本發(fā)明涉及一種船舶吃水量檢測技術(shù)，特別是一種船舶吃水量檢測系統(tǒng)及其檢測方法。

背景技術(shù)：

船舶吃水量檢測門采用單波束超聲波傳感器陣列進行測量，傳感器陣列排列于水下檢測門，檢測門通過兩端固定安裝的方式實現(xiàn)，且通過固定安裝的同步升降系統(tǒng)調(diào)整高度，通過超聲波測距來測量通航船舶的吃水量，實現(xiàn)船舶全自動吃水量檢測?，F(xiàn)有的船舶吃水量檢測門采用固定安裝的形式，即檢測門的兩端必須安裝在已有的基礎(chǔ)設施上，如船閘、浮堤、導航墻等。這種形式具有以下缺點：

1、固定安裝的船舶吃水量檢測門，需要在航道建設基礎(chǔ)設施，成本很高；

2、對于安裝位置有特殊要求：航道太窄，檢測設施維護時容易礙航，航道太寬太深則施工困難，且影響通航安全；

3、最合適的安裝位置隨航道水位變化而不斷變化，即固定安裝檢測系統(tǒng)在枯水期有可能因為礙航而不能使用；

4、檢修困難，只能原地檢修，限制因數(shù)多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種建設成本低、易于安裝、維修方便，可根據(jù)航道水位變化調(diào)整安裝位置的船舶吃水量檢測系統(tǒng)及其檢測方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種船舶吃水量檢測系統(tǒng)，包括浮體、卷揚裝置、纜繩、檢測門、超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統(tǒng)、纜繩角度傳感子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集傳輸單元以及誤差補償與數(shù)據(jù)處理單元，所述的浮體由錨鏈固定于水面，所述的檢測門經(jīng)過卷揚裝置用纜繩懸掛于浮體上，通過卷揚裝置調(diào)整檢測門水下深度，卷揚裝置安裝于兩側(cè)浮體的重心上方，浮體安放位置根據(jù)檢測需要進行選擇；

所述的超聲波傳感器陣列以排列方式安裝于水下檢測門上，測量水下檢測門與被測船舶的距離信息；所述的浮體位置傳感子系統(tǒng)安裝于兩個浮體的纜繩端點上方，測量兩側(cè)浮體上懸掛檢測門的纜繩端點的位置坐標；所述的纜繩角度傳感子系統(tǒng)安裝于檢測門兩端纜繩上，測量檢測門兩端纜繩擺動的角度；所述的數(shù)據(jù)采集傳輸單元安裝于浮體上，負責采集和傳輸超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統(tǒng)和纜繩角度傳感子系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)；所述的誤差補償與數(shù)據(jù)處理單元為岸上PC機，主要進行誤差補償算法；所述的超聲波傳感器陣列、浮體位置傳感子系統(tǒng)、纜繩角度傳感子系統(tǒng)以及誤差補償與數(shù)據(jù)處理單元通過數(shù)據(jù)線或無線傳輸技術(shù)分別與數(shù)據(jù)采集傳輸單元連接。

一種船舶吃水量檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟：

A、安裝檢測門

選擇浮體安放位置，將浮體用錨鏈固定于水面，將卷揚裝置安裝于兩側(cè)浮體的重心上方，將檢測門用長度為L的纜繩經(jīng)卷揚裝置懸掛于浮體上，并通過卷揚裝置調(diào)整檢測門在水下深度；

B、構(gòu)建浮體位置傳感子系統(tǒng)

浮體位置傳感子系統(tǒng)采用RTK實時動態(tài)差分法定位技術(shù)，對檢測門兩端纜繩端點位置坐標進行測量，所述的RTK為實時動態(tài)的英文Real-timekinematic的縮寫，具體構(gòu)建步驟如下：

B1、在岸上RTK數(shù)據(jù)鏈覆蓋范圍內(nèi)已知坐標的固定位置參考點安裝GPS接收機作為基準站，在兩個浮體纜繩端點上方分別安裝RTK定位接收機作為流動站；

B2、基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其GPS觀測值和已知的坐標信息一起組成差分修正量傳送給流動站，流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收差分修正量，還要采集其GPS觀測值，并對觀測值進行實時差分修正處理，精確解算出流動站三維坐標定位結(jié)果；確定懸掛檢測門的兩根纜繩端點的坐標值；

C、構(gòu)建纜繩角度傳感子系統(tǒng)

纜繩角度傳感子系統(tǒng)采用角度傳感器，在檢測門兩端纜繩上分別安裝角度傳感器，當檢測門隨風浪運動發(fā)生偏移時，角度傳感器測量檢測門兩端纜繩擺動的角度；

D、誤差補償與數(shù)據(jù)處理

誤差補償與數(shù)據(jù)處理單元對接收到的纜繩端點坐標值以及纜繩擺動角度數(shù)據(jù)，通過檢測門安裝結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系計算檢測門的傾斜角度θ；如果傾斜角度θ小于θ0，則轉(zhuǎn)步驟D1，否則轉(zhuǎn)步驟D2；所述的θ0為2-4°；

D1、誤差補償與數(shù)據(jù)處理單元由超聲波傳感器測量其與水面的距離對其深度進行標定，得到深度標定值數(shù)組[H1,H2,…,HM]，代表超聲波傳感器的預設深度；當有被測船舶到來時，超聲波傳感器測量數(shù)據(jù)為測量值點陣[X1,X2,…,XM]，代表超聲波傳感器與被測船舶底部的距離，即船舶吃水量檢測結(jié)果；轉(zhuǎn)步驟D3；

D2、誤差補償與數(shù)據(jù)處理單元將接收到的纜繩端點坐標值以及纜繩擺動角度數(shù)據(jù)通過檢測門安裝結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系對水下檢測門的深度以及其傾斜角度θ進行實時校準得到補償值數(shù)組[δ1,δ2,…,δM]，由補償值數(shù)組對超聲波傳感器深度標定值數(shù)組[H1,H2,…,HM]進行補償?shù)贸龀暡▊鞲衅鲗嶋H深度值數(shù)組；實際深度值數(shù)組與超聲波傳感器距離同步測量值點陣[X1,X2,…，XM]之差即為補償后的船舶吃水量檢測結(jié)果；D3、輸出船舶吃水量檢測結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

1、由于本發(fā)明將檢測門安裝在可移動的浮體上，使得吃水量檢測系統(tǒng)安裝檢修方便，不再依賴于固定的基礎(chǔ)設施，對安裝位置無特殊要求，可以根據(jù)航道水位情況和實際需求進行移動。

2、本發(fā)明的浮體位置傳感子系統(tǒng)可以實時準確的給出檢測門兩端纜繩懸掛端點的三維坐標，速度快，誤差小，滿足實時補償?shù)囊?；角度傳感器能夠準確地檢測出纜繩擺動角度；通過擺動角度和必要的長度數(shù)據(jù)，就可以對船舶吃水深度檢測門姿態(tài)進行誤差補償。

3、本發(fā)明通過誤差補償解決了風浪對移動式船舶吃水量測量的影響，有效的提高了測量結(jié)果的準確性，減少了誤判，保證了航道的運行安全，提高了通航效率。