[发明专利]基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及落水集装箱探测定位技术，具体的说涉及一种基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置及方法。

背景技术

随着经济和贸易的发展，集装箱运输方式在各国国民经济发展中的地位和作用越来越突出。由于水路运输相对安全性较高、且运输费用较低，所以是集装箱运输的主要方式之一。在内河与近海行驶着为数众多的集装箱运输船，由于恶劣气象条件、不利的航道条件、密集的船舶交通流分布、以及船舶驾驶人员的操作失误等原因，经常会造成集装箱落水事故。如果不及时打捞沉入水底的集装箱，不仅会造成货物损失，还会对航道安全带来潜在的危险。值得注意的是，近些年来危险品集装箱的运量在逐渐增加，这类货物通常具有腐蚀性、易燃易爆性、有毒性，一旦落水，将对生态环境安全带来巨大的隐患。因此，对落水集装箱及时进行快速探测与打捞具有重大的社会意义。

对落水集装箱进行探测定位是打捞工作的前提，目前人们已经提出了多种方法来实施落水集装箱的探测定位，这些方法可大体划分为主动探测和浮标定位两大类。主动探测类通常采用成像声纳、激光成像技术对落水集装箱进行水下探测，由于成像声纳的图像分辨率较低，不能准确判断水下目标的具体性质，而水下能见度对激光成像技术的有效作用距离有着重要的影响，当水下能见度较差时，激光成像技术的有效作用距离将显著减小，使得探测效率无法满足实际需要。针对成像声纳、激光成像技术的不足，人们又提出了基于地磁探测技术的水下集装箱主动探测方法，该方法利用集装箱对地磁的影响，通过磁阻传感器探测地磁的变化，从而实现对落水集装箱的定位，但是这种方法需要两条并排行驶的木制船舶携带探测装置，在集装箱落水区域进行扫描测量，易受金属物品干扰，定位效率不高，还会对正常的通航造成一定的影响，而且在落水集装箱受水流作用，产生较大的位置改变时，则需要扩大扫描探测的水域，进一步降低了定位效率。浮标定位类主要有两种方式，第一种由浮体、锚泊装置和连接浮体与锚泊装置的绳索构成，当发生集装箱落水事故时，由船员迅速将锚泊装置投向落水集装箱，锚泊装置依靠自身的磁力装置吸附在集装箱，随集装箱沉入水下，而依靠通过绳索与锚泊装置相连接的浮体便可对集装箱进行定位。这种方式需要船员及时投放定位装置，在恶劣气象条件、或是船舶发生碰撞等不利情况下，船员很难做到及时投放，从而造成无法定位。第二种采用了入水自动充气装置，因此可将定位标系统安装在集装箱上，当集装箱落水后，自动充气装置为浮标充气，使浮标上升至水面，通过连接于浮标与集装箱之间的绳索便可实现对落水集装箱的定位。第二种方式避免了投放锚泊装置，增加了成功定位的概率，然而，自动充气装置的体积较大，每次发生作用后都需要更换充气装置，而且，以上两种浮标定位方法均需要根据航路的最大水深合理设置绳索的长度，绳索过短会使浮标无法浮出水面，失去定位作用，而绳索一般将占据较大的空间，造成浮标定位类定位装置体积较大，不便于存放与安装，此外，落水集装箱之间的绳索存在发生缠绕的可能性，影响定位性能，水中的绳索还可能对船舶的航行安全带来隐患。

针对目前落水集装箱探测定位技术存在的不足，提出一种新型的落水集装箱探测定位方法，从而克服现有技术的缺陷是十分有必要的。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置及方法，从而解决现有技术中所存在的装置体积大、操作不方便、影响通航、效率低等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种基于水声信号检测的落水集装箱快速探测定位装置，其特征在于：

包括：

安装在集装箱上，用于在集装箱落水后，发射相应集装箱定位水声信号的示位节点；

至少三个设置在水面上，用于定时向监控中心反馈各自当前位置信息的探测节点；同时各所述探测节点还用于检测是否收到所述示位节点发送的定位水声信号，若收到所述定位水声信号则各所述探测节点分别根据定位水声信号计算其与落水集装箱距离，并将各自对应的距离信息以及各自当前位置信息一并发送至监控中心；

以及监控中心，该监控中心在接收到各所述探测节点反馈的其与落水集装箱的距离信息以及当前位置信息后，选择三组信息利用三点定位算法计算落水集装箱的位置坐标，并将计算结果反馈至人机界面进行显示。