1、本科毕业论文（20届）提高散货船水尺计量精度的研究所在学院专业班级航海技术学生姓名学号指导教师职称完成日期年月目录0引言11散货船水尺计量概述111基本原理112实际操作步骤2121测定有关原始数据2122计算船舶最终平均吃水2123求取船舶排水量3124求取船舶排水量和装（卸）货重量32误差分类及原因421分类422产生原因43提高水尺计量精度的具体措施431正确量取海水密度432看准水尺533准确计算压载水量6331压载水测定6332压载水校正与计算634测量结果的修正8341中拱或中垂状态的修正8342水尺标志偏离的修正8343纵倾的修正935使用常数和数理方法对水尺计量结果进行复核94
2、新技术应用及分析1041压力传感器1042电子水尺1043超声波测量1044激光测量1145基于视频的船舶吃水线检测方法115结束语12致谢错误未定义书签。参考文献133摘要本文从散货船水尺计量的基本原理着手，结合实际工作中水尺计量的操作步骤，总结出影响水尺计量精度的主要误差，分为粗差，系统误差和随机误差三种。针对以上误差，对实际的操作提出详细的建议，并通过科学合理的计算公式，计算机的准确运算以及常数和运用数理方法对散货船水尺计量结果的复核，达到提高散货船水尺计量精度的目的。论文同时还会列举几项在水尺计量方面的先进技术和方法，并阐述笔者从中得到的启示。关键词水尺计量；误差；散货船ABSTRAC
3、TFIRST，THISARTICLEELABORATESTHEBASICPRINCIPLESOFDRAFTSURVEY,ANDCOMBINESSTEPSOFDRAFTSURVEYINPRACTICALWORKTHESECONDPARTOFARTICLESUMSUPTHEMAINERRORSOFDRAFTSURVEY,ANDDIVIDESTHEMINTOGROSSERRORS,SYSTEMATICERRORSANDRANDOMERRORSTOREDUCETHEABOVEERRORS,SCIENTIFICANDRATIONALCALCULATIONANDTHECONSTANTUSEOFMATHEM
4、ATICALMETHODSMUSTBEUSEDTOREVIEWTHERESULTSOFDRAFTSURVEYINTHETHIRDPARTOFARTICLE,MANYPRACTICALADVICESAREGIVENTOIMPROVETHEMEASUREMENTACCURACYOFDRAFTSURVEYOFBULKCARRIERSATTHEENDOFARTICLE,SEVERALADVANCEDTECHNOLOGIESANDMETHODSOFDRAFTSURVEYARELISTEDANDTHEINSPIRATIONSAUTHORDERIVEDAREDESCRIBEDKEYWORDSDRAFTSUR
5、VEYERRORSBULKCARRIERS10引言水尺计重是根据“阿基米德定律”原理，求出船舶装（卸）货前后排开水的体积，进而得到装（卸货）重量的一种计量方法。常常被应用于价值较低、不易用衡器计量的大宗海运散装固体货物的计重。它操作简便、节省费用，并具有一定的科学性和准确性，其计重结果可以作为商品的交接结算、处理索赔、计算运费和通关计税等的依据，为国际贸易和运输部门所乐于采取。因此,水尺计量在船舶大宗散货运输中占有统治地位，随着国际贸易日趋频繁和船舶的不断大型化，各方对水尺计量精确度要求越来越高。因此，对于如何提高散货船水尺计量精度的研究也越来越重要。长期以来对于散货船水尺计量精度的研究很多，
