[发明专利]一种船舶吃水测量值的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量领域，具体地涉及一种船舶吃水测量值的计算方法。

背景技术

随着长江等河流航运量的不断增大，船舶发展呈大型化发展趋势，吃水也越来越深。船舶搁浅事故时有发生，不仅破坏航道严重威胁航运安全，也影响了通航效率。造成船舶搁浅的原因是多方面的，其中最为严重的是超吃水，即船舶实际装载吃水超过航道部门公布的航道维护水深。

造成船舶超吃水的原因是多方面的，既有客观原因，也有主观原因。客观上上下游不同航道水位深浅不同，同一航道不同时期允许通航船舶的最大吃水根据水位的变化也经常进行调整。船舶为了安全通航就需要停靠码头卸载货物，延长了交货时间。主观上，个别船东为了追求利益的最大化，采取谎报、瞒报吃水甚至私自篡改吃水线逃避执法部门的检查，置国家航运超载禁令于不顾，不仅给相关通航船舶的安全带来了隐患，也严重影响了通航效率。

治理船舶吃水问题的关键在于对船舶吃水进行检测，传统方式就是在船舶上设置吃水线，通过目测来判断船舶的吃水量，这种吃水检测的方式单纯的依靠人力且可能存在船舶吃水线标尺模糊，甚至遭到人为的修改，船舶吃水检测不准确。另一方面这种方式需要船舶靠岸进行检查，影响船舶的正常航行，大大降低了工作效率。在可以有效地提高工作效率又不影响船舶正常航行的前提下可以采取相关的技术手段对船舶吃水进行检测，实现对船舶吃水进行实时监控和预警，从而减少船舶搁浅、触礁等安全事故的发生，保障了航道的安全，

现有的船舶吃水检测方法主要有以下几种：

一、压力传感器法

该方法是将利用水压随着水深变化而变化的原理设计而成。在船舶空载时，将压力传感器安装在船体外侧，当船舶装载货物以后，压力传感器随船体下沉，压力传感器的读数发生变化，反应了水压的大小，通过科学计算即可得到水深的变化。该方法精度不高，而且将压力传感器安装在船体外侧，航行过程中容易造成损毁。

二、电子水尺

电子水尺采用了数据采集仪和数字显示仪器相结合。其工作原理是利用水的导电特性测量两电极的电位差，从而测量出水位数据。该方法精度不高，而且该方法需要将电子水尺安装在船体外侧，电子水尺工作环境恶劣，容易导致传感器损坏。

三、激光水位测量法

该方法主要是利用激光测距仪，由于激光有光速不变性、方向性好的特点，利用激光测量，以船体瓶边为基准面，检测船体主甲板到水面的距离，通过换算，计算出船舶吃水量。激光测距仪必须安装在船上，无法实现离船对船舶吃水进行检测。

四、基于图像处理的水尺标记识别

通过摄像设备对船体外侧的六个吃水线进行取像，并进行技术识别，获取船舶的吃水数据，并进行相应计算，得到船舶的最终吃水情况。当环境因素十分恶劣比如雾天、风浪等或者吃水线遭到损坏都将影响图像的识别，影响识别经度甚至出现算法的失效。

五、声纳测量技术

声纳测量是对水下的物体进行监测的有效方法。在航道维护工作中主要应用于水下地形测量、水下障碍物、沉船探测和水下工程设施测量。针对目前长江船舶的水下部分的主要外型尺度，结合现有的测量技术手段及设备、测量计算机软件的应用和开发、长江航道的自然条件特征等综合因素，目前主要有三种基于声纳船舶吃水动态检测方法：水底固定仰扫法、水底半浮仰扫法、水中固定侧扫法。但是目前国内外对于利用声纳技术对船舶吃水进行检测方法与系统的研究很少，且声纳装置种类繁多，现在尚没有检测船舶吃水的声纳装置与方法，主要有以下几种声纳检测装置：

1)水底固定法

水底固定法是将多个扫描声纳排成一排固定在水底，扫描声纳向水面发射探测波束扫描从声纳上方经过的船舶，形成船底壳的图像轮廓，从而判断船舶吃水深度。采用这种方式的优点是测量精度高.但是，这种方式应用于长江水上运输船舶吃水检测存在的问题是容易被江水中的淤泥覆盖，或者被水草、水中垃圾遮蔽，且被覆盖、遮蔽后不容易清除，后期维护困难。

2)可移动水底半浮式仰扫描检测法

可移动水底半浮式仰扫描检测法是将扫描声纳架设在水中的飞鱼上，飞鱼在水中保持姿势平稳，声纳换能器垂直向上发射探测波束，当船舶从飞鱼上方经过时，扫描声纳形成船底壳的声纳图像，通过水底线缆传输到岸上的声纳处理中心进行分析。采用可移动水底半浮式仰扫描检测法的优点是检测点的设置方便灵活，便于维护。但测量过程中容易被水草、水中垃圾遮蔽，可靠性不高。

3)水中固定侧扫描法