專利名稱：船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶吃水檢測技術(shù)，特別是一種船舶(超)吃水量的檢測方法及檢測
裝置O
背景技術(shù)：
船舶吃水是指船舶因自重或受載，船體浸沒水中部分的深度，船舶吃水值反映了 船舶的排水量和載貨重量。“超吃水”是指國內(nèi)內(nèi)河部分船舶為追求經(jīng)濟(jì)利益超過航道維護(hù) 水深標(biāo)準(zhǔn)裝載航行，或由于超載而超過船舶允許的最大吃水值。船舶“超吃水”不但會損壞 船體本事，危及船員生命，還可能造成擱淺，進(jìn)而破壞航道，其危害巨大。當(dāng)前，已有的船舶吃水檢測方法主要有人工觀測、超聲波水尺、激光水位計(jì)和 壓力傳感器等，但存在主觀因素大、檢測精度低、效率低、維護(hù)不便等缺點(diǎn)。如專利號為 ZL200720106838.4的中國實(shí)用新型專利“一種船舶水尺”提到一種船舶水尺，以及專利 號為ZL92208452. 1的中國實(shí)用新型專利“智能檢水儀”提供的一種測量船舶吃水和載重 量計(jì)量儀器，均需要檢測人員登上被檢測船才能實(shí)施檢測，而實(shí)際中，對于處于航行狀態(tài) 的船舶都讓其停下接受檢測，顯然不現(xiàn)實(shí)。也有提到不影響通航的檢測方法，如申請?zhí)枮?200710169069. 7中國發(fā)明專利申請中提到的“一種船舶排水測量裝置及其測量方法”，其使 用固定安裝于河床及河岸水下部分的測量裝置，以及授權(quán)公告號為CN 101628612A的中國 發(fā)明專利“船舶吃水超限預(yù)警系統(tǒng)及預(yù)警方法”提到的通過在間道水下設(shè)置一個(gè)可上下升 降的水平桿，檢測水平桿與船底接觸時(shí)的高度進(jìn)行吃水超限報(bào)警的方法，雖能實(shí)現(xiàn)非接觸 檢測，但由于水下情況復(fù)雜，檢測精度受漩渦、雜物等干擾程度大，而且其裝置的安裝和維 護(hù)不方便。因此，亟需開發(fā)一種動態(tài)、快捷準(zhǔn)確的船舶吃水檢測方法和檢測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種檢測結(jié)果準(zhǔn)確，并可安裝于檢測 船上，動態(tài)地對運(yùn)行的船舶進(jìn)行檢測的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，包括水下檢測子系統(tǒng)、水上 檢測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，所述水下檢測子系統(tǒng)包括升降支架；激光陣列，至少包括設(shè)置于升降支架上的第一激光收發(fā)器，第一激光收發(fā)器的發(fā) 射方向水平；所述水上檢測子系統(tǒng)包括用于控制升降支架運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)構(gòu)；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)電連接，當(dāng)?shù)谝患す馐?發(fā)器接收到反射回的激光時(shí)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。進(jìn)一步，所述激光陣列還包括第二激光收發(fā)器，所述第二激光收發(fā)器設(shè)置于第一 激光收發(fā)器上方的升降支架上，第二激光收發(fā)器的發(fā)射方向水平，并與第一激光收發(fā)器發(fā) 射方向相同；
所述水下檢測子系統(tǒng)還包括設(shè)置于升降支架上的水下攝像機(jī)，用于攝取被測船舶 的水下部分的船體，所述水下攝像機(jī)為微光攝像機(jī)或激光攝像機(jī)。進(jìn)一步，所述水上檢測子系統(tǒng)還包括照射光源，所述照射光源射向被測船舶的水 下部分的船體；進(jìn)一步，所述照射光源為大發(fā)散角的激光光源；進(jìn)一步，所述第一激光收發(fā)器、第二激光收發(fā)器和激光光源發(fā)射的激光均為藍(lán)/ 綠激光束；進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)接收水下攝像機(jī)拍攝的圖像，計(jì)算被測船舶的吃水 深度；進(jìn)一步，所述水下攝像機(jī)為微光攝像機(jī)或激光攝像機(jī)；進(jìn)一步，所述水上檢測子系統(tǒng)還包括CXD攝像機(jī)和/或GPS接收機(jī)。本發(fā)明還提供一種船舶吃水動態(tài)檢測方法，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，并于檢測船上，動態(tài)地 對運(yùn)行的船舶進(jìn)行檢測，包括如下步驟1)由檢測船只在水下的維護(hù)水深處向被測船舶發(fā)射激光光束，當(dāng)檢測船只接收到 被測船舶反射回的該激光光束時(shí)，則判定該被測船舶超吃水，并執(zhí)行步驟2)，否則通過控制 升降支架，提高該激光收發(fā)器在升降支架上的高度，直到穩(wěn)定地接收到被測船舶返回的該 束激光，然后執(zhí)行步驟2)；2)檢測船只在步驟1)發(fā)射的激光光束豎直的上方發(fā)射另一束激光光束；3)攝取被測船舶反射激光光束的一側(cè)的圖像，所述圖像中包括步驟1)、2)發(fā)射的 激光在被測船舶上形成的2個(gè)光斑；4)對步驟3)獲取的圖像進(jìn)行處理，根據(jù)下式，求得被測船舶吃水水深hr/ (h「h2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ill為步驟1)所發(fā)射激光的深度，h2為步驟2)所發(fā)射激光的深度，、為船舶 吃水水深，\為圖像中被測船舶底部距水面的距離，S1為圖像中下部激光光斑距水面的距 離，S2為圖像中上部激光光斑距水面的距離。