6、提出了很多在实际工作中作用很大的方法。同时，大量的电子计算、传感技术也被应用于实际工作中，水尺计量精度有利很大提高。系统地控制计量误差应从水尺计量的基本原理出发，采用科学的数学方法进行修正，同时要尽量减小人为因素的影响。在实际工作中要不断熟练操作步骤，使用科学的计算方法，才能更快更准确的完成水尺计量工作，减少因此而产生的纠纷，促进散货船运输的繁荣。1散货船水尺计量概述11基本原理所谓水尺，即船舶的吃水标志（DRAFTMARK），它绘在船首、船尾及船中两侧船壳上，俗称六面水尺。船舶水尺标志有公制和英制两种形式，如采用公制，用阿拉伯数字标绘每个数字的高度为10CM，上下两字的间距也是10CM；如采
7、用英制，用罗马数字标绘。每个数字高度为6IN，上下数字间距也是6IN。读取时以数字下缘为准，即如水线刚好达到数字下缘,此数字即为船舶吃水的读数。如图1所示【1】图1船舶水尺标志在船舶设计中往往根据船舶的型值表计算出静水力曲线，包括排水量曲线和漂心纵向位置曲线等每一水线高对应一个此水线时的排水量和漂心纵向值等，根据排水量曲线计算出载重表尺。水尺计重就是根据船舶装卸货前后所观测的吃水，分别求得其平均吃水，然后查载重表尺（实际吃水）或静水力曲线图（型吃水），得出装卸前后船舶载重量或排水量，将这两个载晕量或排水量的差值减去或加上在装卸过程中船上油、水等储备品的变动量，从而得出船舶装卸货物的重量。水尺计
8、量的计算公式为AAFFQGG公式中Q为装（卸）或货重量；A、F分别为装（卸）货前、后的船舶排水量；GA、GF分别为装（卸）货前、后的油水和其他储备品的重量。应用此公式和方法计算装卸货重量所需测量数据少，简化手续、省时省力，较高能利用已有的船舶资86421M2M10CM10CM10M11M12M13M公制6IN6IN3FT0IN3FT6IN4FT0IN4FT6IN英制2料，节省工作量、测量计算工作时间且误差相对其他方法较小。12实际操作步骤121测定有关原始数据根据水尺计量的计算公式，为减小水尺检量的误差，需精确测量以下几项原始数据船舶六面吃水；港内水密度；压载水数量及淡水数量；燃油存量。122
9、计算船舶最终平均吃水根据上一步测定得到的船舶六面吃水可以求得船舶平均吃水，具体计算步骤如下计算左右舷平均吃水及船舶吃水差【2】首吃水/2FFPFSDDD尾吃水/2AAPASDDD船中吃水/2PSDDD吃水差FATDD对船舶首尾吃水作垂线修正（当船舶吃水差的绝对值|T|1OM时，应同时进行一次修正和二次修正。求取港水密度修正后的排水量11025为实际测量得到的港内水密度；1为经修正后的船舶排水量。124求取船舶排水量和装（卸）货重量利用上面几个步骤所测数据，可按以下步骤求得装（卸）货重量。1依次利用前面各步骤算出装（卸）货前排水量A和装（卸）货后排水量F；2算出装（卸）货前油水等储量GA和装（卸
10、）货后油水等储量GF；3利用下公式计算装（卸）货重量Q。TLBP尾垂线首垂线WW1BLALFLL1AEDCFXFC3船中4AAFFQGG2误差分类及原因21分类散货船水尺计量在实际操作过程中会由于天气条件，船舶条件，测量工具和人为因素等多方面限制，产生较多的误差，大致分类如表1【4】。表1误差分类和分析粗差系统误差随机误差原因操作者的明显错误、有关表格明显错误或常数明显不符等有关仪器、计算公式和需查取的资料等存在固定误差由于工作人员或者测量环境的不确定性因素引起举例看错水尺标志、量错油水或漏量油水舱、查错有关表格船上载重线表尺，压载舱舱容表的微小误差，水尺标志的误差，密度计刻度误差，空船重量的
