雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)在船舶水尺計(jì)重中的應(yīng)用

沈益駿，李博，王鵬皓

1舟山出入境檢驗(yàn)檢疫局，浙江舟山316000

2浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山316004

雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)在船舶水尺計(jì)重中的應(yīng)用

沈益駿1，李博2，王鵬皓2

1舟山出入境檢驗(yàn)檢疫局，浙江舟山316000

2浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山316004

［目的］傳統(tǒng)船舶水尺計(jì)重過(guò)程中，檢視船舶吃水依賴人工目測(cè)方法，該方法存在主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確度及工作效能低等問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，［方法］利用在石化行業(yè)廣泛應(yīng)用于石油及制品上的雷達(dá)液位測(cè)距技術(shù)，研發(fā)一套雷達(dá)水尺觀測(cè)裝置，設(shè)計(jì)優(yōu)化系列數(shù)據(jù)計(jì)算公式，使其數(shù)據(jù)結(jié)果真實(shí)可靠。同時(shí)設(shè)計(jì)雷達(dá)和目測(cè)檢視的對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)，檢驗(yàn)其數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確度。［結(jié)果］由雷達(dá)傳感器、固定支架、顯示器等共同組成的雷達(dá)水尺檢測(cè)裝置依據(jù)靠港船舶的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境量身打造，并在設(shè)計(jì)的驗(yàn)證試驗(yàn)中進(jìn)行試用。［結(jié)論］設(shè)計(jì)定型的雷達(dá)水尺檢測(cè)裝置以15船次國(guó)際船舶為研究對(duì)象，以雷達(dá)和人工目測(cè)2種方式檢視船舶吃水并進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明差異范圍在0.001～0.022 m之間，平均差異率為0.028%，符合對(duì)船舶吃水檢視精度的要求。

雷達(dá)液位計(jì)；船舶吃水；水尺計(jì)重

0 引 言

水尺計(jì)重［1］是國(guó)外廣泛應(yīng)用于船舶運(yùn)輸大宗廉價(jià)散裝貨物計(jì)量重量的方法，同時(shí)也是進(jìn)出口商品重量鑒定的重要方法之一。水尺計(jì)重中影響計(jì)量準(zhǔn)確性的最關(guān)鍵因素是船舶六面吃水?dāng)?shù)值的讀取。傳統(tǒng)的觀測(cè)吃水，往往是通過(guò)租用工作艇或小船，使其靠近船舶外檔水尺標(biāo)志位置，再進(jìn)行目測(cè)讀數(shù)。這種方法不僅時(shí)效性差、費(fèi)用高、準(zhǔn)確性低，且工作人員的人身安全也很難得到保證。

針對(duì)此類問(wèn)題，船舶領(lǐng)域的相關(guān)專家學(xué)者基于圖像處理、電子尺等先進(jìn)技術(shù)提出了多種船舶吃水檢測(cè)方法。陳文煒等［2］提出利用激光測(cè)距傳感器的吃水測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，雖然激光較雷達(dá)測(cè)距遠(yuǎn)、精度高，但是激光測(cè)距前需在水面鋪放經(jīng)特殊處理的反射板，否則激光傳感器難以接收反射光束，最終導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確給出數(shù)據(jù)。當(dāng)前，全國(guó)各大重要港區(qū)都在力促船舶快進(jìn)快出，提高碼頭使用率，而激光測(cè)距過(guò)程繁瑣，測(cè)前還需鋪設(shè)反射板，顯然難以適應(yīng)港區(qū)日常作業(yè)的要求。馬曉波等［3］提出了一種船舶水尺測(cè)量物理投尺法，但如何控制尺頭傳感器在觸水的一刻精準(zhǔn)發(fā)出警報(bào)，并做到立即暫停投尺則是重點(diǎn)和難點(diǎn)，這一難以有效解決的問(wèn)題也是導(dǎo)致水尺數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度低的關(guān)鍵所在。冉鑫等［4］提出了基于圖像處理的船舶水尺刻度識(shí)別方法，雖然現(xiàn)階段在圖像識(shí)別理論方面已較完善，但是圖像的采集，以及圖像中水尺標(biāo)志所處的位置及圖片清晰度都與能否準(zhǔn)確識(shí)別息息相關(guān)，況且圖像識(shí)別中的吃水線識(shí)別尚未完全解決。

