一种高精度船体下沉量测量、显示与记录装置的制作方法

本实用新型涉及散货船水尺计重及船舶通航安全等技术领域，具体而言，尤其涉及一种高精度船体下沉量测量、显示与记录装置。

背景技术：

在现有技术中，掌握船体下沉量主要靠读取船舶水尺数据或测量船舶干舷高度，具体方法有六面水尺观测法、雷达测量法、gps测量法和一种基于艏、艉水位计及舯惯导系统的测量法(专利cn104118540a)等。

(1)六面水尺观测法是目前比较常用的方法，通过测量人员乘坐小船或攀爬软梯进行读数，这种方法有三个主要的局限性：一是受风浪的影响较大，读数准确度较低；二是目测吃水较为不便，观测人员要从软梯爬到吃水处读取，既有一定的危险又不准确；三是速度慢、效率低，不便于持续掌握船舶吃水(下沉量)的动态变化。

(2)雷达测量法通过测量船舶在不同运动状态时雷达传感器至水面的高度(即干舷高度)，进而换算成船体下沉量，这种方法需要将测量设备伸出舷外并做好固定，受波浪、船舶横摇等的影响较大，测量稳定性较差。

(3)gps测量法是通过测量船舶在不同运动状态时的垂直高程，二者差值即为下沉量，由于即便是差分信号的gps垂直定位精度都较低(约0.05m)，其误差与船体下沉量同级，因此这种方法也不宜用作船体下沉量的测量。

(4)专利cn104118540a提出了一种基于艏、艉水位计及舯惯导系统的“内河船舶航行下沉量的实船测量方法”，这种方法不但从计算原理上忽略了船舶拱垂变形的影响(而船舶尺度越大这种拱垂变形的幅度越大)，而且其安装方法难以保证船舶有一定对水速度后水位计的位置能够相对固定，这些缺陷均会导致船体下沉量测量结果的误差较大。

为了系统、深入地研究流致船体下沉量对散货船水尺计重精度的影响，以及在船舶进出港时，船体下沉量对船舶通航安全造成的影响，有必要研发新的产品以便能够精确、便捷地测出船体下沉量的大小。

技术实现要素：

为了削减上述提出的流致船体下沉量对散货船水尺计重精度的影响，以及在船舶进出港时船体下沉量对船舶通航安全造成的影响，存在能够精确、便捷地测出船体下沉量大小的技术问题，因而研发一种高精度船体下沉量测量、显示与记录装置。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种高精度船体下沉量测量、显示与记录装置，通过电缆连接的上位机和下位机，采用rs485通信；

所述上位机包含以cortex-a9为处理器的电路板、显示液晶屏、电池，所述电路板包含电池模块，usb接口模块，cortes-a9主处理器模块，液晶屏驱动及接口电路，通信模块及接口，sd卡电路，以及功能扩展模块；

所述下位机包括分别通过防水电缆连接的主板、固定装置、压力传感器、海平面传感器；

所述主板以stc8a8k型号单片机为主控制器，包含电源模块、rs485接口电路、iic接口电路、adc接口电路以及电磁铁驱动电路；

所述固定装置为一方形树脂板，其上设置有两块电磁铁，其左右两侧分别设置有两个永磁铁，所述的两个永磁铁分别由四根尼龙柱通过螺丝固定在树脂板上，电磁铁顶端由螺丝固定两根电源线与所述主板的电磁铁驱动电路相连接；

所述压力传感器和海平面传感器分别通过电缆与所述主板的iic接口电路和adc接口电路相连接。

进一步地，所述压力传感器和海平面传感器之间的安装距离为固定的距离l0，l0＝1.5米。

进一步地，所述的压力传感器采用型号为ms5837-02ba的测量传感器，密封在圆柱形金属体内。

进一步地，所述的海平面传感器由两个316不锈钢钢针探头和可拆卸防水接头组成。

进一步地，所述的下位机主板、固定装置、压力传感器、海平面传感器分别安装在不同的防海水壳体内。

进一步地，所述上位机还搭载了linux操作系统，用于读取和存储数据，且由液晶屏显示水深、温度的变化曲线。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型提供的高精度船体下沉量测量、显示与记录装置，操作简单，运算速度快，用户交互友好，能够精确、便捷地测出船体下沉量的大小，为深入研究散货船水尺计重过程中流致船体下沉导致的系统误差，以及保障船舶在受限水域航行时的通航安全奠定了基础。

2.本实用新型提供的高精度船体下沉量测量、显示与记录装置，其固定装置中的电磁铁由上位机控制通电，并紧紧吸在船体上，永磁铁起辅助固定作用，可以保证船舶有一定对水速度后压力传感器的位置能够相对固定，进一步减小了船体下沉量测量结果的误差。

