船身稳定平衡系统及平衡方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910369498.1 (22)申请日 2019.05.06 (71)申请人 河海大学文天学院 地址 243000 安徽省马鞍山市霍里山大道 333号 (72)发明人 裴宇喆朱昌平徐乐查志扬 罗钰霞汪屹周宇赫 (74)专利代理机构 常州市科谊专利代理事务所 32225 代理人 孙彬 (51)Int.Cl. B63B 39/14(2006.01) B63B 39/03(2006.01) (54)发明名称 船身稳定平衡系统及平衡方法 (57)摘要 本发明涉及船身技术应用领域， 。

2、具体为一种 船身稳定平衡系统及其平衡方法， 其中船身稳定 平衡系统包括： 控制模块， 与控制模块电性连接 角度传感器、 报警装置和平衡装置； 所述角度传 感器适于检测船身倾斜的角度； 当船身倾斜的角 度大于第一预设角度时， 控制模块控制报警装置 发出报警信息； 当船身倾斜的角度大于第二预设 角度时， 控制模块控制平衡装置减小船身倾斜的 角度， 以防止因船舶倾斜而发生侧翻事故的发 生。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 110077549 A 2019.08.02 CN 110077549 A 1.一种船身稳定平衡系统， 其特征在于， 包括： 控制模块， 与控制模块电性连接角度传感器、。

3、 报警装置和平衡装置； 所述角度传感器适于检测船身倾斜的角度； 当船身倾斜的角度大于第一预设角度时， 控制模块控制报警装置发出报警信息； 当船身倾斜的角度大于第二预设角度时， 控制模块控制平衡装置减小船身倾斜的角 度。 2.如权利要求1所述的船身稳定平衡系统， 其特征在于， 所述报警装置包括： 扬声器模块和通讯模块； 所述控制模块适于控制扬声器模块发出声音警报； 所述控制模块适于通过通讯模块向外部终端发送求救信号； 所述报警信息包括： 声音警报和求救信号。 3.如权利要求1所述的船身稳定平衡系统， 其特征在于， 所述船身稳定平衡系统还包括： 与控制模块电性连接的水位传感器； 所述水位传感器适于。

4、检测船舱内部的水位高度。 4.如权利要求3所述的船身稳定平衡系统， 其特征在于， 所述平衡装置包括： 两个平衡机构； 所述平衡机构包括： 进水口、 外进水管道、 内进水管道、 储水仓、 抽水电机、 排水电机、 排 水口、 三通电磁阀、 排水管道和单向电磁阀； 所述外进水管道、 内进水管道和抽水电机均与所述三通电磁阀连接； 所述排水电机和排水管道均与所述单向电磁阀连接； 所述控制模块控制三通电磁阀的相应阀门导通， 以使抽水电机通过外进水管道从进水 口将船身外部的水抽入储水仓中； 所述控制模块控制三通电磁阀的相应阀门导通， 以使抽水电机通过内进水管道将船身 内的水抽入储水仓中； 以及 所述控制模块。

5、控制单向电磁阀导通， 以使排水电机将储水仓中的水通过排水管道从排 水口排出， 即 当船身倾斜的角度大于第二预设角度并且水位传感器未检测到水位时， 船身向水面倾 斜的一侧对应的抽水电机将船身外的水抽入储水仓内， 再通过排水电机将储水仓内的水排 出， 以提供与船身倾斜方向反方向的作用力， 同时船身另一侧对应的抽水电机将船身外的 水抽入该平衡机构的储水仓内， 从而增加船身另一侧的重力， 以减小船身倾斜的角度； 当船身倾斜的角度大于第二预设角度并且水位传感器检测到水位时， 船身向水面倾斜 的一侧对应的抽水电机将船身内的水抽入储水仓内， 再通过排水电机将储水仓内的水排 出， 以提供与船身倾斜方向反方向的。

6、作用力， 同时另一抽水电机将船身外的水抽入该平衡 机构的储水仓内， 从而增加船身另一侧的重力， 以减小船身倾斜的角度。 5.如权利要求1所述的船身稳定平衡系统， 其特征在于， 所述船身稳定平衡系统还包括： 与控制模块电性连接的供能装置； 所述供能装置包括： 太阳能光伏板、 电源管理器和蓄电池； 所述电源管理器同时连接所述太阳能光伏板和蓄电池； 所述太阳能光伏板和蓄电池均适于提供电能； 权利要求书 1/2 页 2 CN 110077549 A 2 所述蓄电池还适于储存太阳能光伏板提供的电能。 6.一种船身稳定平衡方法， 其特征在于， 包括： 当船身倾斜的角度大于第一预设角度时， 发出报警信息； 。