可以看出，在前人的研究中，上述水尺檢測(cè)方法尚不能完全解決船舶吃水讀數(shù)問(wèn)題。當(dāng)前，由于雷達(dá)［5］具有測(cè)距精度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被諸多領(lǐng)域廣泛使用，尤其在石油儲(chǔ)罐液位計(jì)量中被各大儲(chǔ)運(yùn)公司大量使用。但在船舶觀測(cè)吃水領(lǐng)域，尚未有相關(guān)文獻(xiàn)記錄顯示雷達(dá)的投入應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確讀取船舶吃水?dāng)?shù)據(jù)的目標(biāo)，鑒于雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)在石油化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用，同時(shí)具備簡(jiǎn)單易操作且準(zhǔn)確性較高的特點(diǎn)，認(rèn)為研發(fā)一種利用雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)測(cè)量船舶吃水的裝置是可行的。

本文將以雷達(dá)傳感器、靠港船舶為研究對(duì)象，基于國(guó)際通用海運(yùn)船舶，研發(fā)一套雷達(dá)液位計(jì)船舶吃水觀測(cè)裝置。首先，根據(jù)量程、作業(yè)環(huán)境等因素選擇精度適宜、操作簡(jiǎn)單的雷達(dá)測(cè)距傳感器；接著，結(jié)合船舶自身的構(gòu)造特點(diǎn)，研發(fā)支架系統(tǒng)，用以穩(wěn)固雷達(dá)傳感器并輔以量身設(shè)計(jì)的計(jì)算系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)束后可自動(dòng)給出吃水?dāng)?shù)值；最后，設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)，證明該套系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

1 原理與方法

國(guó)外于20世紀(jì)60年代開(kāi)始使用雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)。它是一種采用微波測(cè)量技術(shù)的非接觸式液位測(cè)量系統(tǒng)。該技術(shù)通過(guò)更新?lián)Q代，發(fā)展至今已非常成熟，具有可靠性強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)。雷達(dá)液位計(jì)被廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)，其測(cè)量精度得到了國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，已達(dá)到貿(mào)易交接的物料計(jì)量要求［6］。因此，采用雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量是可行的。船舶雷達(dá)水尺測(cè)量?jī)x的測(cè)量工作原理如圖1所示，測(cè)量?jī)x用可移動(dòng)三腳架放置于船舶主甲板上，雷達(dá)探頭旋轉(zhuǎn)出船舶舷側(cè)并垂直指向海面。打開(kāi)雷達(dá)液位測(cè)量?jī)x，首先連續(xù)測(cè)量不超過(guò)2 min，且至少包括2個(gè)以上波浪涌動(dòng)周期，以此較準(zhǔn)確地獲取雷達(dá)探頭至海面的平均垂直距離D，扣除已知的固定支架至雷達(dá)探頭的距離（即三腳架高度）E，就可以得到甲板至吃水線的距離 B；甲板線至船舶基線［7］的距離 A由船舶自身參數(shù)查得；利用雷達(dá)測(cè)得距離B+E；則船舶實(shí)際吃水C為

