一種基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型屬于安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]長(zhǎng)江我國(guó)第一大江，同時(shí)也是我國(guó)最重要的江上物流運(yùn)輸通道，貫穿著長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因而長(zhǎng)江上船只行駛安全，不僅僅是保障船員的生命安全，同時(shí)也能保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定。但是江上的行駛船只由于受到自然災(zāi)害以及船員誤操作等影響可能會(huì)造成傾翻的安全事故，傾翻事故對(duì)船上人員的生命安全可以說(shuō)是毀滅性的。譬如2015年6月發(fā)生的東方之星沉船事故，船體倒翻，442人遇難，僅12人成功獲救，由此可見(jiàn)江船側(cè)翻危害之大，以及救援之難。此類(lèi)的重大事故在中國(guó)歷史上并不少見(jiàn)，并且在世界各國(guó)的江道上都時(shí)有發(fā)生，此類(lèi)危害不僅耗費(fèi)國(guó)家巨大的救援資源，同時(shí)也造成巨大的人員傷亡，對(duì)社會(huì)穩(wěn)定帶來(lái)影響。
[0004]我們可以看出，此類(lèi)事件也并不是不能避免或者減小傷亡的，如果船員能夠在船體傾翻早期及時(shí)做出相應(yīng)的補(bǔ)救措施，如果海事安全部門(mén)能夠更加及時(shí)的得知事故的發(fā)生，那么這一類(lèi)的事件也是可以減小傷亡的。目前我國(guó)江上運(yùn)輸量巨大，但是各類(lèi)船只的安全措施相對(duì)落后，船只航行主要由船員自行判斷，相應(yīng)的事故則由船長(zhǎng)依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行指揮，事故的通知也是由相應(yīng)人員通知海事部門(mén)進(jìn)行救援，目前的安全保障措施難以避免事故的發(fā)生和保障人員的安全。因此對(duì)于船只行駛安全的有效監(jiān)測(cè)成為了當(dāng)務(wù)之急。
[0005]當(dāng)航行的船舶本體超過(guò)35°時(shí)，就會(huì)存在翻船的危險(xiǎn)。因此15°時(shí)，就需要向船員發(fā)出警告，及時(shí)做出相應(yīng)處理；在超過(guò)20°時(shí)，就需要向船員以及乘客通知準(zhǔn)備做出相應(yīng)安全措施，以減小人員的傷害，并且自動(dòng)向海事安全部門(mén)進(jìn)行緊急通知并且準(zhǔn)備救援。
[0006]而現(xiàn)有技術(shù)是在船舶平臺(tái)上放置一個(gè)傾角傳感器來(lái)用于檢測(cè)船體傾角，但這種做法，存在著精確度差，易受環(huán)境干擾，如惡劣天氣，人為誤操作等；而且無(wú)法自動(dòng)地與駕駛艙以及海事安全中心進(jìn)行聯(lián)接，及時(shí)發(fā)送船舶行駛狀態(tài)的信息，沒(méi)有形成一個(gè)完整的自動(dòng)的安全保障系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠?qū)崟r(shí)、精準(zhǔn)地檢測(cè)船體的傾角，使船體有傾翻狀況時(shí)，及時(shí)通知船員和船長(zhǎng)做出操作上的補(bǔ)救措施，并且自動(dòng)地向海事安全部門(mén)發(fā)出警報(bào)或者提醒救援的裝置。
[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0010]角度傳感器，分別安裝在被測(cè)船只船首、船尾和船體兩側(cè)四個(gè)方向所設(shè)立的封閉的監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，用于采集船只傾斜角度參數(shù)信息；
[0011]微處理器單元，與所述角度傳感器連接，用于對(duì)采集的傾斜角度參數(shù)信息進(jìn)行處理，還原船只的俯仰角和偏轉(zhuǎn)角；
[0012]無(wú)線通信模塊，與所述微處理器單元輸出端連接，用于數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸；
[0013]電腦主機(jī)，用于接收所述無(wú)線通信模塊無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，反饋、報(bào)警。
[0014]優(yōu)選的:所述角度傳感器采用MPU6050。
[0015]優(yōu)選的:所述微處理器單元主控芯片使用TM4C。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的:所述無(wú)線通信模塊采用GPRS模塊。
[0017]更進(jìn)一步優(yōu)選的:所述GPRS模塊采用H7118C GPRS DTU。
[0018]本實(shí)用新型的方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，在船體的四個(gè)方位:船首，船尾，船體兩側(cè)分別設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于封閉區(qū)域內(nèi)，在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝角度傳感器，角度傳感器能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量船體的偏轉(zhuǎn)角和俯仰角，并且使用無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給駕駛室的電腦主機(jī)，電腦主機(jī)會(huì)對(duì)各個(gè)傳感器所發(fā)射的角度值進(jìn)行平均處理，減小誤差，并且反饋給船員，和海事安全部門(mén)。如果船只航行在一定的安全范圍內(nèi)，該系統(tǒng)只是實(shí)時(shí)測(cè)量和傳輸數(shù)據(jù)，但當(dāng)某方向的角度超過(guò)預(yù)設(shè)的安全值時(shí)，電腦主機(jī)會(huì)發(fā)出警報(bào)，通知船員及時(shí)做出安全處理，同時(shí)在第一時(shí)間向海事安全部門(mén)報(bào)告，便于海事部門(mén)快速準(zhǔn)備救援工作。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]采用角度傳感器直接測(cè)量船體的偏轉(zhuǎn)角和俯仰角，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)船體最為直接和直觀的監(jiān)測(cè)，在船體的四個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行測(cè)量并取平均值，保障了測(cè)量系統(tǒng)的可靠性和精確性。
[0021]使用封閉監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)境，將傳感器安裝在封閉的監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)，保障了傳感器不受惡劣天氣以及人為誤操作的影響。
[0022]采用GPRS無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)角度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸與控制，與傳統(tǒng)的通信方式相比，它降低了施工難度和架設(shè)成本，并且加強(qiáng)了抗干擾能力。
