[发明专利]船模试验水池波浪质量检测控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种船模试验水池波浪质量检测控制系统，其特征在于：由浪高仪阵列、浪高采集模块、波浪质量检测控制模块、LED屏幕、造波机控制模块、无线收发模块一、无线收发模块二构成，其中，

所述浪高仪阵列与浪高采集模块通过RS485接口相连，用于测量试验波浪的浪高信号并传输给浪高采集模块；

所述浪高采集模块与波浪质量检测控制模块相连，用于将采集到的各通道浪高数据输出至波浪质量检测控制模块，同时接收波浪质量检测控制模块的控制信号；

所述波浪质量检测控制模块与无线收发模块二相连，用于对试验波浪质量进行检测分析，输出检测结果至无线收发模块二；

所述LED屏幕与波浪质量检测控制模块相连，用于接收波浪质量检测控制模块的输出的提示信息；

所述造波机控制模块与无线收发模一相连，用于在船模试验水池造出试验波浪，输出造波信息至无线收发模块一；

所述无线收发模块一用于将造波信息发送给无线收发模块二，并接收无线收发模块二发送的控制指令；

所述无线收发模块二用于将控制指令发送给无线收发模块一，并接收无线收发模块一发送的造波信息；

所述无线收发模块一和无线收发模块二可以组成某种类型的无线网络。

2.根据权利要求1所述的一种船模试验水池波浪质量检测控制系统，其特征在于：所述的浪高采集模块为浪高数据采集器及安装了浪高数据采集程序模块的笔记本电脑系统，两者通过RJ-45网线接口相连。

3.根据权利要求1所述的一种船模试验水池波浪质量检测控制系统，其特征在于：所述的波浪质量检测控制模块为安装了波浪质量检测控制程序模块的笔记本电脑系统。

4.一种根据权利要求1所述的一种船模试验水池波浪质量检测控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：试验人员在造波机控制模块中输入试验工况所需的造波参数，启动造波；

步骤二：如果是规则波，造波机控制模块通过无线收发模块一发送一号类型消息给无线收发模块二，一号类型消息包含规则波的波高H和周期T；如果是不规则波，造波机控制模块通过无线收发模块一发送二号类型消息给无线收发模块二；

步骤三：无线收发模块二收到无线收发模块一发送的消息后输出至波浪质量检测控制模块；

步骤四：波浪质量检测控制模块读取消息，如果确认是一号或二号类型消息则发送开始浪高采集的控制信号至浪高采集模块；如果不是，则通过无线收发模块二发送“停止造波”消息给无线收发模块一，同时输出发送消息错误提示信息到LED屏幕显示；

步骤五：浪高采集模块开始采集浪高仪阵列的各路浪高数据信号，并把浪高数据实时输出至波浪质量检测控制模块；

步骤六：波浪质量检测控制模块实时检测试验中波浪的质量，设置波浪质量因子为1。如果是规则波，对于M行N列的矩阵浪高仪阵列(M、N均为自然数且都大于2)，采集时间t大于10T后，开始实时计算每一行浪高仪当前时间下过去连续10T周期内的M组总平均波高H_P1，H_P2，…，H_PM，即对第X行浪高仪有：H_PX＝(H_PX1+H_PX2+…+H_PXN)/N，其中H_PX为第X行浪高仪的总平均波高，H_PX1、H_PX2、…、H_PXN分别为第X行1列到N列浪高仪过去连续10T周期内的平均波高，X为自然数且1≤X≤M。计算M组总平均波高波高与波高H的差距△H_P1、△H_P2、…，△H_PM，即对于第X组总平均波高H_PX有：△H_PX＝|H_PX-H|，其中X为自然数且1≤X≤M。如果有组△H_PX的值大于阈值TH1，则设置波浪质量因子为0；同时实时计算M行浪高仪每行所有浪高数据的标准差σ₁，σ₂，…，σ_M，即对于第X行浪高仪的一组浪高数据H_X1，H_X2，…，H_XN实时计算标准差σ_X，其中X为自然数且1≤X≤M。如果有组σ_X的值大于阈值TH2，则设置波浪质量因子为0；如果是不规则波，对于M行N列的矩阵浪高仪阵列(M、N均为自然数且都大于2)，实时计算M行浪高仪每行所有浪高数据的标准差σ₁，σ₂，…，σ_M，即对于第X行浪高仪的一组浪高数据H_X1，H_X2，…，H_XN实时计算标准差σ_X，其中X为自然数且1≤X≤M。如果有组σ_X的值大于阈值TH2，则设置波浪质量因子为0；

步骤七：如果波浪质量检测控制模块检测到波浪质量因子为0，则通过无线收发模块二发送“停止造波”消息给无线收发模块一，同时发送停止浪高采集的控制信号至浪高采集模块，保存浪高数据，输出采集时间t和波浪质量已不满足试验要求的提示信息到LED屏幕显示；

步骤八：浪高采集模块收到信号后停止采集浪高仪阵列的各路浪高数据信号；

步骤九：无线收发模块一收到无线收发模块二发送的消息后输出至造波机控制模块；

步骤十：造波机控制模块读取消息，如果确认是“停止造波”消息则控制造波机停止造波；

步骤十一：如果一个试验工况顺利完成，试验人员手动操作造波机控制模块停止了造波，造波机控制模块通过无线收发模块一发送三号类型消息给无线收发模块二；

步骤十二：无线收发模块二收到无线收发模块一发送的消息后输出至波浪质量检测控制模块；

步骤十三：波浪质量检测控制模块读取消息，如果确认是三号类型消息则发送停止浪高采集的控制信号至浪高采集模块，保存浪高数据，输出采集时间t到LED屏幕显示；

步骤十四：浪高采集模块收到信号后停止采集浪高仪阵列的各路浪高数据信号。