圖1 測(cè)量裝置使用示意圖Fig.1 Schematic diagram of measuring device

2 測(cè)量點(diǎn)的分布

水尺是表示船舶吃水深度的標(biāo)志，它對(duì)稱地標(biāo)在船艏、船艉以及船舯兩舷［8］。水尺是以船底龍骨線下緣為零點(diǎn)，自下而上順序標(biāo)明至船舶最大吃水以上。因此，結(jié)合測(cè)量需求，船舶吃水測(cè)量系統(tǒng)可以沿船身水尺標(biāo)志處，在左、右舷甲板各布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，船艏、船艉、船舯各分布2個(gè)測(cè)量點(diǎn)，共計(jì) 6 個(gè)測(cè)點(diǎn)［9］，分別為 C1，C2，C3，C4，C5，C6，其分布如圖2所示。

圖2 測(cè)量點(diǎn)分布Fig.2 Distribution of measuring points

3 雷達(dá)水尺觀測(cè)器設(shè)計(jì)

該雷達(dá)水尺觀測(cè)器由固定支架、雷達(dá)傳感器、計(jì)算單元及顯示單元4部分組成。觀測(cè)器部分功能如圖3所示。

圖3 雷達(dá)水尺檢測(cè)器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖Fig.3 Design sketch of measuring device

3.1 雷達(dá)傳感器及固定支架

固定支架主要起穩(wěn)固雷達(dá)傳感器的作用，且其自身高度為定值。具體操作如下：檢測(cè)時(shí)，將雷達(dá)傳感器及三腳架安放于船舶水尺標(biāo)志位置所處的甲板，保證腳架垂直于甲板表面，否則將引入計(jì)量誤差。在準(zhǔn)備工作就緒后，調(diào)整傳感器位置，并使其垂直射向水平面。由于港口環(huán)境潮濕，電子器械受潮不僅易損壞，且影響計(jì)量精度，為有效提升雷達(dá)傳感器的耐用性，確保其測(cè)量的準(zhǔn)確性，傳感器需進(jìn)行防水處理，要求有防水膜對(duì)其進(jìn)行包裹。在本裝置內(nèi)，雷達(dá)電磁波的發(fā)射裝置與接收裝置合二為一，全部集中于圖3所示的測(cè)量裝置探頭內(nèi)。該傳感器可在較短的時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)測(cè)量多組數(shù)據(jù)，以此確保在后續(xù)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的延續(xù)性與準(zhǔn)確性。在進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，雷達(dá)傳感器發(fā)射電磁波，同時(shí)積極接收回波信號(hào)，將回波信號(hào)進(jìn)行放大、定位，自動(dòng)進(jìn)行分析處理。數(shù)據(jù)處理完畢即進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。

3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算及顯示單元

該裝置內(nèi)置可充電鋰電池，為儀器正常運(yùn)行提供所需電力，同時(shí)在固定支架末端集成數(shù)據(jù)接收模塊、處理模塊與集成電路板。CPU采用雙串口的單片機(jī)，一個(gè)串口連接雷達(dá)傳感器，用于接收處理傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，另一個(gè)串口連接無(wú)線數(shù)傳模塊，用于無(wú)線傳輸處理后的數(shù)據(jù)。具體操作步驟如下：雷達(dá)傳感器獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)固定支架內(nèi)部布置的數(shù)據(jù)線路直接傳輸至CPU，并由其優(yōu)先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對(duì)傳感器的每一次測(cè)量進(jìn)行自動(dòng)加權(quán)平均計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果自動(dòng)保存在TF存儲(chǔ)卡內(nèi)。此數(shù)據(jù)可作為歷史資料存檔備用。一旦貨量存有爭(zhēng)議，可隨時(shí)翻閱歷史存儲(chǔ)檔案，還原當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)鑒定情況，解決現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)不可追溯的問(wèn)題。為了免除重復(fù)拔插TF卡讀取船舶吃水?dāng)?shù)值的麻煩，同時(shí)為使數(shù)值的讀取簡(jiǎn)單易操作，本裝置還設(shè)計(jì)了計(jì)算結(jié)果顯示單元。如圖4所示，該顯示裝置裝有液晶顯示面板，用于顯示測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，設(shè)置按鍵用于控制儀器開(kāi)關(guān)與測(cè)量次數(shù)的計(jì)量、重置數(shù)據(jù)以及輸入相關(guān)參數(shù)等功能。

