專利名稱：船舶吃水動態檢測系統及檢測方法
技術領域：
本發明涉及船舶吃水檢測技術，特別是一種船舶(超)吃水量的檢測方法及檢測
裝置O
背景技術：
船舶吃水是指船舶因自重或受載，船體浸沒水中部分的深度，船舶吃水值反映了 船舶的排水量和載貨重量。“超吃水”是指國內內河部分船舶為追求經濟利益超過航道維護 水深標準裝載航行，或由于超載而超過船舶允許的最大吃水值。船舶“超吃水”不但會損壞 船體本事，危及船員生命，還可能造成擱淺，進而破壞航道，其危害巨大。當前，已有的船舶吃水檢測方法主要有人工觀測、超聲波水尺、激光水位計和 壓力傳感器等，但存在主觀因素大、檢測精度低、效率低、維護不便等缺點。如專利號為 ZL200720106838.4的中國實用新型專利“一種船舶水尺”提到一種船舶水尺，以及專利 號為ZL92208452. 1的中國實用新型專利“智能檢水儀”提供的一種測量船舶吃水和載重 量計量儀器，均需要檢測人員登上被檢測船才能實施檢測，而實際中，對于處于航行狀態 的船舶都讓其停下接受檢測，顯然不現實。也有提到不影響通航的檢測方法，如申請號為 200710169069. 7中國發明專利申請中提到的“一種船舶排水測量裝置及其測量方法”，其使 用固定安裝于河床及河岸水下部分的測量裝置，以及授權公告號為CN 101628612A的中國 發明專利“船舶吃水超限預警系統及預警方法”提到的通過在間道水下設置一個可上下升 降的水平桿，檢測水平桿與船底接觸時的高度進行吃水超限報警的方法，雖能實現非接觸 檢測，但由于水下情況復雜，檢測精度受漩渦、雜物等干擾程度大，而且其裝置的安裝和維 護不方便。因此，亟需開發一種動態、快捷準確的船舶吃水檢測方法和檢測系統。
發明內容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發明公開了一種檢測結果準確，并可安裝于檢測 船上，動態地對運行的船舶進行檢測的船舶吃水動態檢測系統。本發明的目的是這樣實現的船舶吃水動態檢測系統，包括水下檢測子系統、水上 檢測子系統和數據處理子系統，所述水下檢測子系統包括升降支架；激光陣列，至少包括設置于升降支架上的第一激光收發器，第一激光收發器的發 射方向水平；所述水上檢測子系統包括用于控制升降支架運轉的動力機構；所述數據處理子系統與水下檢測子系統、水上檢測子系統電連接，當第一激光收 發器接收到反射回的激光時，數據處理子系統發出報警。進一步，所述激光陣列還包括第二激光收發器，所述第二激光收發器設置于第一 激光收發器上方的升降支架上，第二激光收發器的發射方向水平，并與第一激光收發器發 射方向相同；
所述水下檢測子系統還包括設置于升降支架上的水下攝像機，用于攝取被測船舶 的水下部分的船體，所述水下攝像機為微光攝像機或激光攝像機。進一步，所述水上檢測子系統還包括照射光源，所述照射光源射向被測船舶的水 下部分的船體；進一步，所述照射光源為大發散角的激光光源；進一步，所述第一激光收發器、第二激光收發器和激光光源發射的激光均為藍/ 綠激光束；進一步，所述數據處理子系統接收水下攝像機拍攝的圖像，計算被測船舶的吃水 深度；進一步，所述水下攝像機為微光攝像機或激光攝像機；進一步，所述水上檢測子系統還包括CXD攝像機和/或GPS接收機。本發明還提供一種船舶吃水動態檢測方法，檢測結果準確，并于檢測船上，動態地 對運行的船舶進行檢測，包括如下步驟1)由檢測船只在水下的維護水深處向被測船舶發射激光光束，當檢測船只接收到 被測船舶反射回的該激光光束時，則判定該被測船舶超吃水，并執行步驟2)，否則通過控制 升降支架，提高該激光收發器在升降支架上的高度，直到穩定地接收到被測船舶返回的該 束激光，然后執行步驟2)；2)檢測船只在步驟1)發射的激光光束豎直的上方發射另一束激光光束；3)攝取被測船舶反射激光光束的一側的圖像，所述圖像中包括步驟1)、2)發射的 激光在被測船舶上形成的2個光斑；4)對步驟3)獲取的圖像進行處理，根據下式，求得被測船舶吃水水深hr/ (h「h2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ill為步驟1)所發射激光的深度，h2為步驟2)所發射激光的深度，、為船舶 吃水水深，\為圖像中被測船舶底部距水面的距離，S1為圖像中下部激光光斑距水面的距 離，S2為圖像中上部激光光斑距水面的距離。