一种油轮船底板内部腐蚀度在线沝声监测船系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统一监控中心，设置在轮船的中控室内监控中心用于接收并显示接收节点的水声监测船数据；任意个布置在船底甲板易腐蚀部位的水声监测船节点，所述水声监测船节點包括高频超声探头、数据处理模块和水声换能器高频超声探头、数据处理模块和水声换能器依次连接，数据处理模块中存储有该水声監测船节点的独立ID；以及至少一个接收节点接收节点设置在船尾，其包括水听器与数据处理模块数据处理模块通过防水线缆连接监控Φ心。本实用新型解决了传统水声监测船方式的时效性差耗时耗力的问题，保障水声监测船的连续性和实时性节省了船体维护成本。
┅种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统
[0001]本实用新型涉及腐蚀度检测设备技术领域和高频声学应用领域特指一种利用高频声学来莋数据传输的油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统。
[0002]海洋石油资源占全球石油资源的34%是世界各国主要的能源来源，海洋原油在开采出来后要么存储在FPSO(即浮式生产储油卸油装置)海上化工厂上进行前期加工，而后用油船运回陆地加工同时海上石油运输也是石油贸易嘚主要方式之一，往来于世界各国间的油轮也众多
[0003]成品原油储存在FPSO货油舱，到一定储量时经过外输系统输送到穿梭油轮中货油舱长时間存储原油，因为原油的腐蚀性势必会腐蚀船底甲板，加以时日对FPSO的安全造成隐患，甚至引发原油泄漏而造成严重的环境污染此外，运油油轮在大海中航行由于原油装载在货油仓，甲板的腐蚀可能造成泄漏威胁，也会带来船舱进水乃至沉没的危险，因此加强對FPSO船底板以及原油油船货油仓的腐蚀程度的水声监测船尤为重要。
[0004]传统的船底板及货油舱腐蚀度水声监测船方式如下:首先将传感器固定在船底的易腐蚀部位然后提取传感器的水声监测船数据，提取方式有两种一是通过定期派蛙人下水提取数据，这种做法耗时耗力复杂嘚水下环境对蛙人的人身安全也有一定的威胁，而且水声监测船结果不具备时效性一旦错过水声监测船，将造成船底板腐蚀严重错过朂佳维护维修时间点；另外一种提取方式为有线提取，即将传感器数据通过线缆连接到船监控室由于线缆暴露在船身外部，拖曳在水中不方便安装，且船在航行时线缆容易挂断或损坏，这样不利于水声监测船的连续性因此上述两种方式都不利于油轮船底甲板水声监測船的维护，依然给船东造成巨大的经济损失
[0005]有鉴于此，本发明人特别研制出一种基于水声通信、灵活组网的实时油轮船底甲板腐蚀度沝声监测船系统本案由此产生。
[0006]本实用新型的目的在于提供一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统解决了传统水声监测船方式的时效性差，耗时耗力的问题保障水声监测船的连续性和实时性，节省了船体维护成本
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案洳下:
[0008]—种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统包括:
[0009]—监控中心，设置在轮船的中控室内监控中心用于接收并显示接收节点的水聲监测船数据；
[0010]任意个布置在船底甲板易腐蚀部位的水声监测船节点，所述水声监测船节点包括高频超声探头、数据处理模块和水声换能器高频超声探头、数据处理模块和水声换能器依次连接，数据处理模块中存储有该水声监测船节点的独立ID;以及
[0011]至少一个接收节点接收節点设置在船尾，其包括水听器与数据处理模块数据处理模块通过防水线缆连接监控中心。
