一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置及方法，包括：电池供电单元、姿态传感器、货物检测传感器组、落水检测传感器及嵌入式微处理器，当嵌入式微处理器处于初始上电状态或未接收到落水状态信号时控制半导体开关为射频通信单元供电，使得装置处于射频通信模式，同时将采集到的各测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；当接收到落水状态信号后控制半导体开关，使得测装置处于水声通信模式，其通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号并根据需要发送集装箱在水下的状态信息；本发明专利技术具有占用空间小，不影响通航，定位准确、能够便捷采集集装箱水下姿态，以及集装箱危险品货物在水下的状态等信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及落水集装箱监测技术，具体的说涉及一种具有水下定位功能的船载危 险品集装箱无线监测装置及方法。
技术介绍
危险品集装箱装载的货物通常具有腐蚀性、易燃易爆性、有毒性，一旦在运输过程 中发生事故，将对生态环境安全带来巨大的隐患。水路是危险品集装箱运输的主要方式，为 了及时掌握船载危险品集装箱在运输过程中的状态，对危险品集装箱实施安全管理，就需 要实现对危险品集装箱的关键物理参数进行实时动态监测。目前，对船载危险品集装箱的 监测通常采用无线传感器网络技术来实现，具体方法是，在危险品集装箱上安装无线传感 器节点，该无线传感器节点一方面测量集装箱的温度、振动、气体、倾斜、压力等物理量，另 一方面通过无线通信单元将测量结果发送给后台管理系统。现有基于无线传感器网络的船 载危险品集装箱监测系统，具有安装方便、成本低、能耗低、数据传输可靠等优点，是一种有 效的危险品集装箱状态监测手段。然而，危险品集装箱在水路运输过程中，由于恶劣气象条 件、不利的航道条件、密集的船舶交通流分布、以及船舶驾驶人员的操作失误等原因，经常 会造成集装箱落水事故。危险品集装箱落水后，首要任务是对其进行及时打捞。打捞工作 的前提是确定落水危险品集装箱的位置、姿态和危险品货物的当前状态。现有的集装箱监 测无线传感器节点一方面不具备落水定位和姿态测量功能，另一方面，一旦随危险品集装 箱落入水中，则由于无线电波在水中的传输损耗很大，将无法发送集装箱状态信息，从而失 去作用。 针对现有船载危险品集装箱监测装置在应对集装箱落水处理方面的不足，提出一 种新型的多功能船载危险品集装箱无线监测装置，从而克服现有技术的缺陷是十分有必要 的。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是要提供一种新型的具有水下定位功能 的船载危险品集装箱无线监测装置，从而解决现有技术无法进行水下定位、无法感知集装 箱水下姿态和无法传输危险品货物在水下的状态等问题。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案： -种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其特征在于： 包括： 电池供电单元，用于为船载危险品集装箱无线监测装置供电； 安装在危险品集装箱上的姿态传感器，用于实时采集危险品集装箱姿态测量信 号； 安装在危险品集装箱上的货物检测传感器组，用于实时采集危险品集装箱货物状 态测量信号； 安装在危险品集装箱上的落水检测传感器，用于实时判断危险品集装箱是否处于 落水状态，若危险品集装箱处于落水状态则向嵌入式微处理器发送落水状态信号； 以及嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器用于控制所述船载危险品集装箱无线 监测装置在两种工作模式下切换；其中所述两种工作模式包括：一种是指当所述嵌入式微 处理器处于初始上电状态或者未接收到落水检测传感器发送的落水状态信号时，所述嵌入 式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述 船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式，同时在该射频通信模式下时，所述嵌 入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信 号通过射频通信单元发送至后台监测中心；另一种是指当所述嵌入式微处理器接收到落水 检测传感器发送的落水状态信号后，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半 导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱 无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下时，所述嵌入式微处理器通过 水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号； 上述姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器均通过传感器接口电路 实现与嵌入式微处理器的连接。 进一步的，所述货物检测传感器组包括但不限于温度传感器、振动传感器、压力传 感器，以实际运输的危险品种类配置要求为准。 