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原文传递一种船舶实时姿态感知系统

专利名称：	一种船舶实时姿态感知系统
摘要：	本发明公开了一种船舶实时姿态感知系统，包括倾斜角度传感器、数据采集模块、数据分析模块和船舶姿态感知模块；所述倾斜角度传感器由高分子材料管、金属电极、导线和液体构成；所述高分子材料管、金属电极和液体组成基于液固接触起电的摩擦纳米发电机。本发明通过对船舶的横、纵倾角进行实时的监测，能够获得某一时刻倾斜角度传感的倾斜角度，进而通过数据采集模块、数据分析模块实现对船舶姿态的实时监测。该倾斜角度传感不需要外加电源，能够实现自驱动，解决了倾斜角度传感的供电问题。本发明的倾斜角度传感，是一种在传感部件处能够实现自驱动的信号发生装置，为实现船舶物联网以及大数据的发展，提供了关键技术解决方案。
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：	徐敏义;王松;李文祥;范忠杰;潘新祥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910010155.6
公开号：	CN109733550A
代理机构：	大连东方专利代理有限责任公司
代理人：	李洪福
分类号：	B63B39/14(2006.01);B;B63;B63B;B63B39
申请人地址：	116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号
主权项：	1.一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：包括倾斜角度传感器、数据采集模块、数据分析模块和船舶姿态感知模块；所述倾斜角度传感器由高分子材料管、金属电极(1)、导线(3)和液体(4)构成；所述高分子材料管、金属电极(1)和液体(4)组成基于液固接触起电的摩擦纳米发电机；所述高分子材料管为U型管(2)，所述U型管(2)两侧的竖直部分贴有多段金属电极(1)；所述U型管(2)两侧的多段电极呈对称分布；所述高分子材料管内具有超疏水性的微纳结构层，具有自清洁的功能；所述高分子材料管开口处密封有防水透气膜(5)；所述高分子材料管中密封有液体(4)；所述金属电极(1)围绕高分子材料管一周并紧贴于高分子材料管的外表面；所述倾斜角度传感器固定安装在船舶内部；所述倾斜角度传感器沿船舶横倾方向和纵倾方向分别安装；所述数据采集模块采集倾斜角度传感器的数据，将其传入数据分析模块，经数据分析模块分析后，船舶姿态感知模块将船舶姿态实时显示在显示界面上。 2.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的多段金属电极之间留有空隙；所述多段金属电极宽度相同，相邻金属电极之间的空隙宽度相同。 3.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的金属电极(1)的材料包括金、银、铂、铝、镍、铜、钦或铬，或者为含有金、银、铂、铝、镍、铜、钦和铬的一种或多种的合金材料。 4.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的金属电极(1)的材料替代为石墨、导电氧化物或导电高分子中的一种或一种以上的材料。 5.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的多段金属电极分别与导线(3)相连，所述倾斜角度传感器的U型管(2)同侧电极相连的导线(3)连接到一起。 6.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的高分子材料包括聚四氟乙烯、氟乙烯丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酞亚胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或苯胺甲醛树脂代替；所述倾斜角度传感器的微纳结构层包括纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和或微米球状结构，或者由纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和或微米球状结构形成的阵列；所述倾斜角度传感器的液体(4)为水、去离子水、水溶液、甲酸、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸、二甲基亚砜、二甲基甲酞胺、乙睛、丙酮、己烷、苯、甲苯、二乙醚、氯仿、乙酸乙酯、四氢呋喃或二氯甲烷。 7.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的高分子材料管横截面为圆形、方形或异形。 8.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述倾斜角度传感器的内部液体(4)无气泡。 9.根据权利要求1所述的一种船舶实时姿态感知系统，其特征在于：所述船舶姿态感知系统的工作方法，包括以下步骤： A、数据采集模块采集倾斜角度传感器的数据，将数据传给数据分析模块；数据分析模块分别对某一时刻信号的波形进行分析，得出此刻U型管(2)内部的液位，进而进行分析U型管(2)的倾斜姿态；所述U型管(2)内部的液位即ΔH值，倾斜角度由计算公式α＝arctan(2ΔH/L)得出，根据倾斜角度传感器不同时刻的ΔH值，得出实时的倾斜角度α； B、数据分析模块通过对横倾、纵倾方向上的U型管(2)倾斜姿态进行综合分析，得到某一时刻船舶在大洋中的横倾角和纵倾角，进而模拟出船舶在这一时刻的姿态； C、船舶姿态感知模块将上述过程中分析出来的船舶姿态信息通过可视化界面，在驾驶舱、集控室、船员生活区的PC端实时显示，实现船舶姿态从数据采集、分析到可视化的进程。
所属类别：	发明专利