進(jìn)一步，步驟3)中，還對被測船舶反射激光光束的一側(cè)進(jìn)行激光照明。進(jìn)一步，發(fā)射的激光均為藍(lán)/綠激光束。本發(fā)明的有益效果是可安置在檢測船上用于執(zhí)法時(shí)的動態(tài)實(shí)時(shí)檢測，提高了檢 測的效率；使用圖像處理算法計(jì)算船舶的吃水深度，提高了檢測的準(zhǔn)確度。利用激光攝像機(jī) 攝取船體水下部分圖像，并同時(shí)用CCD攝像機(jī)攝取船舶水上部分圖像，有利于執(zhí)法部分保 留檢測證據(jù)，對于控告不法船主超載行為有很大的幫助，使用藍(lán)/綠激光束，可完全避免水 的干擾。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述圖1示出了船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了船舶吃水動態(tài)檢測方法的原理示意圖；圖3示出了水下攝像機(jī)攝取的船舶水下部分船體示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。參見圖1，船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，包括水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù) 處理子系統(tǒng)。所述水下檢測子系統(tǒng)包括升降支架1、激光陣列和水下攝像機(jī)3，所述水下攝像 機(jī)3采用微光攝像機(jī)或激光攝像機(jī)。參見圖2，所述激光陣列包括設(shè)置于升降支架上的第一激光收發(fā)器21和第二激光 收發(fā)器22，第二激光收發(fā)器22設(shè)置于第一激光收發(fā)器21上方的升降支架1上，第一激光收 發(fā)器和第二激光發(fā)射器均發(fā)射小發(fā)散角的藍(lán)/綠激光束，其發(fā)射方向水平；所述水下攝像機(jī)設(shè)置于升降支架上，用于攝取被測船舶的水下部分的船體。所述水上檢測子系統(tǒng)包括用于控制升降支架運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)、用于攝取水面上圖 像的CCD攝像機(jī)、用于檢測事發(fā)位置的GPS接收機(jī)、控制升降機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)以及激光 光源，向水下檢測子系統(tǒng)的水下攝像機(jī)視場邊沿(左、右和上三邊)發(fā)射線型激光束，以照 明船體水下部分，以利于水下攝像機(jī)攝取更清晰的圖像；所述CCD攝像機(jī)和GPS接收機(jī)獲取 的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)保存，可用于執(zhí)法取證。所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)電連接，所述數(shù)據(jù)處理 子系統(tǒng)可由PC機(jī)等處理裝置和聲光報(bào)警裝置組成，當(dāng)?shù)谝患す馐瞻l(fā)器接收到反射回的激 光時(shí)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)還接收水下攝像機(jī)拍攝的圖像，計(jì)算 被測船舶的吃水深度。參見圖3，為水下攝像機(jī)攝取的船體示意圖。本實(shí)施例的船舶吃水動態(tài)檢測方法，包括如下步驟1)由檢測船只在水下的維護(hù)水深112處向被測船舶發(fā)射激光光束，當(dāng)檢測船只接收 到被測船舶反射回的該激光光束時(shí)，則初步判定該被測船舶超吃水，并執(zhí)行步驟2)，否則通 過控制步進(jìn)電機(jī)，提高該激光收發(fā)器在升降支架上的高度，直到穩(wěn)定地接收到被測船舶返 回的該束激光，并執(zhí)行步驟2)；2)檢測船只在步驟1)發(fā)射的激光光束豎直的上方深度h2處發(fā)射另一束激光光 束，h2 < hi ；3)對被測船舶反射激光光束的一側(cè)進(jìn)行激光照明，攝取被測船舶反射激光光束的 一側(cè)的圖像，所述圖像中包括步驟1、2)發(fā)射的激光在被測船舶上形成的2個(gè)光斑；4)對步驟3)獲取的圖像進(jìn)行處理，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有步驟1)發(fā)射的激光在被測船舶上形 成的光斑A'，則可以進(jìn)一步確定船舶吃水超過維護(hù)水深112 ；根據(jù)下式，求得被測船舶吃水水深hr/ (h「h2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ill為步驟1)所發(fā)射激光的深度，h2為步驟2)所發(fā)射激光的深度，、為船舶 吃水水深，\為圖像中被測船舶底部距水面的距離，S1為圖像中下部激光光斑距水面的距 離，S2為圖像中上部激光光斑距水面的距離；此外，如果船舶吃水沒有超過維護(hù)水深，則在圖像上將會只有步驟2)發(fā)射的激光 束在船體上形成的光斑B'，此時(shí)通過控制步進(jìn)電機(jī)，提高激光束A的高度，以在圖像上形
