浮动式船舶违章取证系统的研究

摘要

违章现象一直是航道通航安全的主要威胁。现如今除了通过陆地对货物进行运输，河运需求量也在逐步增加，违章现象日益严重，主要包括:船方通过对船舶本身的水尺进行更改，使得能够更大化满足自身的利益需求，导致运行航道损坏，并对其他船舶的正常通行带来影响;船方为尽快到达目的地，行驶速度超过航道允许行驶速度范围，严重影响河道秩序;一些船舶本身超高，不适于行驶某些区域，会对航道安全带来隐患。因此，为改善这些情况，就需要对通航船舶进行实时检测，一旦检测出违章船舶，可以及时制止，这不仅仅是相关管理部门所需要的，而且也是保障船方利益的重要手段，意义重大。
　　根据以上问题，本文根据现场实际安装需求，研发了基于超声波传感器的浮动式船舶违章取证系统，该系统能够准确检测出通行的船舶最大吃水值、航速以及其运行轨迹，实现对长江航道内通航船舶的有效监控，降低“超吃水”“超速”船舶带来的的通航安全隐患。整个系统包括船舶吃水检测子系统、船舶速度检测子系统、船舶AIS信息采集子系统、后端监测控制子系统和船舶违章取证信息存储查询子系统五部分组成。
　　本文利用Altium Designer设计了船舶吃水检测子系统数据采集电路，实现了传感器阵列分时发射和接收，消除了通道间干扰;设计了倾角传感器数据采集，对检测门的状态进行实时监测;开发了船舶吃水检测软件，该软件可实现对检测门挠变误差的实时补偿;设计了船舶违章取证信息采集软件系统，保存采集到的船舶吃水信息、航速信息、距离信息以及违章船舶信息标记，同时把检测出来的数据信息保存到船舶信息数据库供工作人员查阅。
　　该系统经过实验室模拟、在大连海事大学校打捞馆做实验以及在大连东港对通航船舶进行信息检测，表明所设计的系统能够基本满足工程实际要求。

目录

声明

摘要

1．1 课题概述

1．1．1 课题来源

1．1．2 课题研究背景与意义

1．2 国内外现状

1．2．1 船舶吃水测量方法的研究现状

1．2．2 船舶速度检测技术研究现状

1．2．3 通航船舶违章取证技术研究现状

1．3 本文研究内容

第2章 浮动式船舶违章取证系统概述

2．1 系统概述

2．2 船舶吃水检测子系统

2．2．1 系统概述

2．2．2 测量原理

2．3 船舶速度检测子系统

2．3．1 系统概述

2．3．2 测量原理

2．4 后端监测控制子系统

第3章 浮动式船舶违章取证系统的设计

3．1 船舶AIS信息采集子系统

3．1．1 系统概述

3．1．2 系统功能

3．2 船舶吃水检测子系统分析

3．2．1 船舶吃水检测子系统的主要设备选型

3．2．2 超声波传感器工作原理

3．2．3 传感器数据采集

3．3 船舶速度检测子系统(雷达)

3．3．1 多普勒测速原理

3．3．2 基于多普勒效应雷达的选型

3．3．3 低速测速雷达工作原理

3．4 成像系统

3．4．1 摄像头电气特性

3．4．2 摄像头工作原理

第4章 船舶违章取证系统软件设计

4．1 软件系统概述

4．2 违章取证检测服务管理功能设计

4．2．1 传感器数据收集模块

4．2．2 AIS船舶识别信息收集模块

4．2．3 测速雷达信息收集模块

4．2．4 图像采集设备图像收集模块

4．3 违章取证检测数据库查询功能

4．3．1 检测结果查询模块

4．3．2 基础数据管理模块

4．3．3 系统管理模块

4．4 程序处理流程

4．4．1 违章取证检测服务管理功能程序流程

4．4．2 违章取证检测数据库查询功能程序流程

4．5 运行环境及外部接口

4．5．1 运行环境

4．5．2 外部接口

第5章 系统初步测试与结果

5．1 实验室模拟测试

5．1．1 模拟数据1

5．1．2 模拟数据2

5．2 校打捞馆测试

5．2．1 系统测试环境

5．2．2 系统设备

5．2．3 系统吃水值测试方法

5．3 校打捞馆测试数据分析

5．4 大连东港野外测试

5．4．1 威海海大客运船舶检测

5．4．2 大连号船舶检测

结论

参考文献

致谢