專利名稱：浮船塢游離和錨泊狀態監視系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統。
背景技術：
浮船塢是用于修船、造船以及打撈沉船的可以移動并能浮沉的工程船舶，隨著現代修造船行業的發展，浮船塢的規模不斷增大，自動化程度日益增高，同時對控制浮船塢的實時性和其工作的安全性要求也不斷提高，而對浮船塢游離和錨泊狀態的有效監視是浮船塢和被舉船舶安全工作的必要保證，現有技術中浮船塢游離和錨泊的監視系統存在如下問題借用針對船舶的監視系統來完成浮船塢的數據采集、傳輸和顯示等監視工作，監視系統雖具有一定的通用性不過缺少針對浮船塢這個特殊監控對象的狀態分析處理和趨勢預測功能，監視系統不具有針對性，功能不匹配不完善。
發明內容
本發明針對以上問題的提出，而研制一種具有針對性、全面完善、準確可靠、方便實用的浮船塢游離和錨泊狀態監視系統。本發明的技術手段如下一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，包括包括用于分別監視不同浮船塢的多個監視節點和監視中心；各個監視節點與監視中心之間通過光纖連接；所述監視節點包括用于采集浮船塢狀態初始數據的數據采集單元；中央處理器；所述中央處理器包括分別連接數據采集單元、數據處理單元、狀態判斷單元和節點控制單元，用于儲存浮船塢預定標準狀態參數、數據采集單元傳輸過來的浮船塢狀態初始數據、狀態判斷單元傳輸過來的故障信息和數據處理單元傳輸過來的浮船塢狀態處理數據的存儲單元；連接存儲單元，用于根據存儲單元儲存的預定標準狀態參數和浮船塢狀態初始數據進行分析計算得到浮船塢狀態處理數據的數據處理單元；連接存儲單元，用于根據存儲單元儲存的浮船塢預定標準狀態參數和浮船塢狀態處理數據進行狀態判斷的狀態判斷單元；分別連接存儲單元、節點光纖收發單元和數據采集單元，用于控制監視節點工作狀態、配置系統參數、根據節點光纖收發單元發送過來的監視中心控制指令和存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據以及浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元動作、控制節點光纖收發單元接收和發送的節點控制單元；連接存儲單元，用于根據存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖的節點顯示單元；連接狀態判斷單元，用于根據狀態判斷單元的判斷結果進行報警的節點報警單元;連接節點控制單元，用于發送故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據以及接收監視中心傳輸過來的控制指令的節點光纖收發單元；所述監視中心包括連接節點光纖收發單元，用于接收各個監視節點傳輸過來的故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據以及發送中心控制單元傳輸過來的控制指令的中心光纖收發單元；連接中心光纖收發單元，用于根據各個監視節點傳輸過來的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢二維方位圖的中心顯示單元；連接中心光纖收發單元，用于根據各個監視節點的故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據控制各個監視節點的工作狀態的中心控制單元；連接中心光纖收發單元，用于根據各個監視節 點的故障信息進行報警的中心報警單元；進一步地，所述數據采集單元包括至少兩個固定的測距傳感器Z1, Z2、至少三個云臺T1, T2, T3和至少一個裝有攝像頭的全方位高速云臺T4 ;所述云臺T1, T2, T3上分別裝載有測距傳感器S1, S2，S3 ;一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統的監視方法，監視節點的監視方法包括以下步驟SI :監視節點初始化，執行S2 ；S2 :節點控制單元判斷是否能夠檢測到數據采集單元，是則執行S3，否則轉至S17 ；S3:節點控制單元判斷節點光纖收發單元與監控中心的收發通信狀態是否正常，是則執行S4，否則轉至S18 ；S4 :節點控制單元配置系統參數w3是測距傳感器Z1J2之間的距離；wi、w2是測距傳感器ZpZ2*別離浮船塢兩端的橫向距離；w4是浮船塢的長度；θ是浮船塢相對于岸的傾斜角度，COS Θ =(w1+w2+w3)/w4 !