防汛船船體安全預警系統(tǒng)應用研究
開封黃河河務局 王麗霞 王曉霞 王曉杰
提要：為保證人員安全、減小財產(chǎn)損失特研制防汛船船體安全預警系統(tǒng)，以便及早采取預防或補救措施。該預警系統(tǒng)通過對船體容易撞擊的部位裝上壓力傳感器，對不同部位傳感器分別統(tǒng)計、編號。傳感器安裝在船體鋼板內(nèi)側，用以測量鋼板承受外力作用下的應力變形，傳感器采用壓阻式壓力傳感器。在船體受到撞擊或碰撞后，鋼板瀕臨破壞前，由終端設備向船員發(fā)出報警信號并標明具體部位，船員在收到訊息后便能迅速采取措施保證船只安全。
關鍵詞：防汛船 傳感器 壓力 安全
1.概況
我局目前有3艘防汛船，均為1977投入使用，船只設計使用年限為15年，現(xiàn)已超期服役16年。船只整體狀況較差，存在較大安全隱患，尤其船體鋼板嚴重銹蝕，最薄處僅為4mm，在執(zhí)行水上搶險、遷安救護、凌汛期間極易發(fā)生船體漏洞。為了保證人員安全、減小財產(chǎn)損失特研制防汛船船體安全預警系統(tǒng)——船只撞擊報警器，以便及早采取預防或補救措施。
對船體容易撞擊的部位裝上壓力傳感器，對不同部位傳感器分別統(tǒng)計、編號。傳感器安裝在船體鋼板內(nèi)側，用以測量鋼板承受外力作用下的應力變形，傳感器采用壓阻式壓力傳感器。在船體受到撞擊或碰撞后，鋼板瀕臨破壞前，由終端設備向船員發(fā)出報警信號并標明具體部位，船員在收到訊息后便能迅速采取措施保證船只安全。
二、技術原理
1、應變片壓力傳感器原理與應用
壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控等眾多行業(yè)。
力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。
壓阻式壓力傳感器的主要由電阻應變片元件組成。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。通常是將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D轉換和CPU）顯示或執(zhí)行機構。
在船只容易受到撞擊的部位分別裝上壓力傳感器，當一個或多個傳感器遭到碰撞時，將壓力信號轉換成電信號，各路電信號經(jīng)電路放大器分別放大后，根據(jù)實際測驗結果和需要調(diào)整比較器的閥值，當撞擊強度超過一定的壓力后，比較器有一正信號輸出，將該信號經(jīng)過信號處理器處理后，可經(jīng)識別是來來自哪個部位的信號，再經(jīng)過電路放大器將信號放大，從而驅(qū)動喇叭進行報警，并由數(shù)碼管顯示撞擊部位的信號編碼-即確定船只的撞擊部位，電源的作用是為整個電路系統(tǒng)供電。
2、選用傳感器注意事項
a壓力傳感器的應用技術:由于該傳感器裝在船只的底部且撞擊時的壓力很大，因此在選用器件時即要考慮到安裝方便，更要注意傳感器的量程及使用條件(尤其要防水)。
b小信號電路放大器:最好選用對數(shù)放大器，以便使電路不易飽和，對小信號又有足夠的放大量。因為是弱信號放大，因此更應注意電路的干擾問題。
c信號處理器:信號處理器的作用是對各個比較器的輸入信號進行識別、編碼、確定發(fā)生故障的部位，進而進行報警。
d數(shù)字信號放大器的其作用是進行功率放大，以驅(qū)動喇叭工作的數(shù)碼管顯示。
e系統(tǒng)測量技術：在各部件工作正常的情況下，系統(tǒng)聯(lián)試技術十分關鍵，電路的匹配，壓力傳感器閥值大小的確定等都要根椐實際測量結果來確定，只有這樣才能滿足實際工用需要。
三、技術創(chuàng)新點
該套安全預警系統(tǒng)是通過在船體不同部位安裝壓力傳感器，在船只控制臺按照控制終端設備，能夠快速準確的監(jiān)測到船體破壞、變形，做到防患于未然，使船只安全性得到提高。
四、推廣應用情況
該套安全預警系統(tǒng)今年年初已在我局船只上安裝應用，并取得了較好的效果。
五、社會效益和經(jīng)濟效益
當船只在河道中航行經(jīng)常會遇到樹樁等漂浮物或凌汛期間浮冰的撞擊，或在靠近丁壩搶險時，壩體根石探測不明時船體易撞擊到水下根石。因船體鋼板已嚴重銹蝕，當受到較大的撞擊力時會產(chǎn)生漏洞。03.8蔡集搶險期間船體碰撞出多個漏洞，給船只及人員安全帶來極大威脅。通過在船體容易撞擊的部位鋼板內(nèi)側分別裝上壓力傳感器，用以測量鋼板承受外力作用下的應力變形，在鋼板瀕臨破壞前，由終端設備向船員發(fā)出報警信號并標明具體部位，船員在收到訊息后便能迅速采取措施保證船只安全。