圖4 顯示器Fig.4 Monitor

4 使用方法

該雷達(dá)水尺觀測(cè)裝置的使用目的在于取代傳統(tǒng)乘坐拖輪或小船觀測(cè)船舶六面吃水的方法，同時(shí)擺脫現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及天氣的束縛。該觀測(cè)器具體使用方法如下：待船舶靠港且系纜完畢后，由檢驗(yàn)員將儀器攜帶至船舶水尺標(biāo)志位置的甲板線［10］處，在測(cè)量前，首先確保甲板線與固定支架底座處于同一水平面位置，否則，有必要測(cè)出兩水平面的直線距離。由于此觀測(cè)器是基于甲板線并以此為基準(zhǔn)點(diǎn)，若固定支架底座平面與甲板線平面存在垂直高度，當(dāng)進(jìn)行船舶吃水計(jì)算時(shí)，則需進(jìn)行修正處理，否則影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。放好后，調(diào)整支架，使儀器整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)雷達(dá)傳感器處于船體外側(cè)且傳感器垂直于水面。考慮到在港船舶會(huì)因風(fēng)浪而波動(dòng)，為消除波浪的影響，在位置調(diào)整穩(wěn)妥后，需打開(kāi)儀器開(kāi)關(guān)，進(jìn)行連續(xù)一段時(shí)間的測(cè)量（連續(xù)測(cè)量不少于2 min）。雷達(dá)液位計(jì)在該測(cè)量點(diǎn)測(cè)出的一系列數(shù)據(jù)會(huì)直接傳輸至CPU內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和處理。對(duì)剩下的5處測(cè)量點(diǎn)該裝置以同樣的方式依次展開(kāi)測(cè)量，待全部測(cè)量點(diǎn)測(cè)量完成后，根據(jù)顯示的所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的周期性變化曲線，選取相應(yīng)的同步時(shí)間段數(shù)據(jù)進(jìn)行平均計(jì)算。其流程如圖5所示。

圖5 檢視船舶吃水流程圖Fig.5 Flow chart of reviewing ship draft

5 數(shù)據(jù)處理

5.1 雷達(dá)液位測(cè)量距離數(shù)據(jù)處理

當(dāng)散貨船舶停泊于相應(yīng)的港區(qū)后，特別如舟山等入?？诓龥坝?，常年伴有大風(fēng)，靠港船舶的實(shí)際水尺讀數(shù)勢(shì)必受到影響。為消除波浪等因素的影響，保證船舶吃水讀取的準(zhǔn)確性，在測(cè)量時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)的傳感器置于船體外側(cè)，且進(jìn)行持續(xù)至少2 min的數(shù)據(jù)觀測(cè)。傳感器接收單元會(huì)持續(xù)接收發(fā)射單元反射回來(lái)的雷達(dá)電磁波。同時(shí)，依次測(cè)量并記錄傳感器至水面的距離數(shù)據(jù)。該裝置將接收到的每一個(gè)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，標(biāo)注為d（ d1，d2，d3，d4，…，dn），并記錄每次測(cè)量所用的總時(shí)間 T0（單位：min）。

針對(duì)T0時(shí)間段內(nèi)的d值進(jìn)行積分，得到總量程

式中，d為某次測(cè)得的傳感器到水面的垂直距離，m。

將得到的 DS與測(cè)量總的時(shí)間T0相除，即可得到傳感器至水面的距離D，公式為：

式中，D為傳感器至水面的距離，m。

由于傳感器從發(fā)射到接收信號(hào)為來(lái)回里程，所以上述公式在計(jì)算傳感器至水面的距離時(shí)只能算其一半的距離。為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)需進(jìn)行2次以上測(cè)量，測(cè)量后再對(duì)其進(jìn)行加權(quán)平均。獲取該測(cè)量值后，最后以電子文檔的形式自動(dòng)存儲(chǔ)于TF卡中。

