一种航道船舶吃水深度的检测系统及方法与流程

本发明涉及船舶吃水深度检测，具体涉及一种航道船舶吃水深度的检测系统及方法。

背景技术：

1、为确保船闸、升船机等航道设施安全，建立内河水运安全立体化监管体系，建立内河通航船舶动态吃水数据检测和预警监测系统，已然成为通航管理的迫切需求。通过对内河航段的船舶吃水深度进行精确、高效、科学地检测，可以实现“超吃水”船舶、安全隐患船舶及时预警，保障船舶安全、高效过闸。

2、但是，船舶吃水深度的检测方法容易受到检测环境的影响产生误差，进而降低了航道船舶吃水深度的检测精度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种航道船舶吃水深度的检测系统及方法，以解决船舶吃水深度的检测方法容易受到检测环境的影响产生误差，进而降低了航道船舶吃水深度的检测精度的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种航道船舶吃水深度的检测系统，包括：视频图像检测装置、监控装置、传动装置和激光测量装置；激光测量装置包括激光发射器和激光接收板；激光发射器和激光接收板分别设置在目标航道的两侧，传动装置设置在目标航道的一侧，激光发射器与传动装置连接，监控装置分别与视频图像检测装置、传动装置和激光测量装置连接；

3、视频图像检测装置，用于采集船舶图像，基于船舶图像定位船舶最佳检测区域，基于船舶最佳检测区域，通过监控装置向传动装置发送启动指令；

4、传动装置，用于基于启动指令控制激光发射器沿目标航道的一侧匀速移动，并采集激光发射器的运动速率，将激光发射器的运动速率发送给监控装置；

5、激光发射器，用于在匀速移动过程中采用水下激光侧扫方式发射激光；

6、激光接收板，用于当接收到激光发射器发射的激光时，向监控装置发送激光接收信号；

7、监控装置，用于基于激光接收信号确定激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间，并基于激光测量装置的运动速率和激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间确定航道船舶吃水深度。

8、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，通过视频图像检测装置定位通航过闸船舶的最佳检测区域，并且在目标航道的两侧相对设置激光发射器和激光接收板，通过水下激光传感技术实现船舶吃水深度的自动检测，结合视频图像识别技术和水下激光传感技术，准确地测量船舶吃水深度，减少了环境因素的干扰，提高了对航道船舶吃水深度的检测精度和可靠度。

9、在一种可选的实施方式中，激光测量装置，还包括：激光调谐模块、信号采集模块和光电转换模块；激光调谐模块与激光发射器连接，信号采集模块与激光接收板连接，光电转换模块分别与信号采集模块和监控装置连接；

10、激光调谐模块，用于获取航道水质信息和航道宽度信息，基于航道水质信息和航道宽度信息调整激光发射器的激光波长与输出功率；

11、信号采集模块，用于将激光接收信号转换为电脉冲，将电脉冲发送给光电转换模块，以将激光接收信号通过光电转换模块发送给监控装置。

12、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，通过激光调谐模块可以实时监测的航道水质信息和由于水位起落造成的航道宽度信息，进而适当调节激光波长和输出功率，减少环境因素的干扰，确保激光能够穿越整个航道宽度激光发射器通过。

13、在一种可选的实施方式中，传动装置，包括：滑动轨道、电机控制器、电动机和监测数据采集模块；滑动轨道设置在目标航道中设置有激光发射器的一侧，电机控制器分别与监控装置和电动机连接，电动机与激光发射器连接，监测数据采集模块分别与激光发射器和电动机连接；

14、电机控制器，用于基于启动指令向电动机发送开启指令，并在电动机处于开启状态时向监控装置发送开启反馈信号；

15、电动机，用于基于开启指令控制激光发射器沿滑动轨道进行匀速移动；

16、监测数据采集模块，用于采集激光发射器的初始位置高度和激光发射器的运动速率，并将激光发射器的初始位置高度和激光发射器的运动速率发送给监控装置。

17、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，通过电动机控制激光发射器沿滑动轨道进行匀速移动，进而激光发射器进行水下激光侧扫，简化了航道船舶吃水深度的检测结构，降低了维护难度，不需要复杂的传感器阵列和复杂的同步系统控制，从而降低了检测系统的成本和维护工作量。

18、在一种可选的实施方式中，监控装置，包括：采集控制模块、计时模块和计算模块；采集控制模块分别与视频图像检测装置和电机控制器连接，计时模块与采集控制模块连接，计算模块分别与采集控制模块和监测数据采集模块连接；