(I1^d2是測距傳感器ZpZ2分別離浮船瑪的垂直距離；云臺T1位于測距傳感器Z1, Z2之間，到測距傳感器Z1, Z2的距離相等；云臺T2，T3之間的距離大于(w1+w2+w3);設定Pp P2> p3、P4為浮船塢的四角，其中角點Pp P2到岸的距離小于角點P3、P4到岸的距離；角點Pl、P3到測距傳感器S3的距離小于角點p2、p4到測距傳感器S3的距離φ5為浮船塢上位于角點ρι、ρ2之間，與測距傳感器S1所在軸線垂直的角點；角點Ρ1、Ρ2和P5與測距傳感器S1的距離為Ip 12、I3;角點Pl、P2和P4與測距傳感器S2的距離為14、15、I6 ;角點 Pp P2 和 P3 與測距傳感器 S3 的距離為 17、18、I9 ; α P α 2、α 3> α 4> α 5> α 6> α α 8> α 9分別為I、12、13、14、15、16、17、18、I9相對于水平方向的角度，執行步驟S5 ；S5 :存儲單元儲存浮船瑪預定標準狀態參數屯、d2、Wp w2、w3、w4、Θ ,執行步驟S6 ；S6 :節點光纖收發單元接收監視中心的控制指令，執行步驟S7 ；S7:節點控制單元根據監視中心的控制指令控制數據采集單元的動作，執行步驟S8 ；S8 :數據采集單元實時采集浮船塢狀態初始數據數據采集單元的測距傳感器ZpZ2實時采集測距傳感器Zp Z2分別離浮船塢的垂直距離d/、d2';云臺Ti、T2和T3動態旋轉扇掃帶動測距傳感器Sp S2和S3探測浮船塢的角點Pl、p2、p3、P4和p5 ;測距傳感器S1采集浮船塢的角點P1、P2和P5與測距傳感器S1的距離I1U2U3 ;測距傳感器S2采集浮船塢的角點Pl、p2和p4與測距傳感器S2的距離14、15、I6 ;測距傳感器S3采集浮船塢的角點Pl、P2和P3與測距傳感器S3的距離17、18、I9，執行S9 ；S9:存儲單元儲存浮船塢狀態初始數據d/、d2,α 、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7、α 8、α 9，執行 SlO ；SlO :狀態判斷單元根據存儲單元儲存的屯、(12和d/、f值判斷是否Cl1 / -Cl1I彡(^或|(12' -d2|彡C1，其中C1為預定閾值，是則轉至S19，否則執行Sll ;Sll :數據處理單元根據存儲單元儲存的預定標準狀態參數和浮船塢狀態初始數據進行分析計算得到浮船塢狀態處理數據數據處理單元根據公式tan Θ ' =|d2' -d/ I/W3計算出浮船塢相對于岸的傾斜角度Θ';設定測距傳感器S3的位置為平面坐標系原點(0，O),數據處理單元根據公式 P1, x=l7 · cos α 7，Pl y=I7 · sin α 7 ;ρ2，χ=18 · cos α 8，P2jy=I8 · sin α 8 ;ρ3，χ=19 · cos α 9，p3，y=l9 · sin α 9 計算出角點 Ρι、ρ2、ρ3 的坐標(P1, χ, P1, y)、(Ρ2,χ. P2,y) > (Ρ3,χ. P3,y) 同時進一步計算出浮船塢相對岸的傾斜角度θ 12=arctan[ (P2jy-Pljy)/(P2，x-Pi,x)]、9 farctanKpu-puV^x-pu)]，執行 S12 ；S12 :存儲單元儲存浮船塢狀態處理數據Θ '、Pl、p2、P3坐標、Θ 12和Θ 13，執行S13 ；S13 :狀態判斷單元判斷是否I Θ ' - Θ I彡C2，其中C2為預定閾值，是則轉至S20，否則執行S14 ；·
S14 :狀態判斷單元判斷是否I θ 12- Θ 131彡C3或I θ 12- Θ ' I彡C3或θ 13- Θ ' I彡C3時，其中C3為預定閾值，是則轉至S21，否則執行S15 ；S15:節點顯示單元根據存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖，執行S16 ；S16:節點控制單元控制節點光纖收發單元發送故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據，執行S23 ；S17 :節點報警單元進行數據采集單元通訊故障報警；S18 :節點報警單元進行監控中心通訊故障報警；S19 :節點報警單元進行浮船塢縱向偏移報警，執行S22 ；S20 :節點報警單元進行旋轉超范圍報警，執行S22 ；S21 :節點報警單元進行測距傳感器故障報警，執行S22 ；S22 :存儲單元儲存故障信息；轉至S16 ；S23:節點控制單元控制根據浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元的動作，執行S8 ；監視中心的監視方法包括以下步驟Cl :監視中心初始化，執行C2 ；C2 :中心控制單元判斷中心光纖收發單元與監控節點的收發通信狀態是否正常，是則執行C3，否則轉至S17 ；C3:中心光纖收發單元接收故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據，執行C4 ；C4:中心顯示單元根據浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖，執行C5;C5 :中心報警單元根據故障信息進行報警，執行C6 ；C6:中心控制單元根據故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據對監視節點發送控制指令；C7 :中心報警單元進行監控節點通訊故障報警。