以此測(cè)量方法為依據(jù)，依次對(duì)位于船舶上的6個(gè)測(cè)量點(diǎn)（C1，C2，C3，C4，C5，C6）進(jìn)行測(cè)量，得到6個(gè)測(cè)量值，分別記為 D1，D2，D3，D4，D5， D6。

5.2 船舶吃水的校正

根據(jù)陳亞飛等［11-12］相關(guān)學(xué)者研發(fā)新型船舶吃水觀測(cè)器的經(jīng)驗(yàn)可知，船舶水尺標(biāo)志是否在其艏艉垂線上，以及船舶拱陷是否予以修正對(duì)于水尺計(jì)重結(jié)果的準(zhǔn)確性存在重要影響。因此，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)，提出如下計(jì)算方法。

船舶吃水通過(guò)橫傾、縱傾及拱陷3個(gè)部分校正得到，計(jì)算精度為 0.001 m［13］。

5.2.1 橫傾校正

橫傾是指船舶左、右舷吃水不同，為了正確計(jì)算，必須首先對(duì)橫傾狀態(tài)下船舶的吃水進(jìn)行校正。

由于船體左右對(duì)稱，故橫傾校正只需對(duì)左右吃水?dāng)?shù)進(jìn)行算術(shù)平均：

式中：C1為艏左吃水，m；C2為艏右吃水，m；C3為舯左吃水，m；C4為舯右吃水，m；C5為艉左吃水，m；C6為艉右吃水，m；C12為艏平均吃水，m；C34為舯平均吃水，m；C56為艉平均吃水，m。因此，艏艉吃水差T為

5.2.2 縱傾校正

由于船舶的排水量計(jì)算是以艏艉垂線間距離(LBP)為基礎(chǔ)進(jìn)行的，排水量表一般是根據(jù)船舶呈平浮狀態(tài)制成，所以，船舶吃水的準(zhǔn)確數(shù)值是艏垂線、艉垂線和LBP中點(diǎn)的吃水值，如圖6所示。當(dāng)船艏、舯、艉水尺標(biāo)志與其相應(yīng)的艏垂線、舯垂線、艉垂線不在同一線上，且船舶呈縱傾時(shí)，必須利用水尺標(biāo)志與垂線的距離、LBP等已知參數(shù)代入公式，算出艏、舯、艉吃水差的校正值。以船艏、船艉水尺修正為例，公式推導(dǎo)如下：

式中：F0為艏水尺標(biāo)志到艏垂線的距離，m；A為艉水尺標(biāo)志到艉垂線的距離；LBP為垂線間的長(zhǎng)度，m；T為艏艉吃水差，m；FC為艏吃水校正值，m；AC為艉吃水校正值，m。

圖6 縱傾修正Fig.6 Trim correction

5.2.3 拱陷校正

拱是船體中部上拱，這時(shí)船舶甲板受到拉伸，船底受到擠壓；陷則是甲板受到擠壓，船底受到拉伸。拱陷值是船舶艏、艉吃水的平均值和船舯吃水平均值之差。不論船舶呈現(xiàn)的是拱還是陷，在計(jì)算船舶排水量時(shí)均為多算或少算因船體變形而導(dǎo)致的增加或減少的排水量，因此當(dāng)船舶出現(xiàn)拱陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行拱陷校正。校正計(jì)算公式為

式中，TM為拱陷校正后的平均吃水，m。

綜上所述，由雷達(dá)水尺檢測(cè)器讀取的六面吃水經(jīng)橫傾、縱傾及拱陷校正而計(jì)算得出平均吃水TM后可再據(jù)此查相應(yīng)的排水量表。

