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船舶 吃 水动态检测系统及检测方法

阅读：315发布：2020-05-13

专利汇可以提供船舶吃水动态检测系统及检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及船舶吃水检测技术，特别是一种船舶(超)吃水量的检测方法及检测系统，所述检测系统：包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据处理子系统，所述水下检测子系统包括：升降支架；激光阵列，至少包括设置于升降支架上的第一激光收发器，第一激光收发器的发射方向水平；水下摄像机；所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的动力机构；CCD摄像机；GPS接收机；激光光源；所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，当第一激光收发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警；此外，本发明的检测系统可在检测船上进行动态实时检测，提高了检测的效率；并可使用图像处理算法计算船舶的吃水深度，提高了检测的准确度。，下面是船舶吃水动态检测系统及检测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.船舶吃水动态检测系统，其特征在于：包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据处理子系统，所述水下检测子系统包括：
升降支架；
激光阵列，至少包括设置于升降支架上的第一激光收发器，第一激光收发器的发射方向水平；
所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的动力机构；
所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，当第一激光收发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警；
所述激光阵列还包括第二激光收发器，所述第二激光收发器设置于第一激光收发器上方的升降支架上，第二激光收发器的发射方向水平，并与第一激光收发器发射方向相同；
所述水下检测子系统还包括设置于升降支架上的水下摄像机，用于摄取被测船舶的水下部分的船体，所述水下摄像机为微光摄像机或激光摄像机。
2.如权利要求1所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于：所述水上检测子系统还包括照射光源，所述照射光源射向被测船舶的水下部分的船体。
3.如权利要求2所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于：所述照射光源为大发散角的激光光源。
4.如权利要求3所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于：所述第一激光收发器、第二激光收发器和激光光源发射的激光均为蓝/绿激光束。
5.如权利要求1至4中任一项所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于：所述数据处理子系统接收水下摄像机拍摄的图像，计算被测船舶的吃水深度。
6.如权利要求1至4中任一项所述的船舶吃水动态检测系统，其特征在于：所述水上检测子系统还包括CCD摄像机和/或GPS接收机。
7.船舶吃水动态检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)由检测船只在水下的维护水深处向被测船舶发射激光光束，当检测船只接收到被测船舶反射回的该激光光束时，则判定该被测船舶超吃水，并执行步骤2)，否则通过控制升降支架，提高激光收发器在升降支架上的高度，直到稳定地接收到被测船舶返回的该束激光，然后执行步骤2)；
2)检测船只在步骤1)发射的激光光束竖直的上方发射另一束激光光束；
3)摄取被测船舶反射激光光束的一侧的图像，所述图像中包括步骤1、2)发射的激光在被测船舶上形成的2个光斑；
4)对步骤3)获取的图像进行处理，根据下式，求得被测船舶吃水水深：
hr/(h1-h2)＝sr/(s1-s2)；
式中，h1为步骤1)所发射激光的深度，h2为步骤2)所发射激光的深度，hr为船舶吃水水深，sr为图像中被测船舶底部距水面的距离，s1为图像中下部激光光斑距水面的距离，s2为图像中上部激光光斑距水面的距离。
8.如权利要求7所述的船舶吃水动态检测方法，其特征在于：步骤3)中，还对被测船舶反射激光光束的一侧进行激光照明。
9.如权利要求7或8所述的船舶吃水动态检测方法，其特征在于：发射的激光均为蓝/绿激光束。

说明书全文

船舶 吃 水动态检测系统及检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及船舶吃水检测技术，特别是一种船舶(超)吃水量的检测方法及检测装置。

背景技术

[0002] 船舶吃水是指船舶因自重或受载，船体浸没水中部分的深度，船舶吃水值反映了船舶的排水量和载货重量。“超吃水”是指国内内河部分船舶为追求经济利益超过航道维护水深标准装载航行，或由于超载而超过船舶允许的最大吃水值。船舶“超吃水”不但会损坏船体本事，危及船员生命，还可能造成搁浅，进而破坏航道，其危害巨大。

