一种基于无线传输的智能轮船防倾覆装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能控制领域，具体涉及一种基于无线传输的智能轮船防倾覆装置。【背景技术】
[0002] 当轮船在水中航行，如遇到恶劣天气，或者人为操作不当，发生倾覆的事故比较多 见，严重时甚至有倒扣的现象（例如，2015年年初，英国的"HoeghOsaka"运输船侧翻事故； 国内2015年6月1日的"东方之星"号客轮倒扣等等），造成无可挽回的重大人员、财产损 失。本发明旨在解决此问题，即有效预防且阻止轮船发生倾覆。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是：提供一种基于无线传输的智能轮船防倾覆装置，通 过安装智能控制和保护装置，防止轮船发生倾覆。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于无线传输的智能轮船 防倾覆装置，其特征在于：它包括通过无线传输方式连接的传感器节点模块和控制器模块； 其中：
[0005]传感器节点模块设置在船体外侧，数量大于或等于4个，用于感知轮船行驶过程 中的参数信息，并通过无线传输方式传递给控制器模块；
[0006] 控制器模块设置在船舷处，每个控制器模块包括无线传输单元、电控单元、点火单 元和气囊单元，其中气囊单元出口朝向船体外部，控制器模块的数量根据气囊浮力和船体 吨位设置；无线传输模块接收传感器节点模块采集的参数信息，由电控单元根据参数信息 判断船体倾斜位置，并计算倾斜角度，利用回声状态网络算法判断是否到达临界值，当到达 临界值时触发点火单元给气囊单元点火，打开气囊。
[0007]按上述方案，所述的传感器节点模块通过吸附装置固定于船体外侧。
[0008]按上述方案，所述的吸附装置为直流吸盘式电磁铁。
[0009]按上述方案，所述的传感器节点模块和控制器模块分别内置锂电池供电，控制器 模块中还设有弱电报警模块，用于在传感器节点模块和/或控制器模块电量不足时发出报 警信号。
[0010] 按上述方案，所述的无线传输方式为Zigbee。
[0011] 本发明的有益效果为：
[0012] 1、通过在船舷上设置气囊，根据轮船行驶状态的参数信息判断船体倾斜位置及倾 斜角度，利用回声状态网络算法，当到达临界值时触发点火单元给气囊单元点火，打开气 囊，从而预防船体倾覆；通过采用本发明装置，不需要更改现有船体结构与设计，安装方便； 整个装置具有体积小、成本低、功耗小、信号强、实时性高和工作稳定等特点。
[0013] 2、通过采用吸附装置将传感器节点模块固定于船体外侧，布置方便、功能易扩展。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明一实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合具体实例和附图对本发明作进一步说明。
[0016] -种基于无线传输的智能轮船防倾覆装置，如图1所示，包括通过无线传输方式 连接的传感器节点模块和控制器模块；其中：传感器节点模块设置在船体外侧，数量大于 或等于4个，用于感知轮船行驶过程中的参数信息，并通过无线传输方式传递给控制器模 块；控制器模块设置在船舷处，每个控制器模块包括无线传输单元、电控单元、点火单元和 气囊单元，其中气囊单元出口朝向船体外部，控制器模块的数量根据气囊浮力和船体吨位 设置；无线传输模块接收传感器节点模块采集的参数信息，由电控单元根据参数信息判断 船体倾斜位置，并计算倾斜角度，利用回声状态网络算法判断是否到达临界值，当到达临界 值时触发点火单元给气囊单元点火，打开气囊。
[0017] 优选的，所述的传感器节点模块通过吸附装置固定于船体外侧，例如吸附装置为 直流吸盘式电磁铁。
[0018] 进一步优选的，所述的无线传输方式为Zigbee。所述的传感器节点模块和控制器 模块分别内置锂电池供电，可持续供电达48个月，控制器模块中还设有弱电报警模块，用 于在传感器节点模块和/或控制器模块电量不足时发出报警信号。
[0019] 气囊单元包含气囊发生单元，内含有叠氮化钠（NaN3)或硝酸铵（ΝΗ4Ν03)等物质。 当轮船在水中行驶中受到侧面飓风，或者人为操作失误，产生强烈碰撞时，并伴有倾覆状 态，电控单元根据状态信息，判断是否触发点火单元，这些物质会迅速发生分解反应，产生 大量气体，充满气囊。叠氮化钠分解产生氮气和固态钠；硝酸铵分解产生大量的一氧化二氮 (N20)气体和水蒸气（H20)。
[0020] 气囊浮力以实际轮船的载重吨位（D.W.T)计算，发明中设计的气囊浮力，单个气 囊浮力可达10吨，气囊展开的直径长1米，长8米，充气后的重量约为250公斤，以300公 里/小时速度弹射，单个气囊充气到展开容积的时间约为70至90秒。
[0021 ] 本实施例中，传感器节点模块和控制器模块通过Zigbee协议首次组网时，各传感 器节点模块将各自的位置坐标信息确定，如果有新加入的传感器节点，装置系统会重新确 定各节点坐标，更新位置信息。控制器模块可根据传感器节点位置，结合实时数据，判断船 体是哪一侧出现倾斜，根据计算倾斜角度，并根据控制策略，判断是否达到临界值，从而判 断是否点火，打开防止倾覆气囊，阻止轮船的倾覆。控制器模块中电控单元采用双ARM内核 处理单元，运行androicM. 4操作系统，支能够将无线通讯、多媒体应用、远程监控、分布式 任务处理等有机的结合在一起。Zigbee收发模块通过射频2. 4GHz信号无线连接至定位主 控器。
[0022] 本实施例中，每个传感器节点模块具备多种类型的传感器，包括：速度传感器、加 速度传感器、重力传感器、压力传感器、风速传感器等。根据具体应用环境和要求，传感器模 块布置在船体外侧，节点数量不低于4个（多4)，其功能相当于网络中的传感终端，将所获 取的船行信息，通过内置的Zigbee发送模块，无线传输至设置在船舷处的控制器模块。传 感器模块带有吸附