5.3 排水量的計(jì)算

5.3.1 排水量的縱傾修正

船舶圖標(biāo)上所列的排水量是根據(jù)船舶在不同吃水的平浮狀態(tài)下求得，當(dāng)船舶處于縱傾狀態(tài)時(shí)，由于艏艉形狀不同，導(dǎo)致平浮到縱傾狀態(tài)的排水量不同，故必須對(duì)縱傾時(shí)的排水量進(jìn)行修正。根本式校正公式［14］被驗(yàn)證具有一定的準(zhǔn)確性，故被國(guó)際上所接受并廣泛采用，公式如下：

式中：?1為排水量的縱傾第1項(xiàng)校正值，t；TC為校正后的吃水差，m；XF為船舶漂心距船體中心的距離，m；TPC為拱陷校正后每厘米吃水噸數(shù)，t/cm；?2為排水量的縱傾第2項(xiàng)校正值，t；dmdz為縱傾力矩變化率，t/cm。

經(jīng)過(guò)縱傾修正后的船舶的排水量為

式中：?0為平均吃水處的相應(yīng)排水量，t；?修正為經(jīng)校正后的排水量，t。

5.3.2 排水量的港水密度校正

船舶所處水域港水密度不同時(shí)，只要船舶載荷不變，則排水量保持不變，但是船舶的排水體積以及船舶吃水會(huì)隨港水密度的不同而發(fā)生變化。因此，當(dāng)船舶處于不同密度的港水時(shí)，其排水量必須經(jīng)港水密度校正，校正公式為

式中：?為港水密度校正后的排水量，t；ρ為船舶停泊海區(qū)海水的密度，g/cm3；ρ0為標(biāo)準(zhǔn)密度，一般取 ρ=1.025 g/cm3。

6 雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量船舶吃水的應(yīng)用

2017年4～7月，在舟山老塘山港區(qū)，對(duì)在此靠港卸貨的15船次國(guó)際船舶就其左側(cè)中間水尺安排了2組工作人員（一組手持雷達(dá)觀測(cè)器，另一組乘坐拖輪目測(cè)水尺）同時(shí)進(jìn)行比對(duì)測(cè)量，目的是為了驗(yàn)證雷達(dá)水尺檢測(cè)器的準(zhǔn)確性及可靠性。為節(jié)約時(shí)間且使其具有代表性，在試驗(yàn)過(guò)程中，盡可能選擇足夠多的船舶，且選擇對(duì)水尺計(jì)重影響最大的中間水尺讀數(shù)作為試驗(yàn)對(duì)象。試驗(yàn)開(kāi)始前，安排工作人員用特制三腳架裝置固定雷達(dá)傳感器于甲板線的起始位置，每次雷達(dá)實(shí)際測(cè)量時(shí)間為300 s，計(jì)算有效數(shù)據(jù)的時(shí)間段控制在210～260 s之間，在用雷達(dá)觀測(cè)器檢測(cè)的同時(shí)，安排另一具有操作水尺計(jì)重資質(zhì)的資深工作人員乘坐小船對(duì)船舶外擋中間水尺進(jìn)行鑒定。目測(cè)水尺精度公制為0.01 m［13］，雷達(dá)則為 0.001 m［15］。采用 2 種方法得到的結(jié)果如表1所示。

表1 雷達(dá)測(cè)量船舶吃水與人工目測(cè)方法數(shù)據(jù)比對(duì)Table 1 Data comparison between radar survey and manual visual method