[0012]所述水声监测船节点还包括防水外壳、永磁體和电池高频超声探头与数据处理模块、电池封装于防水外壳内，水声换能器安装在防水外壳外侧永磁体内嵌于防水外壳中，防水外殼通过永磁体吸附在船底板;高频超声探头、数据处理模块和水声换能器均与电池连接
[0013]所述接收节点还包括一防水外壳，数据处理模块封裝于防水外壳内水听器安装在防水外壳外侧，从监控中心引出的防水线缆穿过外壳与数据处理模块连接接收节点的防水外壳通过防水線缆悬挂在船尾。
[0014]所述水声监测船节点的数据处理模块包括依次连接的高速ADC模块、数据转换模块、存储模块以及编码模块
[0015]所述接收节点嘚数据处理模块包括依次连接的高速ADC模块、高速处理器以及数据接口。
[0016]所述监控中心设有一显示水声监测船数据的显示器
[0017]所述尚频超声探头为5M尚频超声探头。
[0018]采用上述方案后本实用新型工作原理为:布置在船底甲板易腐蚀部位的水声监测船节点负责采集数据，该数据为甲板厚度数据处理模块将高频超声探头的水声监测船数据转换和编码后由水声换能器以水声信号的方式发送出去，该水声信号还携带了水聲监测船节点的独立ID以识别水声监测船数据的来源;水声信号在水中传播，接收节点的水听器接收到该水声信号后由其数据处理模块解码再讲数据通过防水线缆传输至监控中心，在监控中心的工作人员便能看到实时采集的监控数据
[0019]本实用新型的有益效果为:本实用新型将沝声通信应用于游轮船底板腐蚀度的水声监测船系统中，在传统无线方式无法在水中实现的情况下实现灵活组网，系统管理根据货油艙大小可设置任意个水声监测船节点，减少人工成本与线缆成本的投入保证了水声监测船数据的实时性和连续性。
[0020]以下结合附图和【具體实施方式】对本实用新型做进一步说明
[0021]图1是本实用新型的结构不意图；
[0022]图2是本实用新型水声监测船节点的结构示意图；
[0023]图3是本实用新型接收节点的结构示意图。
[0025]轮船10监控中心20，水声监测船节点30高频超声探头31，数据处理模块32水声换能器33，永磁体34电池35，防水外壳36接收节点40，水听器41数据处理模块42，防水外壳43防水电缆50。
[0026]如图1所示本实用新型揭示的一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统包括:
[0027]一监控中心20，设置在轮船10的中控室内监控中心20用于接收并显示接收节点的水声监测船数据；
[0028]任意个布置在船底甲板易腐蚀部位的水聲监测船节点30，如图2所示所述水声监测船节点30包括高频超声探头31、数据处理模块32和水声换能器33，高频超声探头31、数据处理模块32和水声换能器33依次连接数据处理模块32中存储有该水声监测船节点的独立ID，本实施例中所述水声监测船节点30还包括防水外壳36、永磁体34和电池35，高頻超声探头31与数据处理模块32、电池封35装于防水外壳36内水声换能器33安装在防水外壳36外侧，永磁体34内嵌于防水外壳36中防水外壳36通过永磁体吸附在船底板，防水外壳6能够避免海水损坏电池35、数据处理t旲块32等器件尚频超声探头位5M的尚频超声探头31，期能够穿过刚把米集船底板的厚度数据;高频超声探头31、数据处理模块32和水声换能器33均与电池35连接电池选用高容量电池壳为水声监测船节点长时间供电；以及
[0029]至少一个接收节点40，接收节点40设置在船尾其包括水听器41与数据处理模块42，数据处理模块通过防水线缆连接监控中心本实施例中，所述水声监测船节点还包括防水外壳、永磁体和电池高频超声探头与数据处理模块、电池封装于防水外壳内，水声换能器安装在防水外壳外侧永磁體内嵌于防水外壳中，防水外壳通过永磁体吸附在船底板;高频超声探头、数据处理模块和水声换能器均与电池连接同水声监测船节点一樣，接收节点40也还设置一防水外壳43数据处理模块42封装于防水外壳43内，水听器41安装在防水外壳43外侧从监控中心1引出的防水线缆50穿过防水外壳43与数据处理模块42连接，接收节点40的防水外壳43通过防水线缆50悬挂在船尾接收节点40的电能也有连接监控中心20的线缆提供。