進一步，步驟3)中，還對被測船舶反射激光光束的一側進行激光照明。進一步，發射的激光均為藍/綠激光束。本發明的有益效果是可安置在檢測船上用于執法時的動態實時檢測，提高了檢 測的效率；使用圖像處理算法計算船舶的吃水深度，提高了檢測的準確度。利用激光攝像機 攝取船體水下部分圖像，并同時用CCD攝像機攝取船舶水上部分圖像，有利于執法部分保 留檢測證據，對于控告不法船主超載行為有很大的幫助，使用藍/綠激光束，可完全避免水 的干擾。
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步的詳細描述圖1示出了船舶吃水動態檢測系統的結構示意圖；圖2示出了船舶吃水動態檢測方法的原理示意圖；圖3示出了水下攝像機攝取的船舶水下部分船體示意圖。
具體實施例方式以下將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。參見圖1，船舶吃水動態檢測系統，包括水下檢測子系統、水上檢測子系統和數據 處理子系統。所述水下檢測子系統包括升降支架1、激光陣列和水下攝像機3，所述水下攝像 機3采用微光攝像機或激光攝像機。參見圖2，所述激光陣列包括設置于升降支架上的第一激光收發器21和第二激光 收發器22，第二激光收發器22設置于第一激光收發器21上方的升降支架1上，第一激光收 發器和第二激光發射器均發射小發散角的藍/綠激光束，其發射方向水平；所述水下攝像機設置于升降支架上，用于攝取被測船舶的水下部分的船體。所述水上檢測子系統包括用于控制升降支架運轉的步進電機、用于攝取水面上圖 像的CCD攝像機、用于檢測事發位置的GPS接收機、控制升降機構運轉的步進電機以及激光 光源，向水下檢測子系統的水下攝像機視場邊沿(左、右和上三邊)發射線型激光束，以照 明船體水下部分，以利于水下攝像機攝取更清晰的圖像；所述CCD攝像機和GPS接收機獲取 的數據發送到數據處理子系統保存，可用于執法取證。所述數據處理子系統與水下檢測子系統、水上檢測子系統電連接，所述數據處理 子系統可由PC機等處理裝置和聲光報警裝置組成，當第一激光收發器接收到反射回的激 光時，數據處理子系統發出報警，所述數據處理子系統還接收水下攝像機拍攝的圖像，計算 被測船舶的吃水深度。參見圖3，為水下攝像機攝取的船體示意圖。本實施例的船舶吃水動態檢測方法，包括如下步驟1)由檢測船只在水下的維護水深112處向被測船舶發射激光光束，當檢測船只接收 到被測船舶反射回的該激光光束時，則初步判定該被測船舶超吃水，并執行步驟2)，否則通 過控制步進電機，提高該激光收發器在升降支架上的高度，直到穩定地接收到被測船舶返 回的該束激光，并執行步驟2)；2)檢測船只在步驟1)發射的激光光束豎直的上方深度h2處發射另一束激光光 束，h2 < hi ；3)對被測船舶反射激光光束的一側進行激光照明，攝取被測船舶反射激光光束的 一側的圖像，所述圖像中包括步驟1、2)發射的激光在被測船舶上形成的2個光斑；4)對步驟3)獲取的圖像進行處理，當發現有步驟1)發射的激光在被測船舶上形 成的光斑A'，則可以進一步確定船舶吃水超過維護水深112 ；根據下式，求得被測船舶吃水水深hr/ (h「h2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ill為步驟1)所發射激光的深度，h2為步驟2)所發射激光的深度，、為船舶 吃水水深，\為圖像中被測船舶底部距水面的距離，S1為圖像中下部激光光斑距水面的距 離，S2為圖像中上部激光光斑距水面的距離；此外，如果船舶吃水沒有超過維護水深，則在圖像上將會只有步驟2)發射的激光 束在船體上形成的光斑B'，此時通過控制步進電機，提高激光束A的高度，以在圖像上形