[0003] 当前，已有的船舶吃水检测方法主要有人工观测、超声波水尺、激光水位计和压力传感器等，但存在主观因素大、检测精度低、效率低、维护不便等缺点。如专利号为ZL200720106838.4的中国实用新型专利“一种船舶水尺”提到一种船舶水尺，以及专利号为ZL92208452.1的中国实用新型专利“智能检水仪”提供的一种测量船舶吃水和载重量计量仪器，均需要检测人员登上被检测船才能实施检测，而实际中，对于处于航行状态的船舶都让其停下接受检测，显然不现实。也有提到不影响通航的检测方法，如申请号为200710169069.7中国发明专利申请中提到的“一种船舶排水测量装置及其测量方法”，其使用固定安装于河床及河岸水下部分的测量装置，以及授权公告号为CN 101628612A的中国发明专利“船舶吃水超限预警系统及预警方法”提到的通过在闸道水下设置一个可上下升降的水平杆，检测水平杆与船底接触时的高度进行吃水超限报警的方法，虽能实现非接触检测，但由于水下情况复杂，检测精度受漩涡、杂物等干扰程度大，而且其装置的安装和维护不方便。因此，亟需开发一种动态、快捷准确的船舶吃水检测方法和检测系统。

发明内容

[0004] 有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种检测结果准确，并可安装于检测船上，动态地对运行的船舶进行检测的船舶吃水动态检测系统。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：船舶吃水动态检测系统，包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据处理子系统，所述水下检测子系统包括：

[0006] 升降支架；

[0007] 激光阵列，至少包括设置于升降支架上的第一激光收发器，第一激光收发器的发射方向水平；

[0008] 所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的动力机构；

[0009] 所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，当第一激光收发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警。

[0010] 进一步，所述激光阵列还包括第二激光收发器，所述第二激光收发器设置于第一激光收发器上方的升降支架上，第二激光收发器的发射方向水平，并与第一激光收发器发射方向相同；

[0011] 所述水下检测子系统还包括设置于升降支架上的水下摄像机，用于摄取被测船舶的水下部分的船体，所述水下摄像机为微光摄像机或激光摄像机。

[0012] 进一步，所述水上检测子系统还包括照射光源，所述照射光源射向被测船舶的水下部分的船体；

[0013] 进一步，所述照射光源为大发散角的激光光源；

[0014] 进一步，所述第一激光收发器、第二激光收发器和激光光源发射的激光均为蓝/绿激光束；

[0015] 进一步，所述数据处理子系统接收水下摄像机拍摄的图像，计算被测船舶的吃水深度；

[0016] 进一步，所述水下摄像机为微光摄像机或激光摄像机；

[0017] 进一步，所述水上检测子系统还包括CCD摄像机和/或GPS接收机。

[0018] 本发明还提供一种船舶吃水动态检测方法，检测结果准确，并于检测船上，动态地对运行的船舶进行检测，包括如下步骤：

[0019] 1)由检测船只在水下的维护水深处向被测船舶发射激光光束，当检测船只接收到被测船舶反射回的该激光光束时，则判定该被测船舶超吃水，并执行步骤2)，否则通过控制升降支架，提高该激光收发器在升降支架上的高度，直到稳定地接收到被测船舶返回的该束激光，然后执行步骤2)；

[0020] 2)检测船只在步骤1)发射的激光光束竖直的上方发射另一束激光光束；

[0021] 3)摄取被测船舶反射激光光束的一侧的图像，所述图像中包括步骤1)、2)发射的激光在被测船舶上形成的2个光斑；

[0022] 4)对步骤3)获取的图像进行处理，根据下式，求得被测船舶吃水水深：

[0023] hr/(h1-h2)＝sr/(s1-s2)；

[0024] 式中，h1为步骤1)所发射激光的深度，h2为步骤2)所发射激光的深度，hr为船舶吃水水深，sr为图像中被测船舶底部距水面的距离，s1为图像中下部激光光斑距水面的距离，s2为图像中上部激光光斑距水面的距离。