19、计时模块，用于接收开启反馈信号，基于开启反馈信号开始计时，生成计时信号，将计时信号发送给激光发射器，以开启激光发射器；

20、采集控制模块，用于接收激光接收信号，基于激光接收信号控制计时模块停止计时，获取计时模块记录的时间，基于计时模块记录的时间确定激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间，将激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间传输给计算模块；

21、计算模块，用于接收监测数据采集模块发送的激光发射器的初始位置高度和激光发射器的运动速率，基于激光发射器的初始位置高度、激光发射器的运动速率、激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间计算船舶吃水深度。

22、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，计算模块基于激光发射器的初始位置高度、激光发射器的运动速率、激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间计算船舶吃水深度，相比于超声波测量需要复杂的传感器阵列、控制系统结构和复杂的数据处理算法，在简化计算过程的同时，提高了对航道船舶吃水深度的计算准确度。

23、在一种可选的实施方式中，采集控制模块，用于基于激光接收信号向电机控制器发送恢复指令；其中，电机控制器基于恢复指令控制电动机将激光发射器移动至初始位置。

24、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，通过控制电动机将激光发射器移动至初始位置，为后续航道船舶吃水深度的多次检测奠定了基础。

25、在一种可选的实施方式中，视频图像检测装置，包括：

26、图像采集模块，用于采集船舶图像，并将船舶图像转换为数字信号；

27、预处理模块，与图像采集模块连接，用于将数字信号进行信号降噪处理和图像增补处理，得到预处理后的图像；

28、图像特征提取模块，与预处理模块连接，用于基于预处理后的图像提取船舶特征信息，将船舶特征信息发送给监控装置；

29、目标检测识别模块，用于接收监控装置发送的船舶基本信息，基于船舶基本信息确定船舶当前检测区域，当船舶当前检测区域为船舶最佳检测区域时，则基于船舶最佳检测区域生成检测信号，向监控装置发送检测信号。

30、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，目标检测识别模块利用视频图像识别技术来定位船舶最佳检测区域，并且选取船舶最佳检测区域对船舶吃水深度自动检测，使得对船舶吃水深度的检测更加准确，为后续视频图像识别技术和水下激光传感技术相结合，以检测船舶吃水深度提供了数据基础。

31、在一种可选的实施方式中，监控装置，还包括：

32、存储模块，分别与图像特征提取模块和目标检测识别模块连接，用于接收图像特征提取模块发送的船舶特征信息，将船舶特征信息与备案信息进行对比，得到船舶基本信息，将船舶基本信息发送给目标检测识别模块。

33、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，通过将船舶特征信息与备案信息进行对比，实现了对目标航道内当前船舶基本信息的实时获取。

34、在一种可选的实施方式中，存储模块，还用于获取不同检测时刻的航道船舶吃水深度，将不同检测时刻的航道船舶吃水深度与备案船舶吃水深度进行对比，基于对比结果剔除偏差异常数据，并将剔除偏差异常数据后不同检测时刻的航道船舶吃水深度进行存储。

35、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，在船舶最佳检测区域内进行多次测量，并通过对比备案船舶吃水深度，可以避免船舶吃水线图像识别和水面激光测量方法容易受到波浪的视觉干扰和船舶起伏摇摆的产生的位移误差的问题，降低测量误差，且通过剔除偏差异常数据，可以提高航道船舶吃水深度检测的精确性、可靠性和实用性，满足了内河水运安全监管的需求。

36、在一种可选的实施方式中，还包括：

37、对时装置，分别与视频图像检测装置、监控装置和激光测量装置连接，用于控制视频图像检测装置、监控装置和激光测量装置之间保持同步对时通讯。

38、本实施例提供的一种航道船舶吃水深度的检测系统，通过对时装置使得视频图像检测装置、监控装置和激光测量装置时间同步，保证了航道船舶吃水深度的检测的实时性与准确性。

39、第二方面，本发明提供了一种航道船舶吃水深度的检测方法，应用于上述第一方面或其对应的任一实施方式的航道船舶吃水深度的检测系统，该方法包括：

40、视频图像检测装置采集船舶图像，基于船舶图像定位船舶最佳检测区域，基于船舶最佳检测区域，通过监控装置向传动装置发送启动指令；

41、传动装置基于启动指令控制激光发射器沿目标航道的一侧匀速移动，并采集激光发射器的运动速率，将激光发射器的运动速率发送给监控装置；

42、激光发射器在匀速移动过程中采用水下激光侧扫方式发射激光；

43、当激光接收板接收到激光发射器发射的激光时，向监控装置发送激光接收信号；

44、监控装置基于激光接收信号确定激光直线传播路径中船舶本体的遮挡时间，并基于激光测量装置的运动速率和确定航道船舶吃水深度。