[0030]水声监测船节點的数据处理模块32主要进行水声监测船数据采集(采集高频超声探头31的水声监测船数据)、数据转换(水声监测船数据转换为数字信号)保存以忣编码工作，因此水声监测船节点30的数据处理模块32包括依次连接的高速ADC模块、数据转换模块、存储模块以及编码模块
[0031]接收节点40的数据处悝模块42主要进行信号采集(采集水听器接收到的水声信号)、数据解析(解析出信号中携带的水声监测船节点位置以及水声监测船数据)以及有线傳输，因此接收节点40的数据处理模块包括依次连接的高速ADC模块、高速处理器以及数据接口
[0032]水声监测船节点30与接收节点40的数据处理模块都昰水声通信领域常用的数据处理技术。
[0033]在监控中心20—般设置一显示水声监测船数据的显示器可方便工作人员实时监控
[0034]本实用新型将水声通信应用于游轮船底板腐蚀度的水声监测船系统中，在传统无线方式无法在水中实现的情况下实现灵活组网，系统管理根据货油舱大尛可设置任意个水声监测船节点30，减少人工成本与线缆成本的投入保证了水声监测船数据的实时性和连续性。
[0035]以上仅为本实用新型的具體实施例并非对本实用新型的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化均落入本案的保护范围。
1.一种油轮船底板内部腐蝕度在线水声监测船系统其特征在于，包括: 一监控中心设置在轮船的中控室内，监控中心用于接收并显示接收节点的水声监测船数据； 任意个布置在船底甲板易腐蚀部位的水声监测船节点所述水声监测船节点包括高频超声探头、数据处理模块和水声换能器，高频超声探头、数据处理模块和水声换能器依次连接数据处理模块中存储有该水声监测船节点的独立ID;以及 至少一个接收节点，接收节点设置在船尾其包括水听器与数据处理模块，数据处理模块通过防水线缆连接监控中心2.如权利要求1所述的一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监測船系统，其特征在于:所述水声监测船节点还包括防水外壳、永磁体和电池高频超声探头与数据处理模块、电池封装于防水外壳内，水聲换能器安装在防水外壳外侧永磁体内嵌于防水外壳中，防水外壳通过永磁体吸附在船底板;高频超声探头、数据处理模块和水声换能器均与电池连接3.如权利要求1所述的一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统，其特征在于:所述接收节点还包括一防水外壳数据处悝模块封装于防水外壳内，水听器安装在防水外壳外侧从监控中心引出的防水线缆穿过外壳与数据处理模块连接，接收节点的防水外壳通过防水线缆悬挂在船尾4.如权利要求1所述的一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统，其特征在于:所述水声监测船节点的数据处悝模块包括依次连接的高速ADC模块、数据转换模块、存储模块以及编码模块5.如权利要求1所述的一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统，其特征在于:所述接收节点的数据处理模块包括依次连接的高速ADC模块、高速处理器以及数据接口6.如权利要求1所述的一种油轮船底板內部腐蚀度在线水声监测船系统，其特征在于:所述监控中心设有一显示水声监测船数据的显示器7.如权利要求1所述的一种油轮船底板内部腐蚀度在线水声监测船系统，其特征在于:所述高频超声探头为5M尚频超声探头
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】范智敏, 孙海信, 叶光忠, 林榕彬
【申请人】蛟龙（厦门）科技有限公司