[0025] 进一步，步骤3)中，还对被测船舶反射激光光束的一侧进行激光照明。

[0026] 进一步，发射的激光均为蓝/绿激光束。

[0027] 本发明的有益效果是：可安置在检测船上用于执法时的动态实时检测，提高了检测的效率；使用图像处理算法计算船舶的吃水深度，提高了检测的准确度。利用激光摄像机摄取船体水下部分图像，并同时用CCD摄像机摄取船舶水上部分图像，有利于执法部分保留检测证据，对于控告不法船主超载行为有很大的帮助，使用蓝/绿激光束，可完全避免水的干扰。附图说明

[0028] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

[0029] 图1示出了船舶吃水动态检测系统的结构示意图；

[0030] 图2示出了船舶吃水动态检测方法的原理示意图；

[0031] 图3示出了水下摄像机摄取的船舶水下部分船体示意图。

具体实施方式

[0032] 以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

[0033] 参见图1，船舶吃水动态检测系统，包括水下检测子系统、水上检测子系统和数据处理子系统。

[0034] 所述水下检测子系统包括：升降支架1、激光阵列和水下摄像机3，所述水下摄像机3采用微光摄像机或激光摄像机。

[0035] 参见图2，所述激光阵列包括设置于升降支架上的第一激光收发器21和第二激光收发器22，第二激光收发器22设置于第一激光收发器21上方的升降支架1上，第一激光收发器和第二激光发射器均发射小发散角的蓝/绿激光束，其发射方向水平；

[0036] 所述水下摄像机设置于升降支架上，用于摄取被测船舶的水下部分的船体。

[0037] 所述水上检测子系统包括用于控制升降支架运转的步进电机、用于摄取水面上图像的CCD摄像机、用于检测事发位置的GPS接收机、控制升降机构运转的步进电机以及激光光源，向水下检测子系统的水下摄像机视场边沿(左、右和上三边)发射线型激光束，以照明船体水下部分，以利于水下摄像机摄取更清晰的图像；所述CCD摄像机和GPS接收机获取的数据发送到数据处理子系统保存，可用于执法取证。

[0038] 所述数据处理子系统与水下检测子系统、水上检测子系统电连接，所述数据处理子系统可由PC机等处理装置和声光报警装置组成，当第一激光收发器接收到反射回的激光时，数据处理子系统发出报警，所述数据处理子系统还接收水下摄像机拍摄的图像，计算被测船舶的吃水深度。

[0039] 参见图3，为水下摄像机摄取的船体示意图。

[0040] 本实施例的船舶吃水动态检测方法，包括如下步骤：

[0041] 1)由检测船只在水下的维护水深h2处向被测船舶发射激光光束，当检测船只接收到被测船舶反射回的该激光光束时，则初步判定该被测船舶超吃水，并执行步骤2)，否则通过控制步进电机，提高该激光收发器在升降支架上的高度，直到稳定地接收到被测船舶返回的该束激光，并执行步骤2)；

[0042] 2)检测船只在步骤1)发射的激光光束竖直的上方深度h2处发射另一束激光光束，h2＜h1；

[0043] 3)对被测船舶反射激光光束的一侧进行激光照明，摄取被测船舶反射激光光束的一侧的图像，所述图像中包括步骤1、2)发射的激光在被测船舶上形成的2个光斑；

[0044] 4)对步骤3)获取的图像进行处理，当发现有步骤1)发射的激光在被测船舶上形成的光斑A′，则可以进一步确定船舶吃水超过维护水深h2；

[0045] 根据下式，求得被测船舶吃水水深：

[0046] hr/(h1-h2)＝sr/(s1-s2)；

[0047] 式中，h1为步骤1)所发射激光的深度，h2为步骤2)所发射激光的深度，hr为船舶吃水水深，sr为图像中被测船舶底部距水面的距离，s1为图像中下部激光光斑距水面的距离，s2为图像中上部激光光斑距水面的距离；

[0048] 此外，如果船舶吃水没有超过维护水深，则在图像上将会只有步骤2)发射的激光束在船体上形成的光斑B′，此时通过控制步进电机，提高激光束A的高度，以在图像上形成光斑A′，并计算此时被测船舶吃水水深，并根据船型判断其是否超吃水。

[0049] 上述步骤中发射的激光均为蓝/绿激光束(所发射的激光的波长处在蓝或绿光的波长这一段)。

[0050] 以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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船舶吃水动态检测系统及检测方法

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