[发明专利]一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及落水集装箱监测技术，具体的说涉及一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法。

背景技术

危险品集装箱装载的货物通常具有腐蚀性、易燃易爆性、有毒性，一旦在运输过程中发生事故，将对生态环境安全带来巨大的隐患。水路是危险品集装箱运输的主要方式，为了及时掌握船载危险品集装箱在运输过程中的状态，对危险品集装箱实施安全管理，就需要实现对危险品集装箱的关键物理参数进行实时动态监测。目前，对船载危险品集装箱的监测通常采用无线传感器网络技术来实现，具体方法是，在危险品集装箱上安装无线传感器节点，该无线传感器节点一方面测量集装箱的温度、振动、气体、倾斜、压力等物理量，另一方面通过无线通信单元将测量结果发送给后台管理系统。现有基于无线传感器网络的船载危险品集装箱监测系统，具有安装方便、成本低、能耗低、数据传输可靠等优点，是一种有效的危险品集装箱状态监测手段。然而，危险品集装箱在水路运输过程中，由于恶劣气象条件、不利的航道条件、密集的船舶交通流分布、以及船舶驾驶人员的操作失误等原因，经常会造成集装箱落水事故。危险品集装箱落水后，首要任务是对其进行及时打捞。打捞工作的前提是确定落水危险品集装箱的位置、姿态和危险品货物的当前状态。现有的集装箱监测无线传感器节点一方面不具备落水定位和姿态测量功能，另一方面，一旦随危险品集装箱落入水中，则由于无线电波在水中的传输损耗很大，将无法发送集装箱状态信息，从而失去作用。

针对现有船载危险品集装箱监测装置在应对集装箱落水处理方面的不足，提出一种新型的多功能船载危险品集装箱无线监测装置，从而克服现有技术的缺陷是十分有必要的。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，从而解决现有技术无法进行水下定位、无法感知集装箱水下姿态和无法传输危险品货物在水下的状态等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其特征在于：

包括：

电池供电单元，用于为船载危险品集装箱无线监测装置供电；

安装在危险品集装箱上的姿态传感器，用于实时采集危险品集装箱姿态测量信号；

安装在危险品集装箱上的货物检测传感器组，用于实时采集危险品集装箱货物状态测量信号；

安装在危险品集装箱上的落水检测传感器，用于实时判断危险品集装箱是否处于落水状态，若危险品集装箱处于落水状态则向嵌入式微处理器发送落水状态信号；

以及嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器用于控制所述船载危险品集装箱无线监测装置在两种工作模式下切换；其中所述两种工作模式包括：一种是指当所述嵌入式微处理器处于初始上电状态或者未接收到落水检测传感器发送的落水状态信号时，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式，同时在该射频通信模式下时，所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；另一种是指当所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号后，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下时，所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；

上述姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器均通过传感器接口电路实现与嵌入式微处理器的连接。

进一步的，所述货物检测传感器组包括但不限于温度传感器、振动传感器、压力传感器，以实际运输的危险品种类配置要求为准。

进一步的，所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括若干均匀布设在事故水域的一定范围内的水面探测节点，所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时所述水面探测节点还通过水声换能器向所述船载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状态测量信号并将上述测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。