本發(fā)明是一種仰掃式吃水檢測系統(tǒng)及其工作方法，應用于船舶吃水檢測和船舶安全檢測等領域。

背景技術：
航運對國民經(jīng)濟發(fā)展的帶動作用日益顯著，隨著航運量的不斷增大，造成航道中船舶密度大幅提高。船舶吃水檢測對于保障通航船舶安全具有十分重要的意義?，F(xiàn)有的仰掃式吃水檢測系統(tǒng)利用超聲波傳感器在水下向上發(fā)射超聲波，根據(jù)打到船體后反射波強度以及水壓傳感器測得的設備安裝深度推算出船舶吃水深度。中國專利CN201420644533.9公開了一種聲速標定式船舶吃水檢測系統(tǒng)，該吃水檢測系統(tǒng)是將單波束超聲波傳感器陣列固定在檢測門上，檢測門的兩端用纜繩懸掛在作為浮體的船體(或固定在橋架、或沉放在水底)上。通過在水下向水面發(fā)射超聲波和接收超聲波來得出超聲波飛行時間乘以聲速得出檢測門到水面的距離，即檢測門安裝深度。使用的聲速是固定的聲速值或依據(jù)現(xiàn)場溫度通過查表法得出聲速值。當有船只通過時，船底反射超聲波，可以得出檢測門到船舶的距離。吃水深度是水面到檢測門的距離與檢測門到船舶的距離做差得到。此方法只適用于水面波動較小的情況，當水面波動較大，該系統(tǒng)存在以下問題：水壓傳感器測得的裝置水下深度為h1，經(jīng)過時間Δt，超聲波傳感器才開始工作，由于水面波動的影響，此時裝置水下深度變?yōu)閔2，存在誤差Δh＝h2-h1，造成最后計算結果誤差較大。

技術實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明要提供一種使超聲波傳感器與水壓傳感器同步工作的仰掃式吃水檢測系統(tǒng)及其工作方法，以提高船舶吃水深度的檢測精度。本發(fā)明的技術方案如下：一種仰掃式吃水檢測系統(tǒng)，包括自動升降浮體模塊、水下安裝支架模塊、超聲波傳感器模塊、水壓傳感器模塊、同步控制模塊、超聲波數(shù)據(jù)采集模塊、水壓數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與顯示模塊和報警模塊；所述的同步控制模塊通過同步緩沖電路分別與超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊連接，所述的超聲波傳感器模塊經(jīng)超聲波數(shù)據(jù)采集模塊連接到數(shù)據(jù)處理與顯示模塊，所述的水壓傳感器模塊經(jīng)水壓數(shù)據(jù)采集模塊連接到數(shù)據(jù)處理與顯示模塊，所述的數(shù)據(jù)處理與顯示模塊還與報警模塊連接；所述的自動升降浮體模塊由浮體、纜繩和升降機組成，用來調節(jié)水下安裝支架模塊的深度；所述的水下安裝支架模塊是長度小于航道寬度的不銹鋼支架，用來固定超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊；所述的超聲波傳感器模塊是等間隔固定在水下安裝支架模塊上的超聲波傳感器陣列；所述的水壓傳感器模塊是固定在水下安裝支架模塊上的水壓傳感器；所述的同步控制模塊安裝在航道岸邊，通過同步緩沖電路分別與超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊連接；同步控制模塊由可靠時鐘發(fā)生器和同步緩沖電路組成，用來驅動超聲波傳感器模塊與水壓傳感器模塊同步工作；所述的超聲波數(shù)據(jù)采集模塊是一臺嵌入式計算機，用來采集超聲波傳感器模塊接收到的超聲波信號；所述的水壓數(shù)據(jù)采集模塊是另一臺嵌入式計算機，與超聲波數(shù)據(jù)采集模塊相互獨立，用來采集水壓傳感器模塊采集的水壓數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)處理與顯示模塊是一臺工控機，利用超聲波數(shù)據(jù)采集模塊和水壓數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)推算并顯示船舶具體吃水深度；所述的報警模塊用來提示工作人員判斷過往船舶是否吃水超限。