防汛船船体安全预警系统应用研究

防汛船船体安全预警系统应用研究

开封黄河河务局  王丽霞 王晓霞 王晓杰

提要：为保证人员安全、减小财产损失特研制防汛船船体安全预警系统，以便及早采取预防或补救措施。该预警系统通过对船体容易撞击的部位装上压力传感器，对不同部位传感器分别统计、编号。传感器安装在船体钢板内侧，用以测量钢板承受外力作用下的应力变形，传感器采用压阻式压力传感器。在船体受到撞击或碰撞后，钢板濒临破坏前，由终端设备向船员发出报警信号并标明具体部位，船员在收到讯息后便能迅速采取措施保证船只安全。

关键词：防汛船  传感器  压力  安全

1.概况

我局目前有3艘防汛船，均为1977投入使用，船只设计使用年限为15年，现已超期服役16年。船只整体状况较差，存在较大安全隐患，尤其船体钢板严重锈蚀，最薄处仅为4mm，在执行水上抢险、迁安救护、凌汛期间极易发生船体漏洞。为了保证人员安全、减小财产损失特研制防汛船船体安全预警系统——船只撞击报警器，以便及早采取预防或补救措施。

对船体容易撞击的部位装上压力传感器，对不同部位传感器分别统计、编号。传感器安装在船体钢板内侧，用以测量钢板承受外力作用下的应力变形，传感器采用压阻式压力传感器。在船体受到撞击或碰撞后，钢板濒临破坏前，由终端设备向船员发出报警信号并标明具体部位，船员在收到讯息后便能迅速采取措施保证船只安全。

二、技术原理

1、应变片压力传感器原理与应用

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控等众多行业。

力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

压阻式压力传感器的主要由电阻应变片元件组成。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU）显示或执行机构。

在船只容易受到撞击的部位分别装上压力传感器，当一个或多个传感器遭到碰撞时，将压力信号转换成电信号，各路电信号经电路放大器分别放大后，根据实际测验结果和需要调整比较器的阀值，当撞击强度超过一定的压力后，比较器有一正信号输出，将该信号经过信号处理器处理后，可经识别是来来自哪个部位的信号，再经过电路放大器将信号放大，从而驱动喇叭进行报警，并由数码管显示撞击部位的信号编码-即确定船只的撞击部位，电源的作用是为整个电路系统供电。

2、选用传感器注意事项

a压力传感器的应用技术:由于该传感器装在船只的底部且撞击时的压力很大，因此在选用器件时即要考虑到安装方便，更要注意传感器的量程及使用条件(尤其要防水)。

b小信号电路放大器:最好选用对数放大器，以便使电路不易饱和，对小信号又有足够的放大量。因为是弱信号放大，因此更应注意电路的干扰问题。

c信号处理器:信号处理器的作用是对各个比较器的输入信号进行识别、编码、确定发生故障的部位，进而进行报警。

d数字信号放大器的其作用是进行功率放大，以驱动喇叭工作的数码管显示。

e系统测量技术：在各部件工作正常的情况下，系统联试技术十分关键，电路的匹配，压力传感器阀值大小的确定等都要根椐实际测量结果来确定，只有这样才能满足实际工用需要。

三、技术创新点

该套安全预警系统是通过在船体不同部位安装压力传感器，在船只控制台按照控制终端设备，能够快速准确的监测到船体破坏、变形，做到防患于未然，使船只安全性得到提高。

四、推广应用情况

该套安全预警系统今年年初已在我局船只上安装应用，并取得了较好的效果。

五、社会效益和经济效益

当船只在河道中航行经常会遇到树桩等漂浮物或凌汛期间浮冰的撞击，或在靠近丁坝抢险时，坝体根石探测不明时船体易撞击到水下根石。因船体钢板已严重锈蚀，当受到较大的撞击力时会产生漏洞。03.8蔡集抢险期间船体碰撞出多个漏洞，给船只及人员安全带来极大威胁。通过在船体容易撞击的部位钢板内侧分别装上压力传感器，用以测量钢板承受外力作用下的应力变形，在钢板濒临破坏前，由终端设备向船员发出报警信号并标明具体部位，船员在收到讯息后便能迅速采取措施保证船只安全。