7、以及 当船身倾斜的角度大于第二预设角度时， 通过平衡装置减小船身倾斜的角度。 7.如权利要求6所述的船身稳定平衡方法， 其特征在于， 所述船身稳定平衡方法适于采用如权利要求1-5任一项所述的船身稳定平衡系统实 现。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110077549 A 3 船身稳定平衡系统及平衡方法 技术领域 0001 本发明涉及船身技术应用领域， 具体为一种船身稳定平衡系统及其平衡方法。 背景技术 0002 船作为一种古老而重要的交通工具， 其安全性备受人们关注， 人们一直再提高船 身的安全性。 当船身在遇突发情况导致倾斜时， 需要采取必要的措施来确保船上人员和船 身的安全。 目前的船上。

8、安装有摆锤式倾斜仪， 用于舵手或船长对船身遇到风浪时， 对船身摇 摆的角度进行观测， 只能起到报警作用， 当船身剧烈摇摆或倾斜程度过大会导致侧翻， 如不 能够及时纠正， 就会造成重大水上交通事故。 0003 因此， 基于上述技术问题需要设计一种船身稳定平衡系统及其平衡方法。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种船身稳定平衡系统及其平衡方法。 0005 为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种船身稳定平衡系统包括： 0006 控制模块， 与控制模块电性连接角度传感器、 报警装置和平衡装置； 0007 所述角度传感器适于检测船身倾斜的角度； 0008 当船身倾斜的角度大于第一预设角度时， 控。

9、制模块控制报警装置发出报警信息； 0009 当船身倾斜的角度大于第二预设角度时， 控制模块控制平衡装置减小船身倾斜的 角度。 0010 进一步， 所述报警装置包括： 扬声器模块和通讯模块； 0011 所述控制模块适于控制扬声器模块发出声音警报； 0012 所述控制模块适于通过通讯模块向外部终端发送求救信号； 0013 所述报警信息包括： 声音警报和求救信号。 0014 进一步， 所述船身稳定平衡系统还包括： 与控制模块电性连接的水位传感器； 0015 所述水位传感器适于检测船舱内部的水位高度。 0016 进一步， 所述平衡装置包括： 两个平衡机构； 0017 所述平衡机构包括： 进水口、 外进。

10、水管道、 内进水管道、 储水仓、 抽水电机、 排水电 机、 排水口、 三通电磁阀、 排水管道和单向电磁阀； 0018 所述外进水管道、 内进水管道和抽水电机均与所述三通电磁阀连接； 0019 所述排水电机和排水管道均与所述单向电磁阀连接； 0020 所述控制模块控制三通电磁阀的相应阀门导通， 以使抽水电机通过外进水管道从 进水口将船身外部的水抽入储水仓中； 0021 所述控制模块控制三通电磁阀的相应阀门导通， 以使抽水电机通过内进水管道将 船身内的水抽入储水仓中； 以及 0022 所述控制模块控制单向电磁阀导通， 以使排水电机将储水仓中的水通过排水管道 从排水口排出， 即 说明书 1/5 页 。

11、4 CN 110077549 A 4 0023 当船身倾斜的角度大于第二预设角度并且水位传感器未检测到水位时， 船身向水 面倾斜的一侧对应的抽水电机将船身外的水抽入储水仓内， 再通过排水电机将储水仓内的 水排出， 以提供与船身倾斜方向反方向的作用力， 同时船身另一侧对应的抽水电机将船身 外的水抽入该平衡机构的储水仓内， 从而增加船身另一侧的重力， 以减小船身倾斜的角度； 0024 当船身倾斜的角度大于第二预设角度并且水位传感器检测到水位时， 船身向水面 倾斜的一侧对应的抽水电机将船身内的水抽入储水仓内， 再通过排水电机将储水仓内的水 排出， 以提供与船身倾斜方向反方向的作用力， 同时另一抽水电。

12、机将船身外的水抽入该平 衡机构的储水仓内， 从而增加船身另一侧的重力， 以减小船身倾斜的角度。 0025 进一步， 所述船身稳定平衡系统还包括： 与控制模块电性连接的供能装置； 0026 所述供能装置包括： 太阳能光伏板、 电源管理器和蓄电池； 0027 所述电源管理器同时连接所述太阳能光伏板和蓄电池； 0028 所述太阳能光伏板和蓄电池均适于提供电能； 0029 所述蓄电池还适于储存太阳能光伏板提供的电能。 0030 另一方面， 本发明还提供一种船身稳定平衡方法包括： 0031 当船身倾斜的角度大于第一预设角度时， 发出报警信息； 以及 0032 当船身倾斜的角度大于第二预设角度时， 通过平。