11、误差等看不准水尺的误差，各种排水量修正的误差，油水测量误差、查表的误差，密度计取整的误差，计算过程中的取整误差等消除办法1重新审核水尺检验的过程2用数据处理方法去除水尺检验中采用两次水尺检验算得排水量的变化，加上非货量的变化即求得货量，此情况下观测系统误差已基本被抵消数理方法对测量结果的复核22产生原因引起散货船水尺计量误差的因素很多，如船舶拱陷变形、定量备料更动、港水风浪，计算包括量取、由于纵横倾修正计算的误差及压载水舱舱容表格不准确的误差，海水、压载水密度的测定的误差等等。由于上述原因，根据国际惯例，规定水尺计重的允许误差为05。为减少误差，要求由于装卸货物而引起船舶吃水线的变化必须在1米
12、以上，或至少装卸货物1000公吨以上，还要求承运船舶必须具备水尺计重的条件即船舶的艏舯艉水尺标记和载重线标记的字迹必须清晰正规，刻度正确无误；具备船舶正确而有效的图表，包括排水量表或载重量表，静水力曲线图或可供排水量纵倾校正的图表，水油舱计量表及纵倾校正表，船型图或可供船艏艉水尺纵倾校正的有关图表【5】。各项原因中，在实际工作中影响最大的主要有海水密度测量不够准确，水尺读数不准、压载水测量不够精确、测量结果缺少科学的修正和一些随机误差。只有在测量和计算的每个环节都严格把关，并进行必要修正和核查，才能达到国际大多数出入境检验检疫机构对水尺计重误差的规定。3提高水尺计量精度的具体措施针对上文提及的
13、主要影响散货船水尺计量精度的诸多因素，在实际操作和计算中应从正确量取海水密度，看准水尺，准确计算压载水，测量结果的修正和计量结果的核查这五方面着手。31正确量取海水密度由于不同港口，同一港口不同时间的水密度都不相同，所以每次进行水尺计量都要对港内水密度进行准确测量，应注意的主要有以下几项51正确选用密度计。现有两类航海用海水比重计载重线比重计和水尺比重计，都是比重测量工具，但用途不同。载重线比重计用于决定给定水线船舶的排水量，是否符合66年国际载重线公约的要求，在少数情况下应进行温度效正。水尺计量比重计用于决定船舶的视重量空气中重量，由此计算商业上使用的重量或者船上液体货物的视密度。这种比重计
14、不需要进行温度改正，不能用作确定载重线是否符合载重线公约的要求。在通常的航海实践中两种比重计的差值约为0002。忽略温度改正时，通常为水尺检验比重计加上这项改正等于载重线比重计测量的密度。大多数航海比重计都有标志显示其类型，载重线比重计通常标注有RD或SPGR和两个标准温度T1和T2。水尺计量比重计通常标注有KG/L和温度T。2使用恰当工具取得适当深度的海水样品。应取船中外档吃水1/2深的水样测量，或1/3深的水样和2/3深的水样测量后取平均。特别是对河口港，附近有河流汇入或刚下雨港口，表层水密度和深层水密度有可能相去甚远。如使用从下面进水的海水取样桶结果会更理想些。3读取密度时应平视密度计刻
15、度，并考虑水的表面张力影响，以新月形水面的中间为准。4定期送岸校正来消除比重计器差。假如条件不够，可以考虑在有机会时以上船检验师手中那些有检验证明的密度计作为参考校正。或者使用该密度计测量其上标明的标准温度的淡水来效正【6】。32看准水尺看准水尺对于提高水尺检验精度很重要。没风没浪时，只要注意分清每个数字不同部位代表的高度就可以了；有风浪时，应长时间尽量平视水尺标志，选择船正浮的那一瞬间看，或波浪上下波动最小时取上下值平均而得。但实际上风浪较大时，还是感到很困难易产生巨大误差。由总平均水尺和六面水尺的关系知道船中水尺最重要，只要船中水尺准确，首尾水尺差不多就不会有太大误差。浪大时总有一舷至少一
16、个船中水尺风浪稍小一点，看起来比较准确。根据这个水尺，加上一些小设备来测量两舷吃水差，就可以得到一个很准确的另一舷船中水尺了。根据船中两舷吃水差，也可按比例求出首尾风浪较大另一舷水尺。方法一选一条合适长度的透明塑料管，两头开口，一头系上绳子在水尺上方的舷侧系牢，另一头系上重物。提前十几分钟将其放入水中，保证塑料管一半在水中。这样由于是海水缓慢进入塑料管内，管中的液面高度就反映了滤去波浪影响的海面实际高度。人从引水梯或软梯下去，坐在梯子接近水面横档上，脚蹬船壳将塑料管贴在水尺标志上即可准确读取水尺。在澳大利亚有人将油桶从中破开，去底，用绳子吊半个油桶下水围住船中水尺标志，也能大大将风浪影响减少，
