[发明专利]内河船舶载重测量系统及其测量方法

说明书

本发明公开了内河船舶载重测量系统及其测量方法。属于内河船舶载重测量技术领域，为了解决现有船舶载重测量存在的不足，针对内河河道河面狭小，航道固定，河流流速变化小的特点，本发明通过测量船舶的行驶轨迹、船舶行驶航速和船舶耗油量来获取当前船舶载重的测量系统及其测量方法，该方法结构简单，安装方便，可以克服已有技术在船舶外围无法安装传感器的缺陷。包括分别设置在船舶上的油耗传感器、转速传感器、无线模块、卫星定位模块、微控制器、显示器、存储器以及计时器，还包括设置在港航管理中心的上位机服务器；所述油耗传感器、转速传感器、无线模块、卫星定位模块、显示器、存储器和计时器分别与微控制器连接，所述微控制器通过无线模块与上位机服务器无线连接。

技术领域

本发明涉及内河船舶载重测量技术领域，具体涉及内河船舶载重测量系统及其测量方法。

背景技术

传统的船舶载重测量依据船舶(吃水线)载重标志线与船舶载重经验系数估算得到的，测量吃水后经过查阅有关船舶曲线图和计算，可以求得该船当时的排水量和载重量。目前常用的载重测量有人工观测，超声波测量，压力测量，电子水尺，激光水位计，图像处理技术等。

人工观测，就是依靠经过长期训练的观察人员通过观测船舶的水尺标志而获得船舶的实际吃水，进行人工观测人工记录人工比对。这种载重测量方法的优点是简单方便，不需要增加额外测量设备，缺点是观测往往带有主观性，误差大。

超声波载重测量就是依据超声波测距原理，以船体舷边甲板为基准测量船舶吃水，将超声波传感器经一测量支架悬挂于船体舷边，通过测量超声波回波返回的时间，根据当时当地声速，测得船体主甲板至水面的距离等参数，计算出吃水值，并搜索船舶载重量数据文件，得到船舶载重量。超声波测量的精度受诸多因素的影响，但声速的误差直接影响测量的精度，而声速又与介质密度有关，在空气中空气密度受温度影响较大。除此之外，该传感器很难安装在船舶合适的地方，推广困难。

水深的变化可以通过水压的变化反映出来，利用这一特性，在船舶空载吃水线的位置上安装压力传感器，当船舶载货后吃水变深，根据压力传感器获得的数值，经过换算后，既可得出船舶的吃水深度。这种方法的优点是可以在线、实时测量船舶的重量，其准确度相对较高，但可操作性差，其原因是压力传感器测量船舶吃水深度需要将压力传感器直接安装在船体外侧，而内河船舶结构多样，船身均为钢板结构，传感器不允许焊接在船身或船舷上，因此这种方法虽然可以准确测量，但无法推广到内河船舶上应用。

电子水尺的基本工作原理是利用水的导电性，采用类似于人工观测水位的方法。它是自上而下依次读取每个感应触点即探针的电导。在探测到探针和水面接触的位置，探针间的电导会突变增大从而确定水位值。专利文献“一种内河船舶载重测量装置”即为基于这种方法设计的。由于电子水尺的电子测量部件直接和水体接触，容易被外界环境破坏，并且电子线路不宜布置。所以电子水尺很少在船舶上应用。

激光水位计的测量原理类似于超声波测量，利用光速的不变性，通过测量激光光束往返的时间，间接获得当时的水位信息。文献“手持式智能船舶吃水及载重测量仪研制”以及“一种新型智能化船舶水尺检测仪”是采用激光技术设计的。虽然激光的指向性相对超声波而言更为集中，但易受水面漂浮物的影响，同时激光反射的强度受反射界面及空气介质状况的影响较大，如果持续使用难以消除影响，而且，激光传感器也无法在船舶的船舷上安装，因此适合手持式临时使用。

采用处理图像来自动测量船舶水尺刻度，通过对水尺的视频图像进行的分析，称为图像测量方法。船舷上的刻度字，可以由计算机自动判别进行读数、识别，这样既可以完整地一记录整个观测阶段的水尺刻度和吃水线位置，使后续的数据处理成为可能。文献《图象处理技术在船舶吃水自动检测系统中的应用》和《船舶水尺吃水值检测方法研究》就是基于图像处理设计的一种电子水尺仪。这种方法采用的数据采集图像传感器可以安装的范围较大，比如船舶驾驶舱顶部，但在内河河道里，很多航道闸门限制船舶高度，内河船舶为了达到限高范围之内往往会临时拆除驾驶舱，这样反复动作必然影响传感器的测量精度，理论上测量系统需要重新标定，因此，基于图像处理的载重测量方法也不能在内河船舶上适用。