13、衡装置减小船身倾斜的角度。 0033 进一步， 所述船身稳定平衡方法适于采用上述的船身稳定平衡系统实现。 0034 本发明的有益效果是， 本发明通过控制模块， 与控制模块电性连接角度传感器、 报 警装置和平衡装置； 所述角度传感器适于检测船身倾斜的角度； 当船身倾斜的角度大于第 一预设角度时， 控制模块控制报警装置发出报警信息； 当船身倾斜的角度大于第二预设角 度时， 控制模块控制平衡装置减小船身倾斜的角度， 以防止因船舶倾斜而发生侧翻事故的 发生。 附图说明 0035 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0036 图1是本发明所涉及的船身稳定平衡系统的原理框图； 0037 图2是本发明。

14、所涉及的船身稳定平衡系统的结构示意图； 0038 图3是本发明所涉及的平衡装置的结构示意图。 0039 图中： 0040 1为控制模块； 0041 2为角度传感器； 0042 3为报警装置、 301为扬声器模块、 302为通讯模块； 0043 4为平衡装置、 401为进水口、 402为外进水管道、 403为内进水管道、 404为储水仓、 405为抽水电机、 406为排水电机、 407为排水口、 408为三通电磁阀、 409为排水管道、 410为单 向电磁阀； 0044 5为水位传感器； 0045 6为供能装置、 601为太阳能光伏板、 602为蓄电池、 603为电源管理器。 说明书 2/5 页。

15、 5 CN 110077549 A 5 具体实施方式 0046 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。 这些附图均为简化的示意图， 仅以 示意方式说明本发明的基本结构， 因此其仅显示与本发明有关的构成。 0047 实施例1 0048 图1是本发明所涉及的船身稳定平衡系统的原理框图。 0049 图2是本发明所涉及的船身稳定平衡系统的结构示意图。 0050 如图1和图2所示， 本实施例提供了一种船身稳定平衡系统包括： 控制模块1， 与控 制模块1电性连接角度传感器2、 报警装置3和平衡装置4； 所述控制模块1可以但不限于采用 高性能、 低能耗单片机STM32F103， 其使用3.3V直流电压进行。

16、供电； 所述角度传感器2可以但 不限于采用GY-521(MPU-6050)模块， 供电电压为3到5V， 采用标准IIC通信协议； 所述角度传 感器2适于检测船身倾斜的角度； 所述控制模块1可以安装在船身的内部； 所述角度传感器2 可以安装在船身内部， 且靠近船头处； 所述平衡装置4可以安装在船身的内部， 且靠近船身 的底部； 当船身倾斜的角度大于第一预设角度时(第一预设角度可以但不限于是20度)， 控 制模块1控制报警装置3发出报警信息(即控制扬声器模块301发出声音警报， 以及通过通讯 模块302向外部终端发送求救信号)； 当船身倾斜的角度大于第二预设角度时(第二预设角 度可以但不限于是45。

17、度)， 控制模块1控制平衡装置4减小船身倾斜的角度； 通过角度传感器 2实时检测船身倾斜的角度， 极大的缩短了对突发情况(如船身倾斜的角度过大造成船身倾 覆)来临时的处理时间。 0051 在本实施例中， 所述报警装置3包括： 扬声器模块301和通讯模块302； 所述通讯模 块302可以但不限于采用GSM模块； 所述控制模块1适于控制扬声器模块301发出声音警报， 以提醒船员； 所述扬声器模块301可以是两个， 均安装在船身上， 且分别靠近船头和船尾处； 所述控制模块1适于通过通讯模块302向外部终端(如警方持有的手机、 电话等)发送求救信 号， 即通过GSM模块以短信或者电话的形式向警方报警；。

18、 所述报警信息包括： 声音警报和求 救信号； 通过通讯模块302向警方报警可以给予救援最佳时机。 0052 在本实施例中， 所述船身稳定平衡系统还包括： 与控制模块1电性连接的水位传感 器5； 所述水位传感器5可以采用DC3-5V供电； 所述水位传感器5安装在船身内部， 且靠近船 身的底部所述水位传感器5适于检测船舱内部的水位高度。 0053 图3是本发明所涉及的平衡装置的结构示意图。 0054 如图3所示， 在本实施例中， 所述平衡装置4包括： 两个平衡机构； 两个平衡机构对 称设置； 所述平衡机构包括： 进水口401、 外进水管道402、 内进水管道403、 储水仓404、 抽水 电机40。

19、5、 排水电机406、 排水口407、 三通电磁阀408、 排水管道409和单向电磁阀410； 所述三 通电磁阀408的第一路连接抽水电机405， 第二路通过外进水管道402连接进水口401， 第三 路连接内进水管道403； 所述外进水管道402、 内进水管道403和抽水电机405均与所述三通 电磁阀408连接； 所述排水电机406和排水管道409均与所述单向电磁阀410连接； 所述控制 模块1控制三通电磁阀408的相应阀门导通(第一路和第二路导通)， 以使抽水电机405通过 外进水管道402从进水口401将船身外部的水抽入储水仓404中； 所述控制模块1控制三通电 磁阀408的相应阀门导通(。