17、道理是一样的。根据塑料管上所标最小刻度，一般为MM。所以精度可达01MM。方法二利用连通器的原理，铺一根透明塑料软管，中间加水，两头至船中左右两舷水尺上方。管中液面离甲板的高度差就可以反映船体横倾情况。由于船体不绝对对称，管中液面离甲板高度差就不完全等于两舷吃水差。看准两舷水尺算出两舷吃水差A，记下当时的管中液面离甲板高度差B，就可以知道船体正浮时两舷管中液面离甲板的高度差CA一B。平时工作中只要根据C和实际的两舷管中液面离甲板的高度差D，就可以知道两舷吃水差为D一C。一般船C有1到2CM。这种方法较精确，其本身的误差小于1CM。方法三根据船上倾斜仪的原理，放大制作一可显示船体横倾多少公分的倾
18、斜仪。在墙上钉一钉子，悬一下挂重物的细线，在钉子正下方船宽B20的地方，横向放一直尺并固定在墙上。当船体横倾时，细线看上去好像向同侧倾斜，其角度和船体倾斜的角度一致。D为船中吃水差，C为重物偏离平衡位置的距离，如图4所示【7】。SINDBCB20，D20C即实际的左右吃水差为2CM时，尺上细线偏离一毫米。反过来，尺上细线每偏一毫米，左右吃水差为2CM。看准两舷水尺的情况下，找到细线船正浮时在直尺上6的位置，并刻记下。知道细线平衡位置之后，根据细线偏离平衡位置的距离算出两舷吃水差D。这种装置可准确知道2CM左右的吃水差。方法一最为准确，而且能看两舷船中的水尺，但方法二和方法三在大型船舶进出水尺受
19、限的港口时，对于保证船体正平能发挥巨大作用。图4倾斜仪工作原理33准确计算压载水量在散货船水尺计量中，压载水的测定、校正和计算是一项非常重要的工作，它是指通过对各舱压载水的深度测量，根据船舶的有关资料进行校正与计算，得出全船压载水的总重量，作为计算船舶常数和所载货物重量的重要依据。压载水的数据准确与否将直接影响船舶常数测算的准确度以及全船货运交接数据的误差大小。下文将简要介绍其工作步骤。331压载水测定计量人员应会同船方逐舱测定压载水的深度。测定前，首先向船方了解水舱数量及名称，必要时可通过容积图来核实，以防漏测。测量前首先检查船方提供的测量工具尤其是绳尺是否标准，船方制作的工具标准与否将直接
20、影响测量结果。如发现有工具不标准的情况，需要立即予以更换。测量时，当尺锤接近舱底时，应减慢放尺速度，当感觉尺锤触及舱底时，应注意绳尺或钢卷尺不能弯曲，以免影响测深的准确性。若尺上水痕不清，应擦干并抹上白粉或试水膏再次观测。测量时应认真细致，逐舱测深，并做好测深记录。需要特别注意的是，顶边舱的舱面由于露天甲板形成弧形和倾斜形，其测量管又安装在船体两侧的位量，因此即使舱内的压载水从测量管溢出也不能简单作为满舱处理，仍应按实测深度结合校正计量【8】。332压载水校正与计算当船舶处于纵倾或横倾状态时，压载舱液面与船舶的水线平行，压载水也呈现纵倾或横倾状态，由于水舱的测量管大都不在舱的中间部位，故此时从
21、测量管村所测得的水深并不真实，应根据船舶的压载水资料进行修正，以求得准确的容量。通常船舶的压载水资料有以下3种情况【9】3321有舱容表且有纵倾修正对于有纵倾修正的舱容表，根据测得的水深和船舶纵倾值，可直接查表得到各舱的压载水容量。查表CB/207方法如下船舶的各种压载水舱都有容量表或计量表，它们表示与每一深度对应的容量或重量。除平浮状态下的容量外，大多数还标制出各种纵倾程度的校正曲线。在计算压载水储存量时，一般是根据所测水深结合当时船舶纵倾程度（前后吃水差），从上述图表中查出相应的容量或重量，尾数可保留一位小数。有些船舶没有正规图表，只有自制水舱计量表，应审查其与船舶容积图上的容积是否相符如
