一种船舶吃水检测数据采集系统的设计与实现
发布时间：2021-08-30 13:22
近些年,内河航运凭借运输量大、成本低和运输方便等优势在进行迅速的发展,并且对我国的经济增长做出了重大贡献。但是,随着内河航运的快速发展,航运事故也时常发生,尤其是因为船舶"超吃水"违规现象造成的事故更是日益增加,这样不仅影响了航运事业的蓬勃发展更对船舶本身的安全构成了重大威胁。因此,研发和设计实时动态的船舶吃水检测设备,对减少航运事故的发生起到了很大的作用。本文结合三峡通航船舶吃水检测设施工程项目设计了一种基于单波束超声波测距传感器阵列的船舶吃水检测系统,对通航的船舶实现了离船、快速、动态检测的功能,并对"超吃水"违规的船舶进行记录和预警。本文研制了通航船舶吃水检测系统中的船舶吃水数据采集系统,同时完成了水下传感器的布置和分组。船舶吃水数据采集系统硬件平台包括传感器接口板和同步采样控制板,是由现场可编程的逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）最小系统模块、外部复位电路模块、电流环输出模块、RS485通信模块、系统供电模块组成。船舶吃水数据采集系统的软件设计包括FPGA底层驱动程序、同步采样控制板程序和传感器接口板程序。最后对船舶吃水数据采集系...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１仰扫原理图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｗｅｅｐ?ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??
架长度为７０米，其中间６０米区域用来安装单波束超声波测距传感器，具体部署??方式如下。??单波束超声波测距传感器在检测结构架上的布置方式如图２．１所示，其中超声??波传感器从左侧开始顺序编号，编号为１到１６的单波束超声波测距传感器之间的??间隔为１米，编号为１６到７５的单波束超声波测距传感器之间的间隔为０．５米，编??号为７５到９０的单波束超声波测距传感器之间的间隔为１米，从编号为１的单波??束超声波测距传感器到编号为９０的单波束超声波测距传感器的总距离为５９．５米。??这样就会形成检测结构架中间位置的单波束超声波测距传感器分布密集，两侧位??置的单波束超声波测距传感器分布稀疏的情况，如此布置的原因在于船舶通过检??测结构架时，主要在中间位置通过，这样的分布方式可以增加有效数据的采集量，??得到更加准确的吃水值。??＞ＵＪ?、?间隔１米，?中间３〇米
图２．２动态水压传感器的布置图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｅｎｓｏｒ??双轴倾角传感器的布置方式如图２．３所示，以第１号单波束超声波测距传感器??的内侧０．２５米处为起点，每隔２９．５米安装一个双轴倾角传感器。编号依次为９７??到９９。??中间Ｓ９米，双轴倾角传感器??灿ｉ部５．２５米’?间隔２９．５米，共３个?端部５．７５米，??无传感器?无传感器??＼?二?＾?Ｗ??４?＾?－?一——．．．．．．?．．．．．．．．．．．．．．．．．．．—１．．．．．．：．．．．．．．—．．．．．．禪．．．．．??检测交架??＊——．．．——？?２９．５?米?＊？＜－??＾－２９．５?米一￣￣——？！??＜?－?５９米—???Ｉ?＂??＾?７０米?————??图２．３双轴倾角传感器的布置图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｉａｘｉａｌ?ｔｉｌｔ?ｓｅｎｓｏｒ??单波束超声波测距传感器工作时，如果将９０个单波束超声波测距传感器同时??启动，９０个传感器同时进行测量工作，可明显的缩短测量周期，可实现每秒钟测??量１４次，远远超过每秒测量３次的项目要求，但是这样的工作方式，会造成相邻??超声波传感器之间干扰严重
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶动态吃水检测中基于数据处理的关键技术研究[J]. 吴汉才. 舰船科学技术. 2017(06)
[2]通航船舶吃水检测设施及检测数据处理[J]. 宁文龙,李静. 中国水运(下半月). 2017(03)
[3]基于云平台的船舶吃水实时检测系统数据处理技术[J]. 张丽勇. 舰船科学技术. 2016(24)
[4]一种船舶吃水深度检测系统的设计[J]. 阎羡功. 舰船科学技术. 2016(04)
[5]内河船舶超吃水问题及检测技术研究[J]. 赵溦,李益琴. 中国水运(下半月). 2015(12)
[6]FPGA的模块化设计方法[J]. 张松,李筠. 电子测量与仪器学报. 2014(05)
[7]螺旋桨射流对抛石基床冲刷的数值计算[J]. 李勇,王元战,张宝华,梁鹏飞. 水道港口. 2013(03)
[8]在新的起点上推进长江航运科学发展述论[J]. 唐冠军. 武汉交通职业学院学报. 2013(01)
[9]基于图像识别技术的船舶水尺刻度线检测算法的研究[J]. 江帆,陈德为. 数字技术与应用. 2013(01)
[10]基于图像处理的船舶吃水线检测方法[J]. 彭将辉,冉鑫. 中国水运(下半月). 2012(06)
硕士论文
[1]船舶吃水量信息采集处理系统的研究[D]. 周达超.大连海事大学 2010
本文编号：3372854
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１仰扫原理图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｗｅｅｐ?ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??
