[发明专利]一种船载侧吃水检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种船载侧吃水检测系统，包括角度传感器模块(1)、超声波发射模块(3)、发射端压力角传感器模块(6)、接收端压力传感器模块(5)、超声波接收模块(4)、同步使能模块(2)、数据处理模块(7)、显示模块(8)；其特征在于，

所述数据处理模块(7)通过分别与发射端压力角传感器模块(6)、接收端压力传感器模块(5)、超声波接收模块(4)和显示模块(8)连接；

同步使能模块2通过分别与角度传感器模块(1)、超声波发射模块(3)连接，超声波发射模块(3)构成发射端，超声波接收模块(4)构成接收端。

2.根据权利要求1所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述超声波发射模块(3)由2N+1个超声波发射线阵、2N+1个安装支架(10)、浮体(11)、固定板(12)组成；所述超声波发射线阵由多个超声波发射探头(9)排成一列，安装于安装支架(10)上，每个超声波发射探头(9)发出的超声波中心线与安装支架(10)长度方向中心线垂直，同一安装支架(10)上的多个超声波发射探头(9)发出的超声波中心线构成的平面与固定板(12)平面垂直；

安装支架(10)从左至右的编号依次为-N、-N+1、…、0、…、N-1、N；则第i个安装支架长度方向中心线与固定板(12)平面之间具有夹角Qi：

Qi＝i*θ；

i＝-N、-N+1、…、0、…、N-1、N；

θ的取值范围为1-3度。

3.根据权利要求2所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述固定板(12)固定在靠近航道中心、且浸没于水中的浮体11朝向航道中心的一侧，并且固定板(12)平面与水平面垂直。

4.根据权利要求2所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述角度传感器模块(1)固定安装在浮体(11)上，角度传感器模块(1)将浮体(11)上仰或下俯的角度β实时传输给同步使能模块(2)，这里规定上仰角度为正值，下俯角度为负值。

5.根据权利要求2所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述发射端压力角传感器模块(6)安装在超声波发射模块(3)中的固定板(12)平面上，发射端压力角传感器模块(6)通过测量超声波发射线阵中心位置距离水面的压力，来测量超声波发射线阵中心位置距离水面的深度H。

6.根据权利要求1所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述超声波接收模块(4)由超声波接收探头和一个安装支架(10)组成，所述超声波接收探头排成一列，安装于一个安装支架(10)上，每个超声波接收探头接收的超声波中心线与安装支架(10)所在的平面垂直，构成单一超声波接收线阵；单一超声波接收线阵固定安装在航道另一侧、且与安装支架(10)所在的平面与水平面垂直；

接收端压力传感器模块(5)安装在单一超声波接收线阵的中心位置，其通过测量超声波接收线阵中心位置距离水面的压力，来测量超声波接收线阵中心位置距离水面的深度L。

7.根据权利要求2所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述同步使能模块(2)固定安装在浮体(11)上，同步使能模块(2)用于对角度传感器模块(1)传来的角度β进行判断，获取当前符合要求的一个超声波发射线阵，然后依次分时等间隔的循环发射使能信号。

8.根据权利要求2所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述数据处理模块(7)安装在浮体(11)上，数据处理模块(7)用于根据发射端压力角传感器模块(6)和接收端压力传感器模块(5)传送的深度信息，以及超声波接收线阵接收的信号强弱，计算出出船舶吃水深度。

9.根据权利要求2所述一种船载侧吃水检测系统，其特征在于，所述显示模块(8)安装在浮体(11)上，用来通知工作人员过往船只是否超限。

10.采用如权利要求1～9所述任意一种船载侧吃水检测系统的船载侧吃水检测方法，其特征在于包括以下步骤，

步骤1：角度传感器模块(1)将浮体(11)上仰或下俯的角度β实时传输给同步使能模块(2)，因为固定板(12)和浮体(11)固定安装，所以浮体(11)上仰或下俯的角度β即为超声波发射线阵上仰或下俯的角度β；

步骤2：发射端压力传感器模块(6)实时采集超声波发射线阵中心位置距离水面深度H然后传输给数据处理模块(7)；

步骤3：接收端压力传感器模块(5)实时获得超声波接收阵列中心位置距离水面的深度L并传输给数据处理模块(7)；

步骤4：同步使能模块(2)对角度传感器模块(1)实时传送的浮体(11)上仰或下俯的角度β进行处理，即计算：

I＝-INT(β/θ+0.5)

INT表示取整数；

同步使能模块(2)依次等间隔的给超声波发射模块(3)中的第I个安装支架(10)上的超声波发射线阵循环发射使能信号；

步骤5：第I个安装支架(10)上的超声波发射线阵获取同步使能模块(2)传送的使能信号后，发射超声波信号；

步骤6：安装在航道另一侧的超声波接收模块(4)接收信号并实时传给数据处理模块(7)；步骤7：数据处理模块(7)根据发射端压力传感器模块(6)传送的超声波发射线阵中心位置距离水面的深度H计算出第I个安装支架(10)上的超声波发射线阵第一个超声波发射探头(9)距离水面的深度H₁以及接收端压力传感器模块(5)传送的超声波接收线阵中心位置距离水面的深度L计算出水下第一个超声波接收探头距离水面的深度L₁，H₁和L₁取平均后的值D作为水下第一个超声波接收探头距离水面的深度，再结合超声波接收线阵接收的信号强弱计算出下端最后一个被遮挡超声波接收探头距离第一个超声波接收探头的长度X进而计算出吃水深度为D+X。