22、果相符，可予使用。船方提供自制水舱校正表时，可按管线分布图或泵浦图上测量管与舱壁的距离以及舱长进行测算核对；若无管线分布图或泵浦图，可按船图所载水舱的长度，对照舱口、舱壁位置或肋码号码，测定测量管至舱壁的距离（亦可实际测量舱壁与测量管的距离）进行计算核对。有些压载舱的容量表上深度为0时，还标有数值，即压载水的呆存量。如数值不大，可按表上所列数值计算，若数值较大则须向船方查明原因，或下舱查看是否相符。查看压载水表时，应分清表中数字是容量还是重量，压载水是海水还是淡水。压载水总重量低于500T时，可按泵进压舱水区域的水密度进行校正，或按海水、淡水的标准密度计算；压载水总重量低于500T时，须取样测
23、定实际密度予以校正。校正公式2/CWW式中WC为密度校正后的重量；W为标准密度下的重量；2为压载水的密度；为制表密度。3322有舱容表但无纵倾修正若舱容表中无纵倾修正数据，主要有以下几种测算方法（1）泵满压载水，使所有压载舱满舱，无需校正；（2）调平吃水，使船舶前后、左右吃水相同，无需校正；（3）排空压载水；（4）确保压载水在装卸过程中保持相同状态并施封，把剩余压载水计入常数；（5）利用几何公式计算，方法如下如果只有容量表或计量表而无纵倾校正表，则需先校正水深，再查表计算容量或重量。若测量管在后，校正方法如下经测量水深未超过舱顶，按公式1COT/BPCLSLTS计算。式中L1为舱内水深底边长度
24、；为船舶纵倾角；LBP为两垂线之间船长；TC为艏艉校正后纵倾值（吃水差）；S为实测水深。根据L1的数值有压载水盖满舱底或未盖满舱底等3种情况，可按下列3个公式分别计算水深A如L1DL，即压载水盖满舱底，按一般公式校正MSC1（艏倾时，艉倾时），1TAN/2/2CBPCLDTLLD。式中M为平均水深；C1为水深纵倾校正值；L为压载舱长；D为测量管至舱壁之间距离，其余代号同前式。B如L1D05M，公式2/2BPCCBPMHLLSHTDTLL此外，横倾校正的方法如下若测量管左右对称，无须校正，或测量管在舱的中间位置也不用校正。当测量管不对称时，产生横倾，则有必要校正，公式与纵倾校正相同。公式221/
25、2CTBBD或2122/2CBDTB式中，C2为水深横倾校正值；B为船宽；B为柜宽；T2为左右吃水差；D1为测量管至纵向分舱壁的距离。以上公式中校正值的加减，须按实际纵、横倾及测量管的位置而定。水深校正完后查表计算出各压载舱压载水的数量。3323没有舱容表的校正可以采取如下措施（1）排空压载水，使压载舱空舱；（2）确保压载水在装卸过程中保持相同状态并施封，把剩余压载水计入常数。34测量结果的修正由于船舶本身或装卸货后不能达到理论要求的平吃水状态，或者船体结构变化会对测量结果有一定影响，需要利用数学和船舶静水力学进行修正，才能得到较为准确的结果。341中拱或中垂状态的修正如果船舶装卸后成中拱或中
26、垂状态，那么就要对吃水和排水量加以修正【9】2AFMDDD吃水修正值10022AFAFMDDDDDTPCMTC排水量修正值或者38MAFDDD吃水修正值（2）375MAFTPCDDD排水量修正值（2）TPC、MTC一每厘米吃水吨数和每厘米纵倾力距，根据平均型吃水2AMDD可查船舶静水力曲线DM一船舶中部吃水342水尺标志偏离的修正如果水尺标志没有绘在船舶的首垂线、舯横剖面线和尾垂线上，应把读取的首、中、尾吃水换算成水线在首垂线、舯横剖面线和尾垂线上，修正值为AFFFBPAFDDLDLLLAFMMBPAFDDLDLLLAFAABPAFDDLDLLLAL,FL,ML一水尺位置至首垂线、尾垂线和舯横