架长度为７０米，其中间６０米区域用来安装单波束超声波测距传感器，具体部署??方式如下。??单波束超声波测距传感器在检测结构架上的布置方式如图２．１所示，其中超声??波传感器从左侧开始顺序编号，编号为１到１６的单波束超声波测距传感器之间的??间隔为１米，编号为１６到７５的单波束超声波测距传感器之间的间隔为０．５米，编??号为７５到９０的单波束超声波测距传感器之间的间隔为１米，从编号为１的单波??束超声波测距传感器到编号为９０的单波束超声波测距传感器的总距离为５９．５米。??这样就会形成检测结构架中间位置的单波束超声波测距传感器分布密集，两侧位??置的单波束超声波测距传感器分布稀疏的情况，如此布置的原因在于船舶通过检??测结构架时，主要在中间位置通过，这样的分布方式可以增加有效数据的采集量，??得到更加准确的吃水值。??＞ＵＪ?、?间隔１米，?中间３〇米
图２．２动态水压传感器的布置图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｗａｔｅｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｅｎｓｏｒ??双轴倾角传感器的布置方式如图２．３所示，以第１号单波束超声波测距传感器??的内侧０．２５米处为起点，每隔２９．５米安装一个双轴倾角传感器。编号依次为９７??到９９。??中间Ｓ９米，双轴倾角传感器??灿ｉ部５．２５米’?间隔２９．５米，共３个?端部５．７５米，??无传感器?无传感器??＼?二?＾?Ｗ??４?＾?－?一——．．．．．．?．．．．．．．．．．．．．．．．．．．—１．．．．．．：．．．．．．．—．．．．．．禪．．．．．??检测交架??＊——．．．——？?２９．５?米?＊？＜－??＾－２９．５?米一￣￣——？！??＜?－?５９米—???Ｉ?＂??＾?７０米?————??图２．３双轴倾角传感器的布置图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｌａｙｏｕｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂｉａｘｉａｌ?ｔｉｌｔ?ｓｅｎｓｏｒ??单波束超声波测距传感器工作时，如果将９０个单波束超声波测距传感器同时??启动，９０个传感器同时进行测量工作，可明显的缩短测量周期，可实现每秒钟测??量１４次，远远超过每秒测量３次的项目要求，但是这样的工作方式，会造成相邻??超声波传感器之间干扰严重
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶动态吃水检测中基于数据处理的关键技术研究[J]. 吴汉才. 舰船科学技术. 2017(06)
[2]通航船舶吃水检测设施及检测数据处理[J]. 宁文龙,李静. 中国水运(下半月). 2017(03)
[3]基于云平台的船舶吃水实时检测系统数据处理技术[J]. 张丽勇. 舰船科学技术. 2016(24)
[4]一种船舶吃水深度检测系统的设计[J]. 阎羡功. 舰船科学技术. 2016(04)
[5]内河船舶超吃水问题及检测技术研究[J]. 赵溦,李益琴. 中国水运(下半月). 2015(12)
[6]FPGA的模块化设计方法[J]. 张松,李筠. 电子测量与仪器学报. 2014(05)
[7]螺旋桨射流对抛石基床冲刷的数值计算[J]. 李勇,王元战,张宝华,梁鹏飞. 水道港口. 2013(03)
[8]在新的起点上推进长江航运科学发展述论[J]. 唐冠军. 武汉交通职业学院学报. 2013(01)
[9]基于图像识别技术的船舶水尺刻度线检测算法的研究[J]. 江帆,陈德为. 数字技术与应用. 2013(01)
[10]基于图像处理的船舶吃水线检测方法[J]. 彭将辉,冉鑫. 中国水运(下半月). 2012(06)
硕士论文
[1]船舶吃水量信息采集处理系统的研究[D]. 周达超.大连海事大学 2010
本文编号：3372854
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