雷達(dá)檢視水尺值較目測(cè)方式的差異率E為

式中：F為雷達(dá)檢視水尺值；G為目測(cè)檢視水尺值。

從表1可以看出，15船次國(guó)際船舶雷達(dá)檢視水尺較目測(cè)方式差異范圍在0.001～0.022 m之間，平均差異率為0.028%，符合設(shè)計(jì)之初對(duì)于誤差的預(yù)估值，也符合船舶制表的準(zhǔn)確度在0.1%以內(nèi)且水尺計(jì)重的準(zhǔn)確度在0.5%以內(nèi)［16］的要求。事實(shí)上，現(xiàn)在的雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)可因測(cè)量精度及量程需求而量身選取滿足要求的傳感器，目前在石化行業(yè)使用的傳感器精度遠(yuǎn)高于目測(cè)的精度。此外，本次試驗(yàn)對(duì)15船次國(guó)際船舶的左側(cè)中間水尺進(jìn)行了測(cè)量，同時(shí)依托水尺鑒定行業(yè)的資深專家對(duì)船舶該處水尺進(jìn)行了目測(cè)檢視。經(jīng)過(guò)兩者數(shù)據(jù)的比對(duì)，基本認(rèn)為利用雷達(dá)液位測(cè)距技術(shù)檢測(cè)船舶吃水的方法可靠、準(zhǔn)確。

7 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)目前船舶水尺計(jì)重中采用人工目測(cè)及少部分利用圖像處理技術(shù)檢視船舶吃水存在準(zhǔn)確性差、可靠性不強(qiáng)、工作強(qiáng)度大等問(wèn)題，利用成熟可靠的雷達(dá)液位測(cè)距技術(shù)，以靠港船舶為檢測(cè)對(duì)象，從固定支架、顯示及計(jì)算等部分對(duì)雷達(dá)水尺檢測(cè)裝置進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)，同時(shí)將開(kāi)發(fā)成功的雷達(dá)水尺檢測(cè)裝置投入試驗(yàn)。結(jié)果表明，使用該裝置檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，而且它的投入使用較傳統(tǒng)的乘坐拖輪目測(cè)檢視船舶吃水方法至少可節(jié)省45 min，節(jié)約拖輪租用費(fèi)1 000元/次，可有效促進(jìn)港口船舶的快進(jìn)快出，提高碼頭利用率，推動(dòng)地方港口經(jīng)濟(jì)更好發(fā)展。

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Application of ranging technique of radar level meter for draft survey

SHEN Yijun1，LI Bo2，WANG Penghao2
1 Zhoushan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Zhoushan 316000，China
2 College of Marine Science and Technology，Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316004，China

［Objectives］This paper aims to solve the problems of the high subjectivity and low accuracy and efficiency of draft surveying relying on human visual inspection.［Methods］Radar-level oil and liquid measurement technology products are widely used in the petrochemical industry.A device is developed that uses radar to survey the draft of a boat，designed with data series optimization formulae to ensure that the data results are true and correct.At the same time，a test is designed to prove the accuracy of the results.［Results］According to the conditions of the ship，the device is composed of a radar sensor，triangular bracket and display，and is put to use in the test.［Conclusions］With 15 vessels as the research objects，the comparison experiment shows a difference in range between 0.001-0.022 meters，with an average difference rate of 0.028%，which meets the requirements for ship draft survey accuracy.

radar level meter；ship draft；draft survey

U693.4

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2017.06.020

http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1755.TJ.20171128.1108.020.html期刊網(wǎng)址：www.ship-research.com

沈益駿，李博，王鵬皓.雷達(dá)液位計(jì)測(cè)距技術(shù)在船舶水尺計(jì)重中的應(yīng)用［J］.中國(guó)艦船研究，2017，12（6）：134-140.

SHEN Y J，LI B，WANG P H.Application of ranging technique of radar level meter for draft survey［J］.Chinese Journal of Ship Research，2017，12（6）：134-140.

2017-07-23 < class="emphasis_bold"> 網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：

時(shí)間：2017-11-28 11:08

沈益駿，男，1982年生，工程師。研究方向：進(jìn)口大宗散貨檢驗(yàn)鑒定。

E-mail：240917869@qq.com

李博（通信作者），男，1985年生，博士，副教授。研究方向：海洋數(shù)值模擬。

E-mail：269671379@qq.com