20、第一路和第三路导通)， 以使抽水电机405通过内进水管道403将 船身内的水抽入储水仓404中； 以及所述控制模块1控制单向电磁阀410导通， 以使排水电机 406将储水仓404中的水通过排水管道409从排水口407排出， 即 说明书 3/5 页 6 CN 110077549 A 6 0055 当船身倾斜的角度大于第二预设角度并且水位传感器5未检测到水位时(船身内 未进水)， 船身向水面倾斜的一侧对应的抽水电机405将船身外的水抽入储水仓404内(例 如， 以船身前进的方向为前， 船身向左侧倾斜时， 与船身左侧对应的抽水电机405将船身外 的水抽入储水仓404内)， 再通过排水电机406将储水。

21、仓404内的水排出， 以提供与船身倾斜 方向反方向的作用力(当船身向左倾斜时， 排水电机406将储水仓404内的水排出， 以提供向 右的反作用力)， 同时船身另一侧对应的抽水电机405将船身外的水抽入该平衡机构的储水 仓404内， 从而增加船身另一侧的重力， 以减小船身倾斜的角度； 0056 当船身倾斜的角度大于第二预设角度并且水位传感器5检测到水位时(即船身内 进水)， 船身向水面倾斜的一侧对应的抽水电机405将船身内的水抽入储水仓404内， 再通过 排水电机406将储水仓404内的水排出， 以提供与船身倾斜方向反方向的作用力， 同时另一 抽水电机405将船身外的水抽入该平衡机构的储水仓40。

22、4内， 从而增加船身另一侧的重力， 以减小船身倾斜的角度； 与船身倾斜方向反方向的作用力与船身另一侧增加的重力之和等 于船身向一侧倾斜所受的力； 通过与船身倾斜方向反方向的作用力与船身另一侧增加的重 力使船身倾斜的角度减小， 以减缓船身倾覆的速度， 或避免船身倾覆。 0057 在本实施例中， 所述船身稳定平衡系统还包括： 与控制模块1电性连接的供能装置 6； 所述供能装置6包括： 太阳能光伏板601、 电源管理器603和蓄电池602； 所述太阳能光伏板 601可以安装在船身的顶部； 所述电源管理器603和蓄电池602均可以安装在船身的内部； 所 述电源管理器603同时连接所述太阳能光伏板601。

23、和蓄电池602； 所述太阳能光伏板601和蓄 电池602均适于提供电能； 所述蓄电池602还适于储存太阳能光伏板601提供的电能； 当太阳 光照充足时， 太阳能光伏板601向各用电设备(即控制模块1、 角度传感器2、 报警装置3、 平衡 装置4和水位传感器5)供电， 并给蓄电池602充电； 当太阳光照较弱时或夜晚时， 蓄电池602 向各用电设备供电； 通过太阳能光伏板601和蓄电池602的供电可以使船身稳定平衡系统适 应复杂多变的环境。 0058 实施例2 0059 在实施例1的基础上， 本实施例2还提供一种船身稳定平衡方法包括： 当船身倾斜 的角度大于第一预设角度时， 发出报警信息； 以及当。

24、船身倾斜的角度大于第二预设角度时， 通过平衡装置4减小船身倾斜的角度。 0060 在本实施例中， 所述船身稳定平衡方法适于采用实施例1所述的船身稳定平衡系 统实现。 0061 综上所述， 本发明通过控制模块1， 与控制模块1电性连接角度传感器2、 报警装置3 和平衡装置4； 所述角度传感器2适于检测船身倾斜的角度； 当船身倾斜的角度大于第一预 设角度时， 控制模块1控制报警装置3发出报警信息； 当船身倾斜的角度大于第二预设角度 时， 控制模块1控制平衡装置4减小船身倾斜的角度， 以防止因船舶倾斜而发生侧翻事故的 发生。 0062 通过角度传感器2实时检测船身倾斜的角度， 极大的缩短了对突发情况。

25、如船身倾 斜的角度过大造成船身倾覆来临时的处理时间； 通过通讯模块302向警方报警可以给予救 援最佳时机； 通过与船身倾斜方向反方向的作用力与船身另一侧增加的重力使船身倾斜的 角度减小， 以减缓船身倾覆的速度， 或避免船身倾覆。 0063 以上述依据本发明的理想实施例为启示， 通过上述的说明内容， 相关工作人员完 说明书 4/5 页 7 CN 110077549 A 7 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内， 进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容， 必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 说明书 5/5 页 8 CN 110077549 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 110077549 A 9 图3 说明书附图 2/2 页 10 CN 110077549 A 10 。