6成光斑A'，并計(jì)算此時(shí)被測船舶吃水水深，并根據(jù)船型判斷其是否超吃水。上述步驟中發(fā)射的激光均為藍(lán)/綠激光束(所發(fā)射的激光的波長處在藍(lán)或綠光的 波長這一段)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修 改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和 變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于包括水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，所述水下檢測子系統(tǒng)包括升降支架；激光陣列，至少包括設(shè)置于升降支架上的第一激光收發(fā)器，第一激光收發(fā)器的發(fā)射方向水平；所述水上檢測子系統(tǒng)包括用于控制升降支架運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)構(gòu)；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)電連接，當(dāng)?shù)谝患す馐瞻l(fā)器接收到反射回的激光時(shí)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述激光陣列還包括第 二激光收發(fā)器，所述第二激光收發(fā)器設(shè)置于第一激光收發(fā)器上方的升降支架上，第二激光 收發(fā)器的發(fā)射方向水平，并與第一激光收發(fā)器發(fā)射方向相同；所述水下檢測子系統(tǒng)還包括設(shè)置于升降支架上的水下攝像機(jī)，用于攝取被測船舶的水 下部分的船體，所述水下攝像機(jī)為微光攝像機(jī)或激光攝像機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述水上檢測子系統(tǒng)還 包括照射光源，所述照射光源射向被測船舶的水下部分的船體。
4.如權(quán)利要求3所述的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述照射光源為大發(fā)散 角的激光光源。
5.如權(quán)利要求4所述的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述第一激光收發(fā)器、第 二激光收發(fā)器和激光光源發(fā)射的激光均為藍(lán)/綠激光束。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù) 處理子系統(tǒng)接收水下攝像機(jī)拍攝的圖像，計(jì)算被測船舶的吃水深度。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的船舶吃水動態(tài)檢測系統(tǒng)，其特征在于所述水上 檢測子系統(tǒng)還包括CXD攝像機(jī)和/或GPS接收機(jī)。
8.船舶吃水動態(tài)檢測方法，其特征在于包括如下步驟1)由檢測船只在水下的維護(hù)水深處向被測船舶發(fā)射激光光束，當(dāng)檢測船只接收到被測 船舶反射回的該激光光束時(shí)，則判定該被測船舶超吃水，并執(zhí)行步驟2)，否則通過控制升降 支架，提高該激光收發(fā)器在升降支架上的高度，直到穩(wěn)定地接收到被測船舶返回的該束激 光，然后執(zhí)行步驟2)；2)檢測船只在步驟1)發(fā)射的激光光束豎直的上方發(fā)射另一束激光光束；3)攝取被測船舶反射激光光束的一側(cè)的圖像，所述圖像中包括步驟1、2)發(fā)射的激光 在被測船舶上形成的2個(gè)光斑；4)對步驟3)獲取的圖像進(jìn)行處理，根據(jù)下式，求得被測船舶吃水水深K/ Oifh2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ii1為步驟1)所發(fā)射激光的深度，h2為步驟2)所發(fā)射激光的深度，、為船舶吃水 水深，S為圖像中被測船舶底部距水面的距離，S1為圖像中下部激光光斑距水面的距離，S2 為圖像中上部激光光斑距水面的距離。
9.如權(quán)利要求8所述的船舶吃水動態(tài)檢測方法，其特征在于步驟3)中，還對被測船 舶反射激光光束的一側(cè)進(jìn)行激光照明。
10.如權(quán)利要求8或9所述的船舶吃水動態(tài)檢測方法，其特征在于發(fā)射的激光均為藍(lán)/綠激光束。
全文摘要
本發(fā)明涉及船舶吃水檢測技術(shù)，特別是一種船舶(超)吃水量的檢測方法及檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，所述水下檢測子系統(tǒng)包括升降支架；激光陣列，至少包括設(shè)置于升降支架上的第一激光收發(fā)器，第一激光收發(fā)器的發(fā)射方向水平；水下攝像機(jī)；所述水上檢測子系統(tǒng)包括用于控制升降支架運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)構(gòu)；CCD攝像機(jī)；GPS接收機(jī)；激光光源；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)與水下檢測子系統(tǒng)、水上檢測子系統(tǒng)電連接，當(dāng)?shù)谝患す馐瞻l(fā)器接收到反射回的激光時(shí)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警；此外，本發(fā)明的檢測系統(tǒng)可在檢測船上進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)檢測，提高了檢測的效率；并可使用圖像處理算法計(jì)算船舶的吃水深度，提高了檢測的準(zhǔn)確度。
文檔編號G01B11/22GK101913415SQ20101022804
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者劉飛, 李修云, 梁山, 畢慧博, 畢方全, 鮮曉東 申請人:重慶大學(xué)