27、剖面线的距离，在首垂线、尾垂线和舯横剖面线前为9正反之为负BPL一船长应用时应将水尺的读数加上以上修正值。343纵倾的修正为了减少纵倾误差,我们应控制船舶的纵倾，减少首尾吃水值之差。（1）对于纵倾较小的船舶我们可作如下的修正100AFDD排水量修正值（）DZJDZJ一每厘米尾纵倾排水量增量，根据平均型吃水2AMDD可查船舶静水力曲线（2）对于纵倾较大的船舶，由已知船舶首、尾、中吃水值，算出各站的吃水【10】。平均吃水168PMAFDDDD吃水差AFTDD各站吃水1020NFTDDN根据各站吃水利用邦金曲线图和型线图算出各站的面积，并乘以辛浦生系数（辛氏法则），求和得。根据13KL求得排水量；其
28、中N为站号一般共2O站，为水的密度，K为容积系数，L为站距。35使用常数和数理方法对水尺计量结果进行复核水尺检验根据装货前后排水量的变化，加上油、水的变化求得货量。但在实际的工作中我们把空船排水量减去空船重量，压载水，航次储备量燃油，淡水，伙食等所得的数称为常数，实际上这个数除了真实常数外还包括了误差。值得注意的是两次水尺检验中若系统误差相近就会抵消，对检验精度不产生影响。满载时吃水差和压载水存量比较小，压载水重量误差，纵倾修正误差都比较小。采用以上措施，严格按有关步骤进行后，一般不会出现太大误差，应特别注意空船检验时误差。而常数不但可以用来计算本船的实际载重能力，还可以反映对空载船舶水尺检验
29、的误差。只要这个数在正常范围之内，那么这次水尺检验过程是准确的或者观测过程中各种误差相互抵消了，检验结果可以接受。但是什么数是在正常范围内呢我们用数理统计方法估计常数精度。假如我们把每次严格按有关程序，相同条件下进行的水尺检验结果中常数的误差看成一个独立的随机事件XJ，而船上有M次符合要求的水尺检验的常数结果1CJJM，XJCJCC为实际的常数加上系统误差。把水尺检验中相互独立的每个环节造成的误差看成一个独立的随机事件YJI，YJI应有方差和数学期望。设共有N个环节，N充分大时，C包含系统误差。若剔除粗差，根据李雅普若夫LIAPUNOV定理1NJJIIXY应该符合正态分布N0，2。X1XJ的总
30、体为X，X符合正态分布N0，2，M充分大时，根据数理统计的有关理论可以认为有【11】X的期望10/MJJEXXN，1/0MJJCCN10即1/MJJCCN，221/MJCJCN上式中C反映了真实常数加上系统误差的大小，均方差2反映了水尺检验的精确程度。完全确定C和均方差2的大小标准是困难的。但若不超过1个TPC，一般认为测量准确度还是很高的。考虑到水尺检验的一般精度要求货差率不能超过05，对于一般的巴拿马散货船而言，一个TPC大概为满载货量的千分之一。某次装货水尺检验中测量CJ的结果若在C之内或在CTPC至C2TPC之间还是可以接受的。需要指出的是，上面的推理是在严格按有关程序，相同条件下进行
31、的水尺检验结果中为基础的，应该除去那些明显出现粗差的数据。小结针对水尺计量中对结果影响较大的几项海水密度测量不够准确，水尺读数不准、压载水测量不够精确、测量结果缺少科学的修正和一些随机误差。可通过上述五个建议进行实际操作计算，其中海水密度读数可达0001KG/M3，水尺读数精确度可达2CM；通过修正查取舱容表所得的压在水、燃油量精确度高于船舶载重量密度，也符合要求；测量结果经过12的简单修正和34的较为准确的修正，查取载重表尺后的得到的船舶载重量精度可到10T；随即误差如查表误差，计算过程中的取整误差等可经过使用常数和数理方法的复核得到消除。经过以上几项处理，船舶水尺计量结果完全可以达到国际惯