由于采用了上述技術方案，本發明提供的浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，是專門應用于浮船塢這個特殊的監控對象，解決了現有技術借用針對船舶的監視系統來完成浮船塢的數據采集、傳輸和顯示等監視工作的不具有針對性以及功能不匹配的問題；同時能夠對采集和檢測到的狀態數據進行分析處理和計算，從而獲得更多的狀態數據實現更好更有效的監視；采用各個監視節點和監視中心相結合共享浮船塢現場數據并共同控制，監視系統更安全可靠。
圖I是本發明所述監視節點的結構框圖；圖2是本發明所述監視系統的結構框圖；圖3是本發明所述測距傳感器和云臺的典型位置布置圖；圖4是本發明所述不同位置的云臺扇掃采集浮船塢角點的計算原理圖；
圖5、圖6、圖7是本發明所述云臺 \、Τ2和T3單向扇掃過程中測距傳感器SpS2和S3采集的信號隨角度變化而變化的趨勢圖；圖8是本發明所述云臺T3往復扇掃過程中在時間序列上的信號變化趨勢圖；圖9是監視節點監視方法流程圖；圖10是監視中心監視方法流程圖。
具體實施例方式結合附圖對本發明作詳細說明如圖I、圖2所述的一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，包括用于分別監視不同浮船塢的多個監視節點和監視中心；各個監視節點與監視中心之間通過光纖連接；所述監視節點包括用于采集浮船塢狀態初始數據的數據采集單元100 ;中央處理器200 ;所述中央處理器200包括分別連接數據采集單元100、數據處理單元202、狀態判斷單元203和節點控制單元204，用于儲存浮船塢預定標準狀態參數、數據采集單元100傳輸過來的浮船塢狀態初始數據、狀態判斷單元傳輸過來的故障信息和數據處理單元202傳輸過來的浮船塢狀態處理數據的存儲單元201 ;連接存儲單元201，用于根據存儲單元儲存的預定標準狀態參數和浮船塢狀態初始數據進行分析計算得到浮船塢狀態處理數據的數據處理單元202 ;連接存儲單元201，用于根據存儲單元201儲存的浮船塢預定標準狀態參數和浮船塢狀態處理數據進行狀態判斷的狀態判斷單元203 ;分別連接存儲單元201、節點光纖收發單元600和數據采集單元100，用于控制監視節點工作狀態、配置系統參數、根據節點光纖收發單元發送過來的監視中心控制指令和存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據以及浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元100動作、控制節點光纖收發單元接收和發送的節點控制單元204 ；連接存儲單元201，用于根據存儲單元201儲存的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖的節點顯示單元300 ；連接狀態判斷單元203，用于根據狀態判斷單元203的判斷結果進行報警的節點報警單元400 ；連接節點控制單元204，用于發送故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據以及接收監視中心傳輸過來的控制指令的節點光纖收發單元600 ；
所述監視中心包括連接節點光纖收發單元600，用于接收各個監視節點傳輸過來的故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據以及發送中心控制單元703傳輸過來的控制指令的中心光纖收發單元701 ;連接中心光纖收發單元701，用于根據各個監視節點傳輸過來的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢二維方位圖的中心顯示單元702 ;連接中心光纖收發單元701，用于根據各個監視節點的故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據控制各個監視節點的工作狀態的中心控制單元703 ；連接中心光纖收發單元701，用于根據各個監視節點的故障信息進行報警的中心報警單元;進一步地，所述數據采集單元包括至少兩個固定的測距傳感器Z1, Z2、至少三個云臺T1, T2, T3和至少一個裝有攝像頭的全方位高速云臺T4 ;所述云臺T1, T2, T3上分別裝載有測距傳感器S1, S2，S3 ;一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統的監視方法，監視節點的監視方法包括以下步驟 SI :監視節點初始化，執行S2 ；S2 :節點控制單元判斷是否能夠檢測到數據采集單元，是則執行S3，否則轉至