进一步的，所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括若干均匀布设在事故水域 的一定范围内的水面探测节点，所述水面探测节点持续搜索事故水域的水下定位信号，在 接收到所述水下定位信号后，按照所述水下定位信号对所述船载危险品集装箱无线监测装 置落水位置进行定位即完成搜索定位；同时所述水面探测节点还通过水声换能器向所述船 载危险品集装箱无线监测装置发送状态采集指令，使得所述船载危险品集装箱无线监测装 置接收到所述状态采集指令后采集危险品集装箱姿态测量信号以及危险品集装箱货物状 态测量信号并将上述测量信号通过水声通信方式反馈至水面探测节点。 优选的，所述水面探测节点由浮体和检测系统组成，所述检测系统包括电池供电 单元、GPS定位单元、水声换能器、水声信号收发接口、嵌入式微处理器、射频通信单元以及 天线；其中，所述GPS定位单元用于实时获取本身位置信息，并定时向后台监测中心发送自 身位置信息；所述水声换能器用于探测接收来自于危险品集装箱上的水下定位信号并通过 水声信号收发接口将所述水下定位信号反馈至嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器检测 是否收到所述水下定位信号，若收到所述水下定位信号则所述嵌入式微处理器根据接收到 的水下定位信号计算其与落水集装箱距离，并获取GPS定位单元获取的当前本身位置信息 后，将对应的距离信息以及当前位置信息一并通过射频通信单元以及天线发送至后台监测 中心。 所述船载危险品集装箱无线监测装置还包括定时休眠模式，所述定时休眠模式是 指所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式时，实时接收来自所述水面探测 节点的搜索信号，若在设定时间内未收到来自所述水面探测节点的搜索信号并将所述水下 定位信号成功发送至所述水面探测节点即未能完成船载危险品集装箱水下定位信号有效 发送工作，则所述船载危险品集装箱无线监测装置由水声通信模式切换至定时休眠模式， 在到达休眠模式终止时间后再切换至水声通信模式，在水声通信模式下再次发射所述水声 定位信号；使得所述船载危险品集装箱无线监测装置在未能完成船载危险品集装箱水下定 位信号有效发送工作时，持续保持水声通信模式以及定时休眠模式的循环切换。 同时本专利技术还提供了一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测方法， 其特征在于： 包括如下步骤： ⑴、预装船载危险品集装箱无线监测装置：将所述船载危险品集装箱无线监测装 置安装在集装箱外部、且不影响集装箱运输的位置后；在该船载危险品集装箱无线监测装 置，初始上电工作后，通过所述船载危险品集装箱无线监测装置的嵌入式微处理器控制半 导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线 监测装置处于射频通信模式； ⑵反馈射频通信模式下的测量信号：在射频通信模式下，通过所述嵌入式微处理 器检测是否接收到落水检测传感器发送的落水状态信号；若是没有收到所述落水状态信 号，则通过所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采 集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心； ⑶切换至所述水声通信模式：若所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送 的落水状态信号，通过所述嵌入式微处理器控制半导体开关，为与当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有水下定位功能的船载危险品集装箱无线监测装置，其特征在于：包括：电池供电单元，用于为船载危险品集装箱无线监测装置供电；安装在危险品集装箱上的姿态传感器，用于实时采集危险品集装箱姿态测量信号；安装在危险品集装箱上的货物检测传感器组，用于实时采集危险品集装箱货物状态测量信号；安装在危险品集装箱上的落水检测传感器，用于实时判断危险品集装箱是否处于落水状态，若危险品集装箱处于落水状态则向嵌入式微处理器发送落水状态信号；以及嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器用于控制所述船载危险品集装箱无线监测装置在两种工作模式下切换；其中所述两种工作模式包括：一种是指当所述嵌入式微处理器处于初始上电状态或者未接收到落水检测传感器发送的落水状态信号时，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的射频通信单元供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于射频通信模式，同时在该射频通信模式下时，所述嵌入式微处理器将姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器采集到的各个测量信号通过射频通信单元发送至后台监测中心；另一种是指当所述嵌入式微处理器接收到落水检测传感器发送的落水状态信号后，所述嵌入式微处理器通过控制半导体开关，为与该半导体开关连接的水声信号收发接口电路以及水声换能器供电，使得所述船载危险品集装箱无线监测装置处于水声通信模式，同时在该水声通信模式下时，所述嵌入式微处理器通过水声信号收发接口电路以及水声换能器发送水下定位信号；上述姿态传感器、货物检测传感器组以及落水检测传感器均通过传感器接口电路实现与嵌入式微处理器的连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王莹，熊木地，乌旭，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21