[实用新型]一种智能护舷运动姿态监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种码头防护装置，具体涉及一种对码头防护用的护舷的运动姿态进行监测的装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，港口的运作日益繁忙，这对港口的安全和运行效率提出了更高的要求。港口的一大威胁，是船舶靠岸对于港口结构的冲击。如果能够实时量化监测船舶靠岸时对码头的冲击，就可以对于靠岸事故尽早报警并提供分析数据，并且对于码头防护装置（护舷）的维护提供及早提示，由此可以显著提高港口的安全标准，减少因维护不及时造成的损失；同时为港口设计，船舶设计，航行研究等领域提供此前无法获得的靠岸冲击历史数据。

现有的靠泊监控系统，如辅助系统BSM（用于船舶靠岸姿态监测和预警），缆绳拉力检测系统MLM（用于船舶系缆拉力监测），港口环境检测系统MEM（靠岸系缆相关的风，流，潮位，气温，危险气体监测）以及远程快脱钩控制系统ACM（用于船舶缆绳脱缆自动化）。这些系统可以从某一方面对船舶的靠泊作业进行监控，但是，一方面，这些系统各自独立工作，增加了检测预警的工作量和工作复杂程度；另一方面，这些系统都是通过对船舶或者周边环境进行监控，而没有直接对码头进行监控。

护舷，是码头或船舶边缘使用的一种弹性缓冲装置，主要用以减缓船舶与码头或船舶之间在靠岸或系泊过程中的冲击力，防止或消除船舶、码头受损坏。常见的码头护舷结构由护舷本体、防冲板和多个锚链构成，护舷本体多由橡胶或聚氨酯材料制作，其一端连接码头，另一端连接防冲板。护舷本体结构包括D型、鼓形、圆筒形等，根据受力情况又可分为剪切型、转动型、压缩型等。当船舶靠泊时，与防冲板接触，压迫护舷本体，护舷本体受力压缩变形而吸能，从而减小船舶靠岸时对码头的冲击。

由于船舶对于港口的冲击，都是通过码头防护装置，即护舷，进行传递的，如果能够对护舷装置进行监测，获得护舷的运动状态和姿态，就有可能推导出单个护舷上的冲击；再通过数据汇总对于整个港口的护舷进行监测，得出整个泊位所承受的冲击量。另一方面，通过护舷运动和姿态，可以监测靠岸事故的发生并及时发出护舷警报和维修通知。因此，如何对护舷运动姿态进行监测，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种可及时准确监测护舷三维姿态，且对于码头设计及日常工作程序不产生干扰的智能监测装置。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种智能护舷运动姿态监测装置，包括监控端组件和中央控制端组件，所述监控端组件包括传感器单元、控制单元和通信单元，所述中央控制端组件包括通信单元和中央控制计算机，所述传感器单元由安装于待监测的护舷的防冲板上的至少2个传感器构成，所述传感器为至少具有6自由度的惯导器件，各传感器在防冲板内侧分散布置；所述通信单元由无线通信模块构成。

上述技术方案中，在监控端，惯导器件的传感信号输入控制单元，控制单元经分析获得护舷的三维姿态和运动状态，由无线通信模块传送至中央控制端的中央控制计算机上，进行集中显示、存储，或根据情况发出报警。根据具体应用场合的情况，监控端的控制单元也可以仅负责信号收集、传递，由中央控制计算机分析护舷的三维姿态和运动状态。一般地，整个码头区域的各个护舷装置上分别设置有监控端，监控端的通信单元与中央控制端的通信单元构成无线网络，使中央控制计算机能够同时收集各护舷的三维姿态和运动状态，进而进行数据统计、处理。

上述技术方案中，所述传感器单元内可以设有九自由度惯导器件，设有多个CPU运算兼顾低功耗和高性能，可根据需要切换原始采样模式和滤波采样模式两种工作模式。控制单元内采用扩展Kalman滤波算法，采用“姿态四元数”表示，四阶龙格-库塔(Runge-Kutta)数值积分，并取一阶地球自转近似，以及一种能在船只靠岸时抗干扰的动态磁阻补偿算法。所述无线通信模块为遵循于IEEE802.1x协议，采用Zigbee或其他490MHz无线通信方式，将本地数据汇总于中央控制计算机，由中央控制计算机进行集中处理，存储，显示靠岸冲击信息，护舷状态信息，及靠岸事故及护舷维护报警。

进一步的技术方案，在控制单元上预留传感器输入及控制输出。可根据需要增加或减少传感器单元，自适应扩展需要以达到更高的监测精度要求。

上述技术方案中，所述惯导器件至少由加速度传感器和角速度传感器构成，至少具有上下，左右，前后，航向角，俯仰角，横滚角6个自由度，构成基本测量单元。