S17；S3:節點控制單元判斷節點光纖收發單元與監控中心的收發通信狀態是否正常，是則執行S4，否則轉至S18 ；S4 :節點控制單元配置系統參數w3是測距傳感器ZpZ2之間的距離；wi、w2是測距傳感器ZpZ2*別離浮船塢兩端的橫向距離；w4是浮船塢的長度；θ是浮船塢相對于岸的傾斜角度，COS Θ =(w1+w2+w3)/w4 !(I1^d2是測距傳感器ZpZ2分別離浮船瑪的垂直距離；云臺T1位于測距傳感器Z1, Z2之間，到測距傳感器Z1, Z2的距離相等；云臺T2，T3之間的距離大于(w1+w2+w3);設定Pp P2> p3、P4為浮船塢的四角，其中角點Pp P2到岸的距離小于角點P3、P4到岸的距離；角點Pl、P3到測距傳感器S3的距離小于角點p2、p4到測距傳感器S3的距離φ5為浮船塢上位于角點ρι、ρ2之間，與測距傳感器S1所在軸線垂直的角點；角點Ρ1、Ρ2和P5與測距傳感器S1的距離為Ip 12、I3;角點Pl、P2和P4與測距傳感器S2的距離為14、15、I6 ;角點 Pp P2 和 P3 與測距傳感器 S3 的距離為 17、18、I9 ; α P α 2、α 3> α 4> α 5> α 6> α α 8> α 9分別為I、12、13、14、15、16、17、18、I9相對于水平方向的角度，執行步驟S5 ；S5 :存儲單元儲存浮船瑪預定標準狀態參數屯、d2、Wp w2、w3、w4、Θ ,執行步驟S6 ；S6 :節點光纖收發單元接收監視中心的控制指令，執行步驟S7 ；S7:節點控制單元根據監視中心的控制指令控制數據采集單元的動作，執行步驟
S8；S8 :數據采集單元實時采集浮船塢狀態初始數據數據采集單元的測距傳感器ZpZ2實時采集測距傳感器Zp Z2分別離浮船塢的垂直距離d/、d2';云臺Ti、T2和T3動態旋轉扇掃帶動測距傳感器Sp S2和S3探測浮船塢的角點Pl、p2、p3、P4和p5 ;測距傳感器S1采集浮船塢的角點P1、P2和P5與測距傳感器S1的距離I1U2U3 ;測距傳感器S2采集浮船塢的角點Pl、p2和p4與測距傳感器S2的距離14、15、I6 ;測距傳感器S3采集浮船塢的角點Pl、P2和P3與測距傳感器S3的距離17、18、I9，執行S9 ；S9 :存儲單元儲存浮船塢狀態初始數據d/、d2' U1U2U3U4U5U6U7U8'I9和α 、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7、α 8、α 9，執行 SlO ；SlO :狀態判斷單元根據存儲單元儲存的屯、(12和d/、dj值判斷是否d/ -Cl1I彡(^或|(12' -d2|彡C1，其中C1為預定閾值，是則轉至S19，否則執行Sll ;Sll :數據處理單元根據存儲單元儲存的預定標準狀態參數和浮船塢狀態初始數據進行分析計算得到浮船塢狀態處理數據數據處理單元根據公式tan Θ ' =|d2' -d/ I/W3計算出浮船塢相對于岸的傾斜角度Θ';設定測距傳感器S3的位置為平面坐標系原點(0，O),數據處理單元根據公式 P1, x=l7 · cos α 7，Pl y=I7 · sin α 7 ;ρ2，χ=18 · cos α 8，P2jy=I8 · sin α 8 ;ρ3，χ=19 · cos α 9，p3，y=l9 · sin α 9 計算出角點 Ρι、ρ2、ρ3 的坐標(P1, χ, P1, y)、(Ρ2,χ. P2,y) > (Ρ3,χ. P3,y) 同時進一步計算出浮船塢相對岸的傾斜角度θ 12=arctan[ (P2jy-Pljy)/(P2，x-Pi,x)]、Θ 13=arctan[ (P3J-P1, QAP3 x-P1, x)]，執行 S12 ；S12 :存儲單元儲存浮船塢狀態處理數據Θ '、Pl、p2、P3坐標、Θ 12和Θ 13，執行
S13；·S13 :狀態判斷單元判斷是否I θ ' -Θ I Sc2，其中C2為預定閾值，是則轉至S20，否則執行S14 ；S14 :狀態判斷單元判斷是否I θ 12- Θ 131彡C3或I θ 12- Θ ' I彡C3或θ 13- Θ ' I彡C3時，其中C3為預定閾值，是則轉至S21，否則執行S15 ；S15:節點顯示單元根據存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖，執行S16 ；S16:節點控制單元控制節點光纖收發單元發送故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據，執行S23 ；S17 :節點報警單元進行數據采集單元通訊故障報警；S18 :節點報警單元進行監控中心通訊故障報警；S19 :節點報警單元進行浮船塢縱向偏移報警，執行S22 ；S20 :節點報警單元進行旋轉超范圍報警，執行S22 ；S21 :節點報警單元進行測距傳感器故障報警，執行S22 ；S22 :存儲單元儲存故障信息；轉至S16 ；S23:節點控制單元控制根據浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元的動作，執行S8 ；監視中心的監視方法包括以下步驟Cl :監視中心初始化，執行C2 ；C2 :中心控制單元判斷中心光纖收發單元與監控節點的收發通信狀態是否正常，是則執行C3，否則轉至S17 ；C3:中心光纖收發單元接收故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據，執行C4 ；C4:中心顯示單元根據浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖，執行C5;C5 :中心報警單元根據故障信息進行報警，執行C6 ；C6:中心控制單元根據故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據對監視節點發送控制指令；
C7 :中心報警單元進行監控節點通訊故障報警。使用這種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統時，其中包括垂直距離監視，首先存儲單元存儲浮船塢相應側與碼頭岸邊垂直距離的預定標準狀態值屯、d2 ;采用測距傳感器Zp Z2實時采集浮船塢相應側與碼頭岸邊的垂直距離d/、d2'，并將d/、d2'值存儲到存儲單元；進一步地，狀態判斷單元從存儲單元中調取預定標準狀態值屯、d2并進行判斷Id1' -d」彡(^或丨七'_d2|彡CnC1為預定閾值,當|d/ -d」彡(^或丨七'_d21彡C1節點報警單元浮船塢縱向偏移報警；通常預定閾值C1取2m ;還包括橫向漂移事件監視，首先存儲單元存儲浮船塢相應側與碼頭岸邊垂直距離的預定標準狀態值WpWyWyW4 ；w3是測距傳感器ZpZ2之間的距離！W^w2是測距傳感器rLx'Z2分別離浮船塢兩端的橫向距離；w4是浮船塢的長度；當測距傳感器\、Z2的測量值出現無法識別即監測目標失蹤的情況，說明監視對象即浮船塢消失在d/所在的測量軸線 內，則判斷為橫向漂移事件，實際上W、W2為水平方向的漂移事件觸發的距離，這時數據采集單元將無法識別值經由存儲單元送給狀態判斷單元，節點報警單元進行橫向偏移報警； 還包括全息姿態監視，通過裝載測距傳感器Sp S2和S3的云臺1\、T2和T3的動態扇掃方式實現，云臺Ti、T2和T3具有轉角反饋功能，如圖4中的扇形區域為相應位置云臺的轉角設置范圍，該范圍涵蓋了測距傳感器所能掃描到浮船塢的所有角點，其中Pl、P2、P3、P4和P5為浮船塢的關鍵角點，測距傳感器S1采集浮船塢的角點Pl、P2和P5與測距傳感器S1的距離Ip 12、I3 ;測距傳感器S2采集浮船塢的角點Pl、P2和P4與測距傳感器S2的距離14、15、I6 ;測距傳感器S3采集浮船塢的角點Pl、P2和P3與測距傳感器S3的距離17、18、I9;設定Pi、P2> P3、P4為浮船塢的四角，其中角點Pi、P2到岸的距離小于角點P3、P4到岸的距離，角點Pl、P3到測距傳感器S3的距離小于角點p2、P4到測距傳感器S3的距離；p5為浮船塢上位于角APl、P2之間，與測距傳感器S1K在軸線垂直的角點；αι、α2、α3、α4、α5、α6、α 7、α8、α9分別為Ip 12、13、14、15、16、17、18、I9相對于水平方向的角度；設定S3的位置為平面坐標系原點(0，O),數據處理單元根據公式Pu=I7 · cos α 7，p1；y=l7 · sin α 7 ;P2jX=I8 · cos α 8，P2 y=I8 · sin α 8 ;ρ3，χ=19 · cos α 9，p3 y=l9 · sin a 9 計算出角點 Pl、p2、p3的坐標(Pu P1；y) > (p2jX, P2；y) > (P3, x，P3，y)，同時進一步計算出浮船塢相對岸的傾斜角度Θ 12=arctan [ (p2，y-p1； y) / (p2，x-p1； x) ]、Θ 13=arctan [ (p3, y-p1； y) / (p3，x-p1；x)];采用同樣的方式可以設定S2的位置為平面坐標系原點(0，O)，數據處理單元根據公式Pl，x=l4 · cos α 4，Pliy=I4 · sin α 4 ；ρ2；χ=15 · cos α 5，p2 y=l5 · sin α 5 ；ρ4；χ=16 · cos α 6，p4 y=l6 · sin α 6 計算出角點Pl、P2、P4的坐標(Pl,X，Pl, y) > (p2,x. P2, y) > (Pi χ. y);采用同樣的方式可以設定S1的位置為平面坐標系原點(O, O),數據處理單元根據公式Pu=I1 · cos a Pl y=I1 · sin a j ；P2jX=I2 · cos α 2，p2，y=l2 · sina 2 ；p5；x=l3 · cos a 3，p5，y=l3 · sina 3 計算出角點 PpPpP5 的坐標(Pu, Pu)、(P2,x，P2，y)、(p5,x, P5, y);數據處理單元將角點坐標數據儲存到存儲單元；如圖