一種仰掃式吃水檢測系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：A、構建自動升降浮體模塊自動升降浮體模塊由浮體、纜繩和升降機組成；浮體安置在航道兩側水中，用來固定水下安裝支架模塊；升降機安置在航道兩側岸上，其通過纜繩與浮體相連，用來調節(jié)水下安裝支架模塊的深度；B、構建水下安裝支架模塊水下安裝支架模塊是長度小于航道寬度的不銹鋼支架，用來固定超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊，其固定在自動升降浮體模塊的浮體上，根據(jù)實際需求調節(jié)下水深度；C、構建同步控制模塊同步控制模塊安裝在航道岸邊，通過同步緩沖電路分別與超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊連接；同步控制模塊由可靠時鐘發(fā)生器和同步緩沖電路組成；可靠時鐘發(fā)生器產(chǎn)生驅動超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊工作的使能信號；使能信號分別通過超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊的同步緩沖電路同時驅動超聲波傳感器模塊和水壓傳感器模塊工作；D、構建超聲波數(shù)據(jù)采集模塊超聲波數(shù)據(jù)采集模塊是一臺嵌入式計算機；當超聲波傳感器模塊工作時，超聲波數(shù)據(jù)采集模塊實時采集超聲波信號；E、構建水壓數(shù)據(jù)采集模塊水壓數(shù)據(jù)采集模塊是另一臺嵌入式計算機，與超聲波數(shù)據(jù)采集模塊相互獨立，當水壓傳感器模塊工作時，水壓數(shù)據(jù)采集模塊實時采集水壓數(shù)據(jù)；F、構建數(shù)據(jù)處理與顯示模塊數(shù)據(jù)處理與顯示模塊是一臺工控機；根據(jù)超聲波數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的數(shù)據(jù)計算出船舶最低點距水下安裝支架模塊的距離Dmax；利用水壓數(shù)據(jù)采集模塊采集到的水壓數(shù)據(jù)計算出水下安裝支架模塊距水面的距離H；最后推算出船舶的吃水深度為L＝H-Dmax；G、構建報警模塊報警模塊根據(jù)最后計算出的船舶吃水深度提示工作人員判斷過往船舶是否吃水超限。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：1、本發(fā)明提供了同步控制模塊，可驅動超聲波傳感器模塊、水壓傳感器模塊同步工作。克服了由于水面波動較大導致已測水壓數(shù)據(jù)與實時水壓數(shù)據(jù)存在較大誤差問題。2、本發(fā)明提供了同步控制模塊，克服了由于浮體上下浮動導致已測水壓數(shù)據(jù)與實時水壓數(shù)據(jù)存在較大誤差問題。3、本發(fā)明將原來的測量誤差范圍由10-15cm減小至5-10cm，提高了檢測系統(tǒng)的精確性。附圖說明本發(fā)明共有附圖5幅，其中：圖1是本發(fā)明的原理框圖。圖2是水下裝置示意圖。圖3是超聲波傳感器工作原理示意圖。圖4是測量船舶吃水深度示意圖。圖5是水面波動對水壓影響示意圖。圖中：1、同步控制模塊，2、超聲波傳感器模塊，3、水壓傳感器模塊，4、超聲波數(shù)據(jù)采集模塊，5、水壓數(shù)據(jù)采集模塊，6、數(shù)據(jù)處理與顯示模塊，7、報警模塊、8、水下安裝支架模塊，9、船舶，10、超聲波發(fā)射波，11、超聲波反射波，12、自動升降浮體模塊。具體實施方式下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明：如圖1-5所示，一種仰掃式吃水檢測系統(tǒng)，包括自動升降浮體模塊12、水下安裝支架模塊8、超聲波傳感器模塊2、水壓傳感器模塊3、同步控制模塊1、超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4、水壓數(shù)據(jù)采集模塊5、數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6和報警模塊7；所述的同步控制模塊1通過同步緩沖電路分別與超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3連接，所述的超聲波傳感器模塊2經(jīng)超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4連接到數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6，所述的水壓傳感器模塊3經(jīng)水壓數(shù)據(jù)采集模塊5連接到數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6，所述的數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6還與報警模塊7連接；所述的自動升降浮體模塊12由浮體、纜繩和升降機組成，用來調節(jié