问题背景：

近年来随着内河航运量的不断增大，船舶发展呈大型化发展趋势，船舶吃水深度也越来越深。部分船主为了追求自身经济利益，不按照航道维护水深进行配载，采取此地配货、异地签证、大船小证、谎报吃水、水尺造假等多种方式躲避管理。直接导致近年来长江等内河航道的船舶由于“超吃水”而导致的搁浅事故频繁发生。

船舶“超吃水”后重心上升，稳定性下降，船舶的可控性降低，极易在浅，险，急，窄的航道里面造成搁浅，发生水上交通事故。船舶搁浅事故的发生，将改变船舶附近的水流方向、水流速度等，造成航道内的泥沙淤积、河床不正，常演变成一系列连锁破坏，进而造成航道断航或阻航，影响航道的畅通和安全。船舶“超吃水”航行危害巨大。枯水期对船舶“超吃水”航行行为的管理始终是内河航道行政管理工作的重点和难点。尽管“超吃水”航行对船舶自身和长江航运的安全畅通构成了严重威胁，航运有关执法部门也多次发出禁令，但船舶“超吃水”航行现象仍然屡禁不止。

目前治理“超吃水”主要靠海事部门在船舶签证时，严查船舶证书，核对船舶干舷高度、吃水深度。同时，加强现场巡航、巡查力度,并强化安全宣传。这种治理方式，海事部门投入了巨大的人力、物力、财力，无形中增加了海事管理的成本。由于船舶“超吃水”检测的特殊性，目前国内外尚无船舶吃水现场检测的成套系统设备。

成果简介：

我们设计了一种小型的基于扫描声纳的船舶超吃水自动检测系统及自动测量方法。该系统具有吃水检测精度高、小型化、网络化、使用简便等特点。

船舶超吃水自动检测系统主要由船舶到来监测端、水下探测端、下位采集端、上位处理端、远程监控模块以及报警拍照模块组成。

船舶到来监测端由红外线探测器或雷达探测器构成，安装在航道检测区的上游，用于监测是否有船舶将驶入检测区。

水下探测端，由扫描声纳、水温/水深传感器、水平姿态仪和水下云台构成，安装在航道/桥墩检测区。其中扫描声纳用于扫描水面和水下船体部分，并以固定的声纳数据包格式返回声纳扫描数据；水温/水深传感器用于测量声纳扫描时的水温及声纳距离水面的深度；水平姿态仪由三轴加速度传感器或陀螺仪构成，用于检测并调整水下云台基准面的水平度；水下云台，用于安装固定扫描声纳、水温/水深传感器和水平姿态仪。

下位采集端，用于采集水下探测端发来的各种类型的数据，解析后统一转换成网络数据，以供上位处理端随时通过网络获取水下探测端的数据信息。

上位处理端，主要用于对下位采集端获取到数据进行处理，解算出船舶吃水深度、船舶姿态和船底形状等，同时将船舶吃水信息发送到远程监控端。

远程监控模块，用于接收上位处理端发送的船舶吃水数据包，远程对航道船舶进行吃水监测。

报警拍照模块，安装在航道检测区下游，用于判断船舶实际吃水深度是否超过警戒线吃水深度，假如超过，进行报警和拍照。

系统还具有证据浏览功能和自检功能，不仅可以对报警船舶进行证据信息浏览查看，还可以对声纳等水下探测设备的工作状况和通信状态进行检测。系统具有不错的实用价值。