[0023]采用超低功耗的傳感器和微處理器，大大降低了系統(tǒng)的功耗，并且還可以保障系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和長(zhǎng)期工作。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例各模塊的連接方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合附圖可以進(jìn)一步理解本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。所提供的實(shí)施例僅是對(duì)本實(shí)用新型方法的說(shuō)明，而不以任何方式限制本實(shí)用新型揭示的其余內(nèi)容。
[0027]如圖1所示，一種基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:角度傳感器，分別安裝在被測(cè)船只船首、船尾和船體兩側(cè)四個(gè)方位所設(shè)立的封閉的監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，用于采集船只傾斜角度參數(shù)信息；微處理器單元，與所述角度傳感器連接，用于對(duì)采集的傾斜角度參數(shù)信息進(jìn)行處理，還原船只的俯仰角和偏轉(zhuǎn)角；無(wú)線通信模塊，與所述微處理器單元輸出端連接，用于數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸；電腦主機(jī)，用于接收所述無(wú)線通信模塊無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，反饋、報(bào)警。
[0028]選取被測(cè)船體的四個(gè)位置，分別是船首、船尾和船體兩側(cè)設(shè)立封閉的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，安裝角度傳感器。如圖2所示，角度傳感器與微處理器單元、無(wú)線通信模塊依次相接。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)角度傳感器實(shí)時(shí)將所測(cè)的數(shù)據(jù)傳給微處理器單元，微處理器單元進(jìn)行卡爾曼濾波后還原出船體的俯仰角和偏轉(zhuǎn)角，再通過(guò)GPRS無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給位于駕駛室的電腦主機(jī)，電腦主機(jī)會(huì)結(jié)合各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，然后再顯示出船體的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將本船實(shí)時(shí)的偏轉(zhuǎn)行駛狀態(tài)發(fā)送給海事安全部門(mén)。
[0029]角度傳感器采用三維角度傳感器MPU6050，它具有精度高，測(cè)量速度快等特點(diǎn)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確得測(cè)量出船體偏轉(zhuǎn)角度。微處理單元的主控芯片使用TI公司的TM4C，能夠進(jìn)入3.3V的低功耗模式，考慮到系統(tǒng)的低功耗要求，采用定時(shí)采樣的方案，每隔一段周期(如5S)進(jìn)行一次采樣，在非采樣時(shí)段，芯片進(jìn)入低功耗模式，以此來(lái)降低系統(tǒng)的功率，在采樣時(shí)段再進(jìn)入工作模式，這樣既能夠保障系統(tǒng)的低功率也不會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。GPRS通信模塊采用H7118C GPRS DTU，專(zhuān)門(mén)用于角度數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括: 角度傳感器，分別安裝在被測(cè)船只船首、船尾和船體兩側(cè)四個(gè)方位所設(shè)立的封閉的監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，用于采集船只傾斜角度參數(shù)信息； 微處理器單元，與所述角度傳感器連接，用于對(duì)采集的傾斜角度參數(shù)信息進(jìn)行處理，還原船只的俯仰角和偏轉(zhuǎn)角； 無(wú)線通信模塊，與所述微處理器單元輸出端連接，用于數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸； 電腦主機(jī)，用于接收所述無(wú)線通信模塊無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，反饋、報(bào)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述角度傳感器采用MPU6050。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器單元主控芯片使用TM4C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線通信模塊采用GPRS模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述GPRS模塊采用H7118C GPRS DTU。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于角度傳感器的船只行駛狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括角度傳感器，分別安裝在被測(cè)船只船首、船尾和船體兩側(cè)四個(gè)方向所設(shè)立的封閉的監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，用于采集船只傾斜角度參數(shù)信息；微處理器單元，與所述角度傳感器連接，用于對(duì)采集的傾斜角度參數(shù)信息進(jìn)行處理，還原船只的俯仰角和偏轉(zhuǎn)角；無(wú)線通信模塊，與所述微處理器單元輸出端連接，用于數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸；電腦主機(jī)，用于接收所述無(wú)線通信模塊無(wú)線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理，反饋、報(bào)警。本實(shí)用新型是能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)航行中船只的姿態(tài)，判斷是否正常航行并及時(shí)將信息反饋至駕駛室和海事安全部門(mén)，以便迅速做出調(diào)整或救援，確保航行船只、及船上人員安全的系統(tǒng)。
【IPC分類(lèi)】G01C1/00, G01C9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204963853
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520735750
【發(fā)明人】田勝, 葉嘉成, 程文勝, 陳小橋
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日