使用说明,技术特点和优势,适应范圍,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

使用说明： 1：在PC基站上, 设定需要水声监测船的目标地的位置和水声监测船时间 2：水声监測船船会根据自动导航至水声监测船地点逐一水声监测船，并将水声监测船结果实时传回PC基站 3：PC基站将船的方位显示在卫星地图上；接收到的水声监测船数据显示到屏幕下方，并保存 商业前景： 我们有一份非常完整的商业计划书，并获得了今年香港商业计划大赛冠军峩们的目标客户主要有三类。客户分布的多样性使我们更能应对市场的变化 1.各地的环境保护部门和水利部根据国家的相关规定，都需要對其管辖范围内的水质进行水声监测船今年全国环保部门共拥有水质水声监测船站约为8500个。 2.自来水公司需要对入水口附近的水源进行持續水声监测船确保水质安全。全国共有8万余座大中型水库我国自来水厂入水口大都缺乏足够数量的固定水声监测船点。（如今年的盐城水污染事件） 3.目前大多数研究近海生态的机构都是租用轮船开到目的地进行水声监测船的。人力、物力消耗过大 另外，无人驾驶自動导航船平台也可以开发作其他用途比如勘探、运输、安保和军事等。

随着海洋（或者江河湖泊）周边城镇化迅猛发展累积型和复合型的水污染问题在水域生态环境中正集中体现，一旦发生突发环境破坏或环境污染事件若没有时效性强的水声监测船技术，将造成无可挽回的后果因此，水域生态环境水声监测船急需一套高效水声监测船系统由于水域环境水声监測船存在着许多问题，例如水声监测船覆盖面积广、人力资源有限、人工水声监测船方式单一、违法偷排现象时有发生较难实时水声监测船等问题导致现有的水声监测船系统不能满足大面积水域水声监测船的需求。针对上述问题本文提出采用移动性灵活的水下无人自主航行器完成水域水声监测船任务。因此本文提出面向水域生态环境水声监测船的基于无人自主航行器的智能水下多参数移动水声监测船岼台。

该平台基于轻型免维护AUV载体通过搭载水下多参数传感器及水下侧扫声呐，获取水质参数及水底的地形地貌信息；基于稳健水声通信技术实现水下多参数传感器的实时回传实现水质信息的原位水声监测船；通过提出的智能水下平台控制算法，本平台可实现航迹自主規划提高了水声监测船任务的灵活性。

本系统采用轻型免维护AUV平台搭载声通信机、水质传感器与侧扫声呐的水下探测系统可实现水下采集传感器数据的实时回传，总体系统分为水下航行器、操控终端和保障系统三部分AUV航行器平台搭载声通信机与侧扫声呐的实施方案如圖1所示，搭载后的平台除原平台的头段、控制段、接口段和尾端外在头段与控制段之间针对声通信机和侧扫声呐的搭载需求分别设计声通信机搭载段。侧扫声呐安装于侧扫声呐搭载段的双侧“肋部”位置段内安装相应声学设备的电子处理板。该平台采用模块化设计扩展性强，可搭载多种声呐设备完成水文参量数据采集、水底地形地貌勘察以及相关的作业任务。

AUV总体结构采用封闭耐压结构形式分段形式构成，各舱段按功能模块化要求进行设计各段功能相对独立，各舱段采用了统一的连接结构和密封形式进行设计可增添附加的功能段。AUV平台直径180mm总长1975mm，排水量约50kg头段布设防撞胶块和抛载组件，抛载组件为安全保障装置当航行器检测到需要抛载的条件时，抛载電机启动抛载块脱落下沉，航行器浮力迅速增大提高安全自救能力。控制段主要布设电池组件、总体控制单元、安全保险单元、无线通信与定位单元为航行器提供自身航行所必须的通讯、导航控制、动力推进、供电控制、安全急救电路。接口段主要布设天线组件（内含LED频闪灯、GPS、铱星、无线、Wi-Fi等天线）、深度传感器、上电接口、气密接口等设备尾段由舵板、舵机、舵轴、推进器等组成，该部分结构唍成航行器的动力推进和转向功能

AUV航行器平台搭载声通信机与侧扫声呐的实施方案如图1所示。

图1AUV航行器平台搭载声通信机与侧扫声呐的實施方案

2.2AUV平台各搭载功能模块

水声通信机系统包括水声通信机及舱内载荷舱内载荷通过固定环固定在搭载段内，载荷固定环可与段间连接板合并设计搭载段长约320mm，连接接口分别与头段、控制段相匹配水声通信设备供电采用15V锂电池供电，最大供电电流不小于5A数据传输接口采用串口传输。

水声通信机主体部分尺寸为Φ86mm的球形为避免与侧扫声呐频段干扰，水声换能器工作频率选定为20～30kHz搭载段位尾端腹蔀安装，通信机上部直接没入搭载段内突出搭载段外的高度约90mm，通讯机质量0.65kg（不带导线）搭载段壳体与水声通信机之间的密封方式采鼡径向密封。

侧扫声呐及其信号处理板如图2所示

图2侧扫声呐及其信号处理板

本文提出了一套基于小型AUV的智能水下移动水声监测船系统。該平台可搭载水下多参数传感器及水下侧扫声呐获取水质参数及水底的地形地貌信息。该系统采用了稳健水声通信技术实现水下多参数傳感器的实时回传实现水质信息的原位水声监测船；通过提出的智能水下平台控制算法，本平台可实现航迹自主规划提高了水声监测船任务的灵活性。

鉴于小型平台的续航力及携带载荷限制较大未来可研究和设计通过多个水下小型水声监测船平台协同编队组网完成复雜任务和大面积水域的水声监测船任务。在编队系统中编队中的实时通信、数据传输、任务规划及分配都是面临的主要挑战。

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