详情

原文传递一种单边侧扫吃水检测系统及方法

专利名称：	一种单边侧扫吃水检测系统及方法
摘要：	本发明提供一种单边侧扫吃水检测系统及方法。系统包括声呐测量模块、倾角传感模块、数据采集模块、远程传输模块、数据处理模块以及显示模块。所述的声呐测量模块安装于航道侧面；所述的倾角传感模块安装于声呐侧面，定位声呐的测量状态；所述的数据采集模块将图像与倾角的数据进行融合；所述的远程传输模块连接数据采集模块与数据处理模块；所述的数据处理模块对声呐图像数据与倾角数据进行处理，计算出有效的吃水值；所述的显示模块是提供相应的人际交互界面，方便在离检测位置较远地方的工作人员观看被测船舶实时吃水情况，以及是否有附着物存在。本发明利用图像声呐设备，获得船舶通航时的状态信息，融合了吃水测量与附着物检测两种功能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连海事大学
发明人：	熊木地;林意涵;戚超;张皓鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-19T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202310889061.7
公开号：	CN117104428A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	吴婷婷;李洪福
分类号：	B63B39/12;G01S15/08;G01S15/89;G01S7/52;B;G;B63;G01;B63B;G01S;B63B39;G01S15;G01S7;B63B39/12;G01S15/08;G01S15/89;G01S7/52
申请人地址：	116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号
主权项：	1.一种单边侧扫吃水检测系统，其特征在于，包括：用于收集船舶一侧的水下图像信息的声呐测量模块(1)，所述声呐测量模块(1)安装于航道侧面，声场应能覆盖各类船舶的水下部分；用于定位声呐的测量状态、辅助进行吃水值测算的倾角传感模块(2)，所述倾角传感模块(2)与声呐测量模块(1)并列设置；用于接收声呐测量模块(1)采集的原始声呐图像与倾角传感模块(2)测量的倾角数据的数据采集模块(3)，所述数据采集模块(3)将所述原始声呐图像以及倾角数据收集整理后，发送给远程传输模块(4)；用于实现数据远程传输的远程传输模块(4)；用于进行数据处理的数据处理模块(5)，所述数据处理模块(5)与远程传输模块(4)连接，并对声呐图像进行处理，得出船舶的最大吃水值；用于显示数据处理结果的显示模块(6)，所述显示模块(6)接收数据处理模块(5)得出的吃水数据与实时的声呐图像，并提供相应的人机交互界面，方便在离检测位置较远地方的工作人员掌握实时数据。 2.根据权利要求1所述的一种单边侧扫吃水检测系统，其特征在于，所述数据处理模块(5)结合声呐姿态数据，采用图像识别处理的方式对原始声呐图像进行处理，找到水面与船体最低处在图像中的具体点位，通过图像和倾角数据测出船舶单一截面的吃水值，同一船舶通行时的所有截面按时间顺序排列得到船舶侧面吃水模型，得出船舶的最大吃水值。 3.根据权利要求1所述的一种单边侧扫吃水检测系统，其特征在于，通过调整声呐测量模块(1)和倾角传感模块(2)的测量角度使声场能够覆盖不同船体的侧面。 4.一种单边侧扫吃水检测方法，基于权利要求1-3中任意一项所述的检测系统实现，其特征在于，包括以下步骤： S1、将前视声呐布置于航道侧面水下，声场应能覆盖各类船舶的水下部分，用于收集船舶一侧的水下图像信息； S2、将倾角传感器与前视声呐安装在一起，检测前视声呐的测量姿态； S3、对声呐传回的图像数据和倾角传感器传回的倾角数据进行收集和整理，传回坝体上方进行数据处理，包括提取特征符合船只侧面轮廓的图片进行初步识别，将每次船只经过时的数据与时间戳分类保存； S4、接收到相应数据后对声呐图像进行识别，图像降噪后对二次反射密集线条识别为水面，识别出船舶侧面的几何图形，确定水面位置、声呐位置以及船舶吃水最大处； S5、根据声呐与船舶吃水最大处的位置关系构建船舶吃水模型，基于所述船舶吃水模型将水面与船舶吃水的垂直坐标差值视为吃水深度； S6、当船舶整体通过测量位置后，声呐将完成对于每个时刻截面船舶吃水值的测量，所有的吃水信息构成了数据集合，从集合中获取最大的数据值，即为初步测量的船舶吃水值。 5.根据权利要求4所述的一种单边侧扫吃水检测方法，其特征在于，根据声呐与船舶吃水最大处的位置关系构建船舶吃水模型，基于所述船舶吃水模型将水面与船舶吃水的垂直坐标差值视为吃水深度包括：获取水面与船侧面的交点B，水面与视场角边缘的交点A，定义AB为水面，声呐为原点O；若声呐点O高于船舶吃水最大处，船舶在图像中能识别的最低点设为点C，BC高度差即为吃水深，n为过O点的水平线，过B点作水平线n的的垂直线并于D点相交，过C点作水平线n的的垂直线并于E点相交，OB长度记为l1，OC长度记为l2，BD长度记为h1，CE长度记为h2；视场中心线记为射线l，视场中心线为l与水平线n的夹角也是倾角传感器测量出的声呐视场中心线相对于水平线的偏转角，记为θ，角度采用上正下负的计量规则，以水平线n为基准，此时若视场中心线l在水平线n上面则角θ为正值，若视场中心线l在水平线n下面则角θ为负值；线段OB与视场角中线夹角为α，线段OC点与视场角中线夹角为β，以视场中心线为l为基准，线段OB、OC在视场中心线为l上面则角α、β为正值，线段OB、OC在视场中心线为l上面则角α、β为负值；则吃水深度为： h＝h1+h2＝l1·sin(α+θ)+l2·sin(-β-θ)。 6.根据权利要求4所述的一种单边侧扫吃水检测方法，其特征在于，根据声呐与船舶吃水最大处的位置关系构建船舶吃水模型，基于所述船舶吃水模型将水面与船舶吃水的垂直坐标差值视为吃水深度包括：获取水面与船侧面的交点B，水面与视场角边缘的交点A，定义AB为水面，声呐为原点O；若声呐点O低于船舶吃水最大处，在测量如平底船时，图像中能识别的较低点可能有多个，设为C1、C2…Cn，n为过O点的水平线，过B点作水平线n的的垂直线并于D点相交，过Cn点作水平线n的的垂直线并于En点相交，OB长度记为l1，BD长度记为h1，OCn长度记为ln’，CEn长度记为hn’；视场中心线记为射线l，视场中心线为l与水平线n的夹角也是倾角传感器测量出的声呐视场中心线相对于水平线的偏转角，记为θ，角度采用上正下负的计量规则，以水平线n为基准，此时若视场中心线l在水平线n上面则角θ为正值，若视场中心线l在水平线n下面则角θ为负值；线段OB与视场角中线夹角为α，线段OCn点与视场角中线夹角为βn。以视场中心线为l为基准，线段OB、OCn在视场中心线为l上面则角α、βn为正值，线段OB、OCn在视场中心线为l上面则角α、βn为负值；则吃水深度为： h＝h1-Min(hn’)＝l1·sin(α+θ)-Min{ln′·sin(β+θ)}。 7.根据权利要求4所述的一种单边侧扫吃水检测方法，其特征在于，所述方法还包括：显示模块通过人机交互界面显示实时的计算结果，给工作人员和检查人员提供更方便的监测方式。
所属类别：	发明专利