3.本实用新型提供的高精度船体下沉量测量、显示与记录装置，通过将其压力传感器密封在自制的圆柱形金属体内，保护压力传感器及其电路，防止海水腐蚀，并且容易清洗。

4.本实用新型提供的高精度船体下沉量测量、显示与记录装置，其海平面传感器为自制的传感器，采用该传感器，其两个不锈钢探针可以防止海水腐蚀，探针之间相当于等效电阻，接触到海水时，电阻值变化，从而adc接口的电压值变化，表明到达海平面。

基于上述理由本实用新型可在散货船水尺计重及船舶通航安全等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型装置结构示意图。

图2为本实用新型上位机主板示意图。

图3为本实用新型下位机主板示意图。

图4为本实用新型圆柱金属体示意图。

图5为本实用新型海平面传感器示意图。

图中：1.上位机；2.下位机；3.下位机主板；4.电磁铁；5.永磁铁；6.固定装置；7.压力传感器；8.海平面传感器；9.不锈钢钢针探头；10.可拆卸防水接头；11.圆柱形金属体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1所示，本实用新型提供了一种高精度船体下沉量测量、显示与记录装置，包括通过电缆连接的上位机1和下位机2，采用rs485通信；如图2所示，为上位机1主板示意图，上位机1包含以cortex-a9为处理器的电路板、显示液晶屏、电池，所述电路板包含电池模块，usb接口模块，cortes-a9主处理器模块，液晶屏驱动及接口电路，通信模块及接口，sd卡电路，以及功能扩展模块；

下位机包括分别通过防水电缆连接的主板3、固定装置6、压力传感器7、海平面传感器9；所述的下位机主板3、固定装置6、压力传感器7、海平面传感器9分别安装在不同的防海水壳体内。如图3所示，为下位机主板示意图，主板3以stc8a8k型号单片机为主控制器，包含电源模块、rs485接口电路、iic接口电路、adc接口电路以及电磁铁驱动电路；固定装置6为一方形树脂板，其上设置有两块电磁铁4，其左右两侧分别设置有两个永磁铁5，所述的两个永磁铁5分别由四根尼龙柱通过螺丝固定在树脂板上，电磁铁4顶端由螺丝固定两根电源线与所述主板3的电磁铁驱动电路相连接；压力传感器7和海平面传感器8分别通过电缆与所述主板3的iic接口电路和adc接口电路相连接。

进一步地作为本实用新型优选的实施方式，压力传感器7采用型号为ms5837-02ba的测量传感器，密封在如图4所示的自制的圆柱形金属体11内。海平面传感器8为自制的传感器，如图5所示，由两个316不锈钢钢针探头9和可拆卸防水接头10组成。且压力传感器7和海平面传感器8之间的安装距离为固定的距离l0，l0＝1.5米。

进一步地作为本实用新型优选的实施方式，本实用新型实施例提供的上位机1还搭载了linux操作系统，用于读取和存储数据，且由液晶屏显示水深、温度的变化曲线。

综上，本实用新型高精度船体下沉量测量、显示与记录装置的工作原理如下：

上位机1上电后，串口，定时器，压力传感器7进行初始化，将下位机2紧贴着船壳板通过电缆放到海平面附近，当海平面传感器8的316不锈钢钢针探头9接触到海平面，反馈模拟电压信号给下位机主板3，此时上位机控制电磁铁4通电，并紧紧吸在船体上，永磁铁5起辅助固定作用。此时压力传感器7的位置为海平面以下h0，h0＝l0＝1.5米。下位机中的主控制器stc8a8k读取压力传感器7的压强p0和温度的原始数据，此数据不是直接可用的数值，需对数据进行初始化，根据计算公式将原始数据转化以毫巴为单位的压强和以摄氏度为单位的温度。根据p＝ρgh，计算得ρg＝p0/h0，数据初始化完毕。此后当船吃水变化，而紧贴船舷的压力传感器7位于水下的深度h也变化，下位机不断读取p，由公式计算得h＝p/ρg，得到数据之后，进一步进行一阶数据处理得到精度为0.01mbar的压强，然后进行二阶数据处理修正压强偏差，最终得到h值。下位机通过rs485接口将计算得到的h等数据传送给上位机，上位机的液晶屏将下沉量h以曲线的形式实时显示出来，上位机将数据以文本格式保存成.txt文件，方便数据的后续读取和处理显示。(需要注意的是上述涉及到的数据处理以及计算过程均属于现有技术，并不在本实用新型的保护范围之内)。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除