32、例规定的允许误差范围05。4新技术应用及分析41压力传感器水深的变化可以通过水压的变化反映出来，根据这个特点，船舶空载时在吃水线的位置安装上压力传感器，当船舶载货后吃水变深，压力传感器就会发生变化，根据压力传感器得到的数值，经过换算后，既可以得出船舶的吃水深度【9】。由于测量船舶吃水深度时，需要将压力传感器直接安装在船体外侧，所以传感器所处的环境比较恶劣。而且长时间使用后，半导体硅片会受压变形，产生时漂，所以经过一段时间的使用，就要更换传感器，成本较高。同时吃水深度不仅与水压有关，还与水的密度和当地的重力加速度有关，不同的地方，不同的水域水的密度和重力加速度都有一定的差别。42电子水尺电子水尺
33、是利用水的导电性测量水位的仪器，电子水尺是在人工观测的基础上，提供了一种与通用数据采集仪相结合的，可直接数字显示的仪器。其工作原理是水尺在采集CPU的控制下，利用水的导电性测量电极的电位，从而测量出水位数据测量时，由外部电源供电的采集CPU开始工作采集CPU发出脉冲控制信号，使得水尺中的开关电路板中的芯片产生扫描序列，从水尺的顶部开始依次向下扫描当扫描到与水面等高一个刻度的电极触头时，即发出停止扫描的信号，从而计算出到水面的距离再根据水尺所在的安装高度，转换成相应的水位数据，并进行数据存贮和其它方式输出【10】。由于电子水尺的电子测量部件直接和水进行接触，非常容易受外界环境的破坏，并且电子线路
34、不宜布置。43超声波测量超声波是指频率高于20KHZ的声波。超声波的能量聚集度较高，穿透能力强，定向性较普通声波好，已经被广泛用于测速、测距、探伤清洗等生活生产活动中。11利用超声波进行水尺计量的依据是超声波测距的原理，这种方法以船体舷边甲板为基准测量船舶吃水。武汉某钢铁公司根据这个原理已经成功研制出一款智能船舶水尺检测仪，该仪器己经投入使用。该装置是将超声波传感器通过一个测量支架悬挂在船舷边，这样传感器可以灵活转动，使它相对支架沿船舷上、下移动，但同时要把传感器固定于一定高度，目的是保持传感器与水面有合适距离，从而减小波浪的影响，提高测量准确度。超声波测量的原理是通过测量超声波回波返回的时间
35、，再根据当时和当地的声速，测量出船体主甲板至水面的距离等参数，计算出吃水值，并查询船舶载重量数据文件，得到船舶载重量。超声波测量的精度受很多因素的影响，对测量的精度影响最大的是声速的误差，而声速又与介质的密度有关，而在空气中介质的密度要受到温度和湿度的影响。44激光测量利用激光测距原理设计的手持式智能船舶吃水及载重测量仪，具有结构简单，使用方便，抗干扰能力强，测量准确的特点。仪器内部能够实现波浪影响、纵倾误差、拱垂变形误差、密度修正等多种常见误差修正，进而船舶排水量。并利用装卸货前后两次测量求得为船舶装载或卸载货物的重量【12】。此测量仪有良好的测量适应性。45基于视频的船舶吃水线检测方法近几
36、十年来，随着大型集成电路技术和计算机体系结构及算法的快速发展，图像处理系统的性能大大提高，从而使图像处理技术的研究更深入、广泛，发展的也更迅速。随着图像处理技术的发展和日益完善，通过图像处理来自动测量船舶水尺刻度已经成为了可能。通过对水尺的视频图像进行的分析，船帮上的刻度字，可以由计算机自动判别进行读数、识别，这样既可以克服前面所介绍的几种测量方法所引起的一系列问题，又可以完整地一记录整个观测阶段的水尺刻度和吃水线位置，使后续的数据处理成为可能。同时，拍摄到的吃水线照片可以作为测量的记录保存，为今后复核或是查对，解决纠纷提供依据。并且由于拍摄设备性能的不断完善，设备的分辨率能够达到很高的精度要
37、求，所以拍摄的图片清晰度非常高，使吃水线的求取更加精确【13】。所以利用图像处理技术对吃水线进行检测，已经受到越来越多人的关注。安徽工业大学刘仁金等人设计了吃水线定位算法；南京理工大学周广程设计的利用图像处理技术进行船舶吃水的自动检测181；大连海事大学郭方的硕士论文基于视频的船舶吃水线检测方法的研究在研究和分析了吃水线特点的基础上，结合上面介绍的两项研究，设计了吃水线检测算法，并利用船帮刻度字的特点，对其进行分割后，利用BP神经网络的方法实现了对水尺字符的识别，得到吃水线的值。通过实验，对一段视频中的多帧图像利用论文所提出的方法进行了边缘检测，对于不同情况下的图像，例如有波浪时被证明是有效的