5、圖6和圖7所示分別為裝載測距傳感器SpS2和S3的云臺I\、T2和T3在單向扇掃過程中的采集信號變化趨勢圖，橫坐標對應著云臺的逆時針旋轉角度，縱坐標為傳感器的測量距離，趨勢圖中與橫坐標a i、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7、α 8、α 9相對應的縱坐標值分別為對應著與浮船塢角點Pp P2、P3、P4和P5相交的射線路徑距離12、13、14、15、16、17、I8和19，其相對于水平方向的對應角度分別為a i、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7、α 8和α 9 ;全息姿態監視采用任選一個位置的測距傳感器作為主要姿態監視傳感器，其他兩臺可作為輔助姿態監視傳感器，測距傳感器和云臺按照一定的策略或頻率啟停工作，以冗余糾錯的方式有效保證了采集到的數據準確；如圖8所示為測距傳感器S3在時間序列上的測距信號變化趨勢，其中T為測距傳感器的有效扇掃周期，t為扇掃間隔，Sp S2測距傳感器在時間序列上的測距信號變化趨勢圖與圖8類似；還包括傾斜角度監視，首先存儲單元存儲浮船塢相應側與碼頭岸邊垂直距離的預定標準狀態值θ，θ是浮船瑪相對于岸的傾斜角度，COS Θ =(W1+W2+W3)/W4 ;數據處理單元根據公式tan Θ' =Id2' -d/ IzV3計算出浮船塢相對于岸的傾斜角度Θ '并將Θ '值儲存到存儲單元；狀態判斷單元進行判斷I Θ ' - Θ I彡C2，當I Θ ' - Θ I彡C2時，C2為預定閾值，節點報警單元進行旋轉超范圍報警；預定閾值C2預一般為10° ;數據處理單元根據點Pp P2> P3的坐標(Pu，Pi,y)、(p2,x P2,y)、(ρ3,χ P3,y)計算出浮船塢相對岸的傾斜角度 Θ 12=arctan[ (P2 J-P1J) / (p2，X-P1J)]、Θ 13=arctan [ (p3； y-p1； y) / (p3j x-p1； x)],并將 Θ、θ12、θ13傳輸給存儲單元，狀態判斷單元進行判斷I θ12-θ13|彡C3或當I θ12-θ ' I彡C3或I Θ 13_ Θ ' I彡C3, C3為預定閾值，當I θ 12- Θ 131彡C3或當I θ 12- Θ ' I彡C3或
θ 13- Θ ' I彡C3時，節點報警單元進行測距傳感器故障報警；預定閾值C3 —般取5°， 節點顯示單元根據浮船塢長度W4、傾斜角度Θ'、浮船塢離岸的距離d/、d2'和角點Pi、P2、P3的坐標等數據顯示浮船塢的二維方位圖；節點控制單元根據當前浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元的動作，選取進行數據采集的測距傳感器和云臺，控制云臺的轉角大小，并將浮船塢狀態初始數據、浮船塢狀態處理數據和故障信息經由節點光纖收發單元和中心光纖收發單元后傳給監視中心；監視中心的中心顯示單元動態顯示各個監視節點所監視的浮船塢的二維方位圖，同時中心控制單元根據各個監視節點的浮船塢狀態初始數據、浮船塢狀態處理數據和故障信息控制各個監視節點的工作狀態，采用光纖傳輸實現各個監視節點與監視中心的通信，信號干擾小，傳輸質量佳；本發明提供的浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，是專門應用于浮船塢這個特殊的監控對象，解決了現有技術借用針對船舶的監視系統來完成浮船塢的數據采集、傳輸和顯示等監視工作的不具有針對性以及功能不匹配的問題；同時能夠對采集和檢測到的狀態數據進行分析處理和計算，從而獲得更多的狀態數據實現更好更有效的監視；采用各個監視節點和監視中心相結合共享浮船塢現場數據并共同控制，監視系統更安全可靠。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，其特征在于包括包括用于分別監視不同浮船塢的多個監視節點和監視中心；各個監視節點與監視中心之間通過光纖連接； 