通过人工量取的方法，人工量取方法浪费了大量的人力、物力、船民的过闸时间，不便于对船舶信息的汇总管理，而且这些船闸每天承担着数以百计船只的通行任务，工作量大、任务繁重、手续复杂，现有的收费和管理系统已明显不能满足形势发展的要求。

国内外对于过闸船舶的收费模式多种多样，但是都需要了解过闸船舶的外形尺寸。目前，对于过闸船舶尺寸和载重量的检查主要是依赖船舶的档案，重要外形尺寸的量测要依赖人工的方式。受到船舶档案可靠性和人工测量效率的制约，过闸收费的准确性和科学性均亟待提高。因此，为了解决船舶在过闸时船舶总吨的核定方法中存在的问题，研究一种高效、自动、快速的过闸船舶自动化测量系统，提高船闸的服务效率已经成为一项重要任务。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种过闸船舶自动化测量系统及船舶外形测量方法，目的是通过系统集成对船舶外形参数进行综合测量，实现船舶外形数据的自动化采集，计算船舶的长、宽、型深、吃水深度等实际尺寸，自动生成船舶三维模型及总吨、排水量等船舶关键参数，为船舶过闸时管理部门收取船舶过闸费提供依据，提高了船闸管理部门的工作效率以及船舶的过闸效率。

本发明的技术方案为：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种过闸船舶自动化测量系统，所述系统包括：数据处理子系统以及与其相连的水上横截面测量子系统、水下横截面测量子系统、船舶长度测量子系统和水位测量子系统，所述水上横截面测量子系统包括：

第一激光扫描仪、第二激光扫描仪，分别安装在河道两岸，用于扫描船舶水上部分断面，并将扫描到的船舶水上的外形数据发送给数据处理子系统；

所述水下横截面测量子系统采用声纳扫面的测量方式，包括：

两组声纳传感器，分别安装于河道两侧水底，用于发射和接收声纳信号；

声纳控制器，用于控制声纳传感器的发射和接收，并将采集到的船舶水下外形数据传送至数据处理子系统；

所述船舶长度测量子系统包括：

光电开关，安装于河道两侧的闸墙上，用于检测船舶到达以及离开所在光电开关位置时的时间；

PLC控制器，用于采集光电开关和水位测量子系统的数据并传送至数据处理子系统。

该系统对于船舶外形参数的测量是逐段对船舶进行断面扫描，由扫描数据组成船舶断面的外形，在船舶运行中测量船舶的长度或速度，根据船舶的断面的外形及船舶的长度合成为整个船舶的外形。对于船舶水上部分的断面扫描，采用激光扫描的测量方式，对于水下部分的断面扫描，采用声纳扫描的测量方式，声纳传感器通过向水底发射某一频率的声波信号，声波在水中以1500m/s的声速到达水底或密度大于水底的介面时，部分声波的能量反射回来通过回波信号可进行测量。当船舶通过指定的测量断面区域后，该系统通过水上第一激光扫描仪、第二激光扫描仪、声纳传感器对船舶断面测量，测量出所过船舶每个断面的外形，同时结合光电开关对船舶速度进行测量，计算出船舶的长度。当船舶正常行驶时，将船舶的长度按断面扫描的时间间隔分割成每个扫描段所对应的船舶位移，从而形成船舶的三维测量数据。数据处理子系统对测得的数据进行数据处理、分析和存储，根据所测得的三维数据建立船舶模型，计算出长度、宽度、干舷高度、吃水深度、船舶的总吨和载重吨，并将测量数据自动保存。远调站根据测量数据结合联网收费系统准确计算出过闸时应收取的过闸费用，自动生成相关统计数据。

在船舶测量区域，该系统能自动测量经过船舶的外部形状，自动提取船舶的长度、宽度、干舷高度、吃水深度，界定船舶吃水深度是否符合航道等级要求，船舶的干舷高度是否在法定的范围内，并将测量数据存入数据库。各级船闸可以通过调取数据库的数据准确地计算出过闸时应收取的过闸费用和过闸船只的最优排列方案等,方便各级船闸的管理。