38、。它可以将吃水线边缘成功的提取出来，进而得到需要的吃水线的值【14】。但是，由于船舶所处的环境比较恶劣，所拍摄到的图像也比较复杂。所用的算法可能出现错误的情况。特别是当光线特别暗时；水面倒影比较严重时并且波浪特别大的时候无法准确去除干扰提取吃水线，所以还需要继续进一步研究吃水线的特点，发现它的本质，能够更好的去除干扰，提取出准确的吃水线，使处理的准确度进一步提高。小结上述几项应用于散货船水尺计量方面给的新技术中，压力传感器、电子水尺、超声波测量和激光测量均已被应用于实际工作中，大大提高了散货船水尺计量的工作效率，同时也提高其测量精度，但是由于其各自局限性的限制，并未得到很广泛的推广。利用图像处
39、理的技术对吃水线进行自动检测还处于刚刚起步的阶段，因此，图像处理技术的研究大多数还处于理论阶段，在散货船水尺计量方面的实际应用还比较少。12但是随着图像处理技术的日益完善、成熟和运输业的发展，图像处理技术在散货船水尺计量方面发挥的作用会越来越大。5结束语本文主要从散货船水尺计量基本原理出发，结合对实际工作中水尺计量的具体步骤分析，针对影响计量精度的主要因素，从多方面进行考虑，对实际工作中提高散货船水尺计量精度提出以下几项建议正确量取港内水密度；看准水尺；准确计算压载水量；测量结果的修正；使用常数和梳理方法对计量结果进行复核。在采取以上措施后，计量结果可以达到国际惯例规定和国家检验机构规定的允许
40、误差范围05。同时还对各种先进技术在水尺计量方面的应用进行了介绍和分析。希望以上结论能对有关散货船水尺计量的航海人员和检验人员有一定的参考作用，但由于本人实际操作经验不足，所以提出的建议可能不够完善，有待以后不断改进。虽然货物计量设备不断更新，但那些价值较低过磅困难的散装货物依然依赖于水尺计重，提高散货船水尺计量精度显得尤为重要。如何提高散货船水尺计量精度，这是需要我们各方人士不断探索、研究，不断在实际工作中积累经验并总结。相信经过不断的学习和创新，水尺计量的精度会越来越高，以其为计量方式的大型散货运输也会更加流畅、快捷。13参考文献1蒋维清等船舶原理M大连海事大学出版社，20088352沈玉
41、如等船舶货运M大学海事大学出版社，20085123赵开华关于中外船舶静水力参数的应用J航海技术，2010，1374张斗胜浅谈散货船运输中水尺计重的关键问题J交通与管理，2007，1017195张刚，崔刚散装货物运输中水尺计量的原则和方法J青岛远洋船员学院学报，2005，240436郭志新，贺益雄水尺计量误差分析和解决办法J武汉船舶职业技术学院学报，2008，618217DRAFTSURVEYHTTP/HZZ1234BLOG163COM/BLOG/STATIC/7590732201029105146461/8李清林水尺检量中吃水差和船舶长度适用问题的分析J世界海运，2007，641429孟庆浩浅谈影响水尺计重精度的几个问题J管理观察，2010，10171910周瑞平、胡义散货船装载仪软件的设计和实现J交通科技，2005，411611811DRAFTSURVEYGUIDELINESWWWRAETSMARINECOM,2010112骆国强、朱汉华等手持式智能船舶吃水及载重测量仪研制J航海工程，2007，36（6）262913孙国元、毛奇凰自动检测船舶吃水和稳性参数的方法探讨J中国航海，2002，2283014郭方基于视频的船舶吃水线检测方法的研究D大连海事大学，2010