所述監視節點包括用于采集浮船塢狀態初始數據的數據采集單元(100);中央處理器(200);所述中央處理器(200)包括分別連接數據采集單元(100)、數據處理單元(202)、狀態判斷單元(203)和節點控制單元(204)，用于儲存浮船塢預定標準狀態參數、數據采集單元(100)傳輸過來的浮船塢狀態初始數據、狀態判斷單元傳輸過來的故障信息和數據處理單元(202)傳輸過來的浮船塢狀態處理數據的存儲單元(201);連接存儲單元(201)，用于根據存儲單元儲存的預定標準狀態參數和浮船塢狀態初始數據進行分析計算得到浮船塢狀態處理數據的數據處理單元(202);連接存儲單元(201)，用于根據存儲單元(201)儲存的浮船塢預定標準狀態參數和浮船塢狀態處理數據進行狀態判斷的狀態判斷單元(203)；分別連接存儲單元(201)、節點光纖收發單元(600)和數據采集單元(100)，用于控制監視節點工作狀態、配置系統參數、根據節點光纖收發單元發送過來的監視中心控制指令和存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據以及浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元(100)動作、控制節點光纖收發單元接收和發送的節點控制單元(204); 連接存儲單元(201)，用于根據存儲單元(201)儲存的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖的節點顯示單元(300)； 連接狀態判斷單元(203)，用于根據狀態判斷單元(203)的判斷結果進行報警的節點報警單元(400)； 連接節點控制單元(204)，用于發送故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據以及接收監視中心傳輸過來的控制指令的節點光纖收發單元(600)； 所述監視中心包括連接節點光纖收發單元(600)，用于接收各個監視節點傳輸過來的故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據以及發送中心控制單元(703)傳輸過來的控制指令的中心光纖收發單元(701);連接中心光纖收發單元(701)，用于根據各個監視節點傳輸過來的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢二維方位圖的中心顯示單元(702);連接中心光纖收發單元(701)，用于根據各個監視節點的故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據控制各個監視節點的工作狀態的中心控制單元(703);連接中心光纖收發單元(701)，用于根據各個監視節點的故障信息進行報警的中心報警單元。
2.根據權利要求I所述的一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，其特征在于所述數據采集單元包括至少兩個固定的測距傳感器Z1, Z2、至少三個云臺T1, T2，T3和至少一個裝有攝像頭的全方位高速云臺T4 ;所述云臺T1, T2, T3上分別裝載有測距傳感器S1, S2, S3。
3.一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統的監視方法，其特征在于 監視節點的監視方法包括以下步驟 51:監視節點初始化，執行S2 ； 52:節點控制單元判斷是否能夠檢測到數據采集單元，是則執行S3，否則轉至S17 ； 53:節點控制單元判斷節點光纖收發單元與監控中心的收發通信狀態是否正常，是則執行S4，否則轉至S18 ； 54:節點控制單元配置系統參數w3是測距傳感器Z2之間的距離；Wl、W2是測距傳感器\、Z2分別離浮船塢兩端的橫向距離；w4是浮船塢的長度；Θ是浮船塢相對于岸的傾斜角度，COS Θ =(w1+w2+w3)/w4 !(I1^d2是測距傳感器ZpZ2分別離浮船瑪的垂直距離；云臺T1位于測距傳感器Z1, Z2之間，到測距傳感器Z1, Z2的距離相等；云臺T2，T3之間的距離大于(w1+w2+w3);設定Pp P2> p3、P4為浮船塢的四角，其中角點Pp P2到岸的距離小于角點P3、P4到岸的距離；角點Pl、P3到測距傳感器S3的距離小于角點p2、p4到測距傳感器S3的距離φ5為浮船塢上位于角點ρι、ρ2之間，與測距傳感器S1所在軸線垂直的角點；角點Ρ1、Ρ2和P5與測距傳感器S1的距離為Ip 12、I3;角點Pl、P2和P4與測距傳感器S2的距離為14、15、I6 ;角點 Pp P2 和 P3 與測距傳感器 S3 的距離為 17、18、I9 ; α P α 2、α 3> α 4> α 5> α 6> α α 8> α 9分別為I、12、13、14、15、16、17、18、I9相對于水平方向的角度，執行步驟S5 ； 55:存儲單元儲存浮船瑪預定標準狀態參數屯、dyWp w2、w3、w4、Θ ,執行步驟S6 ； 56:節點光纖收發單元接收監視中心的控制指令，執行步驟S7 ； 57:節點控制單元根據監視中心的控制指令控制數據采集單元的動作，執行步驟S8 ； 58:數據采集單元實時采集浮船塢狀態初始數據數據采集單元的測距傳感器ZpZ2實時采集測距傳感器Zp Z2分別離浮船塢的垂直距離d/、d2';云臺 \、T2和T3動態旋轉扇掃帶動測距傳感器Sp S2和S3探測浮船塢的角點Pl、p2、p3、P4和p5 ;測距傳感器S1采集浮船塢的角點Pl、P2和P5與測距傳感器S1的距離I1U2U3 ;測距傳感器S2采集浮船塢的角點Pi> P2和P4與測距傳感器S2的距離14、15、I6 ;測距傳感器S3采集浮船瑪的角點Pp P2和P3與測距傳感器S3的距離17、18、I9，執行S9 ； 59:存儲單元儲存浮船塢狀態初始數據d/、d2' U1U2U3U4U5U6U7U8Ui^P h、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7、α 8、α 9，執行 SlO ； 510:狀態判斷單元根據存儲單元儲存的Clpd2和(1/、d2'值判斷是否Id1' -Cl11 ^c1或Id2' -d2| Sc1，其中C1為預定閾值，是則轉至S19，否則執行Sll; 511:數據處理單元根據存儲單元儲存的預定標準狀態參數和浮船塢狀態初始數據進行分析計算得到浮船塢狀態處理數據數據處理單元根據公式tan Θ ' =|d2' -d/ |/ 3計算出浮船塢相對于岸的傾斜角度Θ，;設定測距傳感器S3的位置為平面坐標系原點(0，0)，數據處理單元根據公式P1, x=l7 cos α 7，Pl y=I7 · sin α 7 ;ρ2’χ=18 · cos α 8，p2’y=l8 · sin α 8 ；P 3,X=I9 · cos a 9, P3 y=I9 · sin a 9 計算出角點 Pl、p2、p3 的坐標(Pl, x, P1, y)、(p2，x, p2，y)、(P3,x. P3,y) 同時進一步計算出浮船塢相對岸的傾斜角度θ 12=arctan[(p2jy-pljy)/(P2jx-Pljx)]> 9 13=arctan[(p3,y-pljy)/ (P3ix-Pux)]，執行 S12 ; 512:存儲單元儲存浮船塢狀態處理數據θ'、ρι、ρ2、ρ3坐標、θ12和θ13，執行S13; 513:狀態判斷單元判斷是否I θ ' -Θ I Sc2，其中C2為預定閾值，是則轉至S20，否則執行S14 ； S14:狀態判斷單元判斷是否I θ12-θ13|彡(3或I θ12-θ ' |彡(3或|013-0' ^ C3時，其中C3為預定閾值，是則轉至S21，否則執行S15 ； S15 :節點顯示單元根據存儲單元儲存的浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖，執行S16 ； S16:節點控制單元控制節點光纖收發單元發送故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據，執行S23; 517:節點報警單元進行數據采集單元通訊故障報警； 518:節點報警單元進行監控中心通訊故障報警；519:節點報警單元進行浮船塢縱向偏移報警，執行S22 ； 520:節點報警單元進行旋轉超范圍報警，執行S22 ； 521:節點報警單元進行測距傳感器故障報警，執行S22 ； 522:存儲單元儲存故障信息；轉至S16 ； 523:節點控制單元控制根據浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據調整數據采集單元的動作，執行S8; 監視中心的監視方法包括以下步驟 Cl :監視中心初始化，執行C2 ； C2:中心控制單元判斷中心光纖收發單元與監控節點的收發通信狀態是否正常，是則執行C3，否則轉至S17 ； C3:中心光纖收 發單元接收故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據，執行C4 ； C4:中心顯示單元根據浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據顯示浮船塢的二維方位圖，執行C5 ； C5 :中心報警單元根據故障信息進行報警，執行C6 ； C6 :中心控制單元根據故障信息、浮船塢狀態初始數據和浮船塢狀態處理數據對監視節點發送控制指令； C7 :中心報警單元進行監控節點通訊故障報警。
全文摘要
本發明公開了一種浮船塢游離和錨泊狀態監視系統，包括包括用于分別監視不同浮船塢的多個監視節點和監視中心；各個監視節點與監視中心之間通過光纖連接；所述監視節點包括數據采集單元、中央處理器、節點顯示單元、節點報警單元和節點光纖收發單元；所述中心光纖收發單元、中心顯示單元、中心控制單元和中心報警單元；所述中央處理器包括數據采集單元、數據處理單元、狀態判斷單元、節點控制單元和存儲單元；本發明專門應用于浮船塢這個特殊的監控對象，同時能夠對采集和檢測到的狀態數據進行分析處理和計算，具有針對性、全面完善、準確可靠、方便實用。
文檔編號G05B19/418GK102915019SQ201210429698
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者曹輝, 賈寶柱, 張均東 申請人:大連海事大學