一种侧扫式船舶吃水检测系统的制作方法

本发明涉及船舶吃水检测技术领域，具体是一种侧扫式船舶吃水检测系统。

背景技术：

现有的侧扫式吃水检测系统，采用基于超声波传感器固定于安装架的吃水检测系统能够实现离船检测吃水深度，该系统是通过发射端不间断发射超声波进行吃水测量。这样是不间断式测量虽然实时性比较好，但是考虑到使用时间越长传感器的性能会有所衰减甚至传感器损坏，从而导致整个系统不能正常工作。并且考虑到维修成本和系统检修时的高效性，吃水检测系统的使用寿命问题在实际工程应用中至关重要。更重要的是现有的图像处理方式和ais船舶检测方式有对周围环境要求高，对低速的船舶检测精度低、实时性差、不易维护等缺点，所以容易造成吃水检测系统的实时性降低，从而不稳定性提高，工程应用性能差的现状。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种侧扫式船舶吃水检测系统，采用超声波式船舶检测探头检测船舶有无，然后通过判断船舶信号进行控制超声波传感器阵列的使能信号，随后进行数据采集、处理和显示，从而达到在无船舶通过时，发射端传感器阵列处在关闭状态，从而延长系统的使用寿命。

本发明采取的技术方案为：

一种侧扫式船舶吃水检测系统，包括：

沿着发射端监测支架纵向安装分布的多个发射端超声波传感器，多个发射端超声波传感器构成发射端超声波传感器阵列；

沿着接收端监测支架纵向安装分布的多个接收端超声波传感器，多个接收端超声波传感器构成接收端超声波传感器阵列；

所述发射端监测支架的发射端超声波传感器阵列上方安装有一个接收端超声波探头，发射端监测支架的发射端超声波传感器阵列下方安装有第一水压传感器；

所述接收端监测支架的接收端超声波传感器阵列上方安装有一个发射端超声波探头，接收端监测支架的接收端超声波传感器阵列下方安装有第二水压传感器；

所述发射端超声波传感器阵列、接收端超声波传感器阵列、接收端超声波探头、发射端超声波探头、第一、二水压传感器均连接控制模块。

所述接收端超声波探头安装在发射端监测支架的水上、或者水下部分，作为检测系统的发射端、或者接收端。

所述发射端超声波探头安装在接收端监测支架的水上、或者水下部分，作为检测系统的发射端、或者接收端。

所述控制模块采用fpga模块，控制模块连接显示模块。

一种侧扫式船舶吃水检测方法，包括船舶检测模块，所述船舶检测模块包括接收端超声波探头、发射端超声波探头，所述船舶检测用的超声波探头采用与吃水检测用的超声波传感器特性不一样的超声波式传感器；

接收端超声波探头、发射端超声波探头安装在监测支架的水上、或者水下部分，作为船舶检测模块的发射端、或者接收端；接收端超声波探头、发射端超声波探头一直处于工作状态，用于保证系统工作的实时性。

一种侧扫式船舶吃水检测方法，包括一个自动使能模块，由zedboard板提供使能信号，该模块主要通过控制发射端超声波传感器阵列的使能信号，来实现控制多个发射端超声波传感器的工作状态；

船舶检测用的超声波探头一直处于工作状态，当检测到船舶遮挡，超声波探头的接收端数据变化，超出控制模块中的设定的阈值，此时控制模块产生发射端超声波传感器阵列使能信号，此时发射端超声波传感器开始工作。

当超声波探头的接收端数据恢复到控制模块中的设定的阈值，控制模块停止发送使能信号，此时发射端超声波传感器阵列停止工作；

在无船舶通过的情况下，发射端超声波传感器阵列不工作，从而达到了自动使能系统延长使用寿命的目的。

本发明一种侧扫式船舶吃水检测系统，技术效果如下：

1：采用超声波探头检测有船和无船状态，并能自动使能侧扫式船舶吃水检测系统工作，降低检测系统来延长系统的使用寿命。

2：用超声波探头对船舶进行检测，只要接收端的超声波探头收到被遮挡信息便使系统工作，相反，无遮挡时则系统关闭，实时性好。

3：用超声波探头对船舶进行检测，超声波探头的功率较小，加上自动使能系统，使整个系统在功率上满足最低要求。

4：用超声波探头对船舶进行检测，探头位于水面以上便于维修，并且维修费用较低。

5：船舶检测的超声波探头也可以置于水下部分，只要保证和超声波传感器阵列发射不同的频率的超声波，也能检测船舶自动使能系统，从而达到延长系统使用寿命的目的。

附图说明

图1为本发明系统的检测框图。

图2为发射端监测支架、及发射端超声波传感器阵列安装位置正视图。

图3为船舶通过航道时系统工作俯视图。

图4为船舶通过航道时系统工作正视图。

其中：1-发射端监测支架，2-发射端超声波传感器，3-接收端监测支架，4-接收端超声波传感器，5-接收端超声波探头，6-第一水压传感器，7-发射端超声波探头，8-第二水压传感器；