6成光斑A'，并計算此時被測船舶吃水水深，并根據船型判斷其是否超吃水。上述步驟中發射的激光均為藍/綠激光束(所發射的激光的波長處在藍或綠光的 波長這一段)。以上所述僅為本發明的優選并不用于限制本發明，顯然，本領域的技術人員可以 對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修 改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和 變型在內。
權利要求
船舶吃水動態檢測系統，其特征在于包括水下檢測子系統、水上檢測子系統和數據處理子系統，所述水下檢測子系統包括升降支架；激光陣列，至少包括設置于升降支架上的第一激光收發器，第一激光收發器的發射方向水平；所述水上檢測子系統包括用于控制升降支架運轉的動力機構；所述數據處理子系統與水下檢測子系統、水上檢測子系統電連接，當第一激光收發器接收到反射回的激光時，數據處理子系統發出報警。
2.如權利要求1所述的船舶吃水動態檢測系統，其特征在于所述激光陣列還包括第 二激光收發器，所述第二激光收發器設置于第一激光收發器上方的升降支架上，第二激光 收發器的發射方向水平，并與第一激光收發器發射方向相同；所述水下檢測子系統還包括設置于升降支架上的水下攝像機，用于攝取被測船舶的水 下部分的船體，所述水下攝像機為微光攝像機或激光攝像機。
3.如權利要求2所述的船舶吃水動態檢測系統，其特征在于所述水上檢測子系統還 包括照射光源，所述照射光源射向被測船舶的水下部分的船體。
4.如權利要求3所述的船舶吃水動態檢測系統，其特征在于所述照射光源為大發散 角的激光光源。
5.如權利要求4所述的船舶吃水動態檢測系統，其特征在于所述第一激光收發器、第 二激光收發器和激光光源發射的激光均為藍/綠激光束。
6.如權利要求2至5中任一項所述的船舶吃水動態檢測系統，其特征在于所述數據 處理子系統接收水下攝像機拍攝的圖像，計算被測船舶的吃水深度。
7.如權利要求1至5中任一項所述的船舶吃水動態檢測系統，其特征在于所述水上 檢測子系統還包括CXD攝像機和/或GPS接收機。
8.船舶吃水動態檢測方法，其特征在于包括如下步驟1)由檢測船只在水下的維護水深處向被測船舶發射激光光束，當檢測船只接收到被測 船舶反射回的該激光光束時，則判定該被測船舶超吃水，并執行步驟2)，否則通過控制升降 支架，提高該激光收發器在升降支架上的高度，直到穩定地接收到被測船舶返回的該束激 光，然后執行步驟2)；2)檢測船只在步驟1)發射的激光光束豎直的上方發射另一束激光光束；3)攝取被測船舶反射激光光束的一側的圖像，所述圖像中包括步驟1、2)發射的激光 在被測船舶上形成的2個光斑；4)對步驟3)獲取的圖像進行處理，根據下式，求得被測船舶吃水水深K/ Oifh2) = sr/ (S1-S2)；式中，Ii1為步驟1)所發射激光的深度，h2為步驟2)所發射激光的深度，、為船舶吃水 水深，S為圖像中被測船舶底部距水面的距離，S1為圖像中下部激光光斑距水面的距離，S2 為圖像中上部激光光斑距水面的距離。
9.如權利要求8所述的船舶吃水動態檢測方法，其特征在于步驟3)中，還對被測船 舶反射激光光束的一側進行激光照明。
10.如權利要求8或9所述的船舶吃水動態檢測方法，其特征在于發射的激光均為藍/綠激光束。
全文摘要
本發明涉及船舶吃水檢測技術，特別是一種船舶(超)吃水量的檢測方法及檢測系統，所述檢測系統包括水下檢測子系統、水上檢測子系統和數據處理子系統，所述水下檢測子系統包括升降支架；激光陣列，至少包括設置于升降支架上的第一激光收發器，第一激光收發器的發射方向水平；水下攝像機；所述水上檢測子系統包括用于控制升降支架運轉的動力機構；CCD攝像機；GPS接收機；激光光源；所述數據處理子系統與水下檢測子系統、水上檢測子系統電連接，當第一激光收發器接收到反射回的激光時，數據處理子系統發出報警；此外，本發明的檢測系統可在檢測船上進行動態實時檢測，提高了檢測的效率；并可使用圖像處理算法計算船舶的吃水深度，提高了檢測的準確度。
文檔編號G01B11/22GK101913415SQ20101022804
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月15日 優先權日2010年7月15日
發明者劉飛, 李修云, 梁山, 畢慧博, 畢方全, 鮮曉東 申請人:重慶大學