[发明专利]一种基于虚拟墙的30万吨级大型油轮靠泊监测装置的监测方法

说明书

本发明属于智能监测技术领域，一种基于虚拟墙的30万吨级大型油轮靠泊监测方法和装置。该装置主要安装在码头靠近靠泊边缘的中间位置，其应用对象是大型油轮，包括激光测距仪、工业摄像机、PLC控制器、电机驱动器、升降台以及PC机。本发明非接触感知技术与大型油码头靠泊工程实际相结合，以激光测距技术为主，结合空间平面解析方法，通过视觉伺服驱动升降台自适应调节高度，从而在油码头形成靠泊监测虚拟墙。本发明所提出的虚拟墙靠泊监测方法，不仅可以实时、动态、准确地汇报船体的靠泊速度，而且还可以将靠泊时船体相对于码头侧壁的两个姿态角度实时解析出来，从而达到靠泊预警的目的，大幅度提高了油码头运营管理的自动化水平。

技术领域

本发明属于智能监测技术领域，涉及到油码头大型油轮的靠泊监测问题，特别涉及到激光靠泊监测方法。

背景技术

船舶靠泊过程中运动信息的获取对于码头的安全防护十分重要，尤其是对于油码头而言，大型油轮的安全靠泊监测可降低码头损坏的风险。目前，在船舶靠泊监测方面，可以利用差分GPS定位原理在船舶左舷、船首或者船舶左右两舷放置一台定位终端负责采集船舶位置信息，并结合船长、船宽等船舶尺度信息，准确的计算出船舶靠泊速度、船舶首尾的离岸距离、船舶转向率等信息[1]。同样可以在码头上安装的二个平行且相距一定距离的激光探头，探测船舶上二点的离岸距离，然后根据一定时间间隔的不同距离，计算出靠泊速度，并根据两点的距离计算出船身与码头的夹角，利用计算机技术，监控船舶的靠泊速度，记录船舶靠泊码头的过程[2]。此外，使用扫描式激光测距的方式可解决点式激光监测方法寻找目标难的问题，通过分析船舶靠泊过程，建立基于三维激光点云数据的船舶靠泊数学模型，采用三维重建等方法，捕捉船舶运动形态，并提取船舶靠泊关键参数信息[3]。尽管在船舶靠泊监测方面已经取得了一定成果，然而对于诸如安全级别较高的30万吨级油码头靠泊监测而言，还存在靠泊姿态信息不全面、监测系统的自适应控制等方面均存在较大的问题。

本发明将激光测量技术与视觉技术相融合后，将以一种更加智能的方式对30万吨级油轮的靠泊状态进行监测，这种方式不仅大大地降低了码头撞损的风险，大大提高了油码头的安全控制能力。

参考文献：

[1]彭国均，刘洋，张杏谷,等.大型船舶辅助靠泊仪设计.交通运输工程学报,2012,12(6):48-54.

[2]柏杰.辅助靠系泊系统集成设计.中国水运,2011,11(9):61-62.

[3]闫晓飞，刘泽西，李颖，等.基于激光三维视觉的船舶靠泊动态监测技术.激光与红外,2016,46(12):1452-1458.

发明内容

针对30万吨级油码头的邮轮靠泊监测问题，本发明将激光测距技术与视觉伺服控制技术相结合，提出了一种基于虚拟墙的30万吨级大型油轮靠泊监测装置的监测方法。

本发明的技术方案：

一种基于虚拟墙的30万吨级大型油轮靠泊监测装置，主要安装在码头靠近靠泊边缘的中间位置，其应用对象是大型油轮；该靠泊监测装置包括四台激光测距仪3、一台工业摄像机4、一台具有数据采集功能的PLC控制器5、一块电机驱动器6、一个升降台7以及一台PC机8；

所述的四台激光测距仪3彼此平行放置且在空间形成一个矩形，矩形的大小根据现场的情况而定；该矩形所在平面即为“虚拟墙”，该“虚拟墙”垂直于水平面，其两条长边方向与靠泊码头线平行，两条短边方向垂直于水平面；一台工业摄像机4布置在四台激光测距仪3的中心位置，其光轴与激光测距仪发出的激光方向一致；激光测距仪3与工业摄像机4固定在垂直升降台7上；工业摄像机4与激光测距仪3均与PLC控制器5的数据采集、控制接口连接；PC机8与PLC控制器5相连，PLC控制器5与电机驱动器6相连；电机驱动器与电动升降台相连。