9-船舶，10-发射端电气柜，11-接收端电气柜，12-航道墙体。

具体实施方式

一种侧扫式船舶吃水检测系统，包括：

沿着发射端监测支架1纵向安装分布的多个发射端超声波传感器2，多个发射端超声波传感器2构成发射端超声波传感器阵列；

沿着接收端监测支架3纵向安装分布的多个接收端超声波传感器4，多个接收端超声波传感器4构成接收端超声波传感器阵列；

所述发射端监测支架1的发射端超声波传感器阵列上方安装有一个接收端超声波探头5，发射端监测支架1的发射端超声波传感器阵列下方安装有第一水压传感器6；

所述接收端监测支架3的接收端超声波传感器阵列上方安装有一个发射端超声波探头7，接收端监测支架3的接收端超声波传感器阵列下方安装有第二水压传感器8；

所述发射端超声波传感器阵列、接收端超声波传感器阵列、接收端超声波探头5、发射端超声波探头7、第一、二水压传感器均连接控制模块。

所述的第一、二水压传感器可以采用型号sst-968的数字化液位变送器，输出4-20ma两线制的标准信号，用来标定超声波接收的数据。

所述接收端超声波探头5安装在发射端监测支架1的水上、或者水下部分，作为检测系统的发射端、或者接收端。

所述发射端超声波探头7安装在接收端监测支架3的水上、或者水下部分，作为检测系统的发射端、或者接收端。

接收端超声波探头5与发射电路板连接（其中包含一块接收电路板），并且始终作为接收端。

发射端超声波探头7与接收电路板连接（其中包含一块发射电路板），并且始终作为发射端。

所述控制模块采用fpga模块，控制模块连接显示模块。

发射端超声波传感器2可以采用型号mh-s5r-a的超声波发射探头，工作频率为200-500khz。

接收端超声波传感器4可以采用型号mh-s5r-a的超声波发射探头，工作频率为200-500khz。

接收端超声波探头5可以采用型号mh-s5r-a的超声波发射探头，工作频率为20-150khz。

发射端超声波探头7可以采用型号mh-s5r-a的超声波发射探头，工作频率为20-150khz。

第一、二水压传感器都可以采用型号sst-968的数字化液位变送器，输出4-20ma两线制的标准信号，用来标定超声波接收的数据。

第二、控制模块可以采用xilinx公司的zedboard作为控制模块，其中包括：

fpga单元可以采用基于fpga的集成电路，内置周期性地发射脉冲指令。

驱动电路可以采用基于fpga的集成电路，内置信号放大指令。

显示模块可以采用能显示彩色图像的液晶显示器。

图1为本发明整个系统的工作流程，首先超声波探头检测船舶，然后通过判断船来信号进行控制超声波传感器阵列的使能信号，随后进行数据采集、处理和显示，最后船舶离开，系统关闭。

图2显示了传感器的安装方法，船舶检测探头采用接收端超声波探头5、发射端超声波探头7，接收端超声波探头5、发射端超声波探头7采用与超声波传感器阵列的超声波传感器特性不一样的超声波式传感器。接收端超声波探头5、发射端超声波探头7工作频率为20-150khz，而超声波传感器阵列工作频率在200-500khz。

将一个超声波探头安装在监测支架的水上或水下部分，作为船舶检测模块的发射端。需要注意的是：所述接收端监测支架3的接收端超声波传感器阵列上方安装有一个发射端超声波探头7。这样做可以保证检测到船舶及时使发射端超声波传感器阵列工作。同样，所述发射端监测支架1的发射端超声波传感器阵列上方安装有一个接收端超声波探头5。

图3为船舶通过航道时系统工作俯视图，显示了整个系统在船舶驶来和离去时的工作方式。

图4为船舶通过航道时系统工作正视图，显示了船舶在经过系统时，超声波探头检测船舶和吃水检测系统的工作方式。

工作原理：

如图3所示，船舶检测模块一直处于工作状态。如图4所示，有船舶靠近时，超声波探头的被船身遮挡，传输的数据因被遮挡而有所变化。如图1所示，经过控制模块判断遮挡数据超出阈值，通过fpga模块控制产生使能信号，发射端超声波传感器阵列开始工作。测得的数据经过数据处理后在显示模块直观显示出来。

如图3所示，船舶驶离吃水检测系统，船舶检测模块未被船体遮挡，传输数据由遮挡数据变为无遮挡数据。如图1所示，经自动使能控制模块中控制芯片判断数据变化，数据变化小于阈值，通过fpga模块控制取消使能信号，发射端超声波传感器阵列停止工作。如图1所示，此时船舶检测模块将一直工作，直到下一艘船舶驶来，继续循环此过程，从而实现船舶检测自动使能系统，也实现了延长发射端超声波传感器阵列使用寿命的目的。