)水下安裝支架模塊8的深度；所述的水下安裝支架模塊8是長度小于航道寬度的不銹鋼支架，用來固定超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3；所述的超聲波傳感器模塊2是等間隔固定在水下安裝支架模塊8上的超聲波傳感器陣列，工作原理如圖3所示，當超聲波發(fā)射波10打到船舶9后變成超聲波反射波11重新被超聲波傳感器模塊2接收；所述的水壓傳感器模塊3是固定在水下安裝支架模塊8上的水壓傳感器，水壓傳感器模塊3能實時檢測水面波動對水壓的影響(如圖5所示)并采集水壓數(shù)據(jù)；所述的同步控制模塊1安裝在航道岸邊，通過同步緩沖電路分別與超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3連接；同步控制模塊1由可靠時鐘發(fā)生器和同步緩沖電路組成，用來驅動超聲波傳感器模塊2與水壓傳感器模塊3同步工作；所述的超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4是一臺嵌入式計算機，用來采集超聲波傳感器模塊2接收到的超聲波反射波11；所述的水壓數(shù)據(jù)采集模塊5是另一臺嵌入式計算機，與超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4相互獨立，用來采集水壓傳感器模塊采集的水壓數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6是一臺工控機，利用超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4和水壓數(shù)據(jù)采集模塊5采集到的數(shù)據(jù)推算并顯示船舶9具體吃水深度；所述的報警模塊7用來提示工作人員判斷過往船舶9是否吃水超限。一種仰掃式吃水檢測系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：A、構建自動升降浮體模塊12自動升降浮體模塊12由浮體、纜繩和升降機組成；浮體安置在航道兩側水中，用來固定水下安裝支架模塊8；升降機安置在航道兩側岸上，其通過纜繩與浮體相連，用來調節(jié)水下安裝支架模塊8的深度；B、構建水下安裝支架模塊8水下安裝支架模塊8是長度小于航道寬度的不銹鋼支架，用來固定超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3，其固定在自動升降浮體模塊12的浮體上，根據(jù)實際需求調節(jié)下水深度；C、構建同步控制模塊1同步控制模塊1安裝在航道岸邊，通過同步緩沖電路分別與超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3連接；同步控制模塊1由可靠時鐘發(fā)生器和同步緩沖電路組成；可靠時鐘發(fā)生器產(chǎn)生驅動超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3工作的使能信號；使能信號分別通過超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3的同步緩沖電路同時驅動超聲波傳感器模塊2和水壓傳感器模塊3工作；D、構建超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4是一臺嵌入式計算機；當超聲波傳感器模塊2工作時，超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4實時采集超聲波信號；E、構建水壓數(shù)據(jù)采集模塊5水壓數(shù)據(jù)采集模塊5是另一臺嵌入式計算機，與超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4相互獨立，當水壓傳感器模塊3工作時，水壓數(shù)據(jù)采集模塊5實時采集水壓數(shù)據(jù)；F、構建數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6數(shù)據(jù)處理與顯示模塊6是一臺工控機；推算船舶9吃水原理如圖4所示：根據(jù)超聲波數(shù)據(jù)采集模塊4采集得到的數(shù)據(jù)計算出船舶9最低點距水下安裝支架模塊8的距離Dmax；利用水壓數(shù)據(jù)采集模塊5采集到的水壓數(shù)據(jù)計算出水下安裝支架模塊8距水面的距離H；最后推算出船舶9的吃水深度為L＝H-Dmax；G、構建報警模塊7報警模塊7根據(jù)最后計算出的船舶9吃水深度提示工作人員判斷過往船舶9是否吃水超限。