CN106710314A - 一种基于gis的桥梁防撞监测管理系统及监测管理方法 - Google Patents

一种基于gis的桥梁防撞监测管理系统及监测管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，用于同时对多个桥梁进行防撞监测管理，涉及桥梁施工和管理养护领域，包括与桥梁数量相对应的子系统、数据存储装置、数据处理装置和报警装置，子系统包括一数据采集装置和多个船舶信息采集装置；数据存储装置用于接收和存储所有桥梁上数据采集装置的船舶数据；数据处理装置包括地理信息系统GIS，地理信息系统获取数据存储装置存储的船舶数据，并根据船舶数据计算船舶与桥墩是否会发生碰撞；报警装置根据数据处理装置计算结果发出报警信号。本发明的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统可以实时监测船舶数据，对船舶撞击桥墩起到了很好的预防作用，有效减少船舶撞击桥梁的频次。

Description

一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统及监测管理方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工和管理养护领域，具体涉及一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统及监测管理方法。
背景技术
近年来随着世界各地航运量不断增大，受船舶撞击而诱发的桥梁跨塌事件日益增多。船舶与桥梁之间的矛盾日益突出，船撞风险越来越大，船撞造成的后果也更加严重。这类事件往往造成桥梁倒塌、船舶沉没、人员伤亡和水陆运输干线长期中断的严重后果，造成经济损失巨大。
据统计，在1960至1993年期间，全世界因船撞桥而导致损毁的大型桥梁已达29座，其中美国15座，死亡人数为321人。在国内，船撞桥事故也是频繁发生，自1959年武汉长江大桥发生第一起船撞桥事故以来，长江干线上已经陆续发生了近300起船撞桥事故，南京长江大桥自建成起己发生了约30起船撞桥事故，重庆白沙沱大桥、佛山九江大桥等都曾发生船撞桥事故，造成了巨大的人员伤亡、经济损失和社会影响。因此，船桥碰撞及桥梁的防撞研究已成为具有广泛意义的国际性问题，日益引起桥梁管理部门的关注。
现有技术中，桥梁应对船撞的措施主要为：在桥梁结构设计中合理地考虑桥梁抵抗船舶撞击的能力及增设防撞减振装置减低船撞对桥梁的直接作用，没有行之有效的桥梁防撞检测系统来预防撞桥事故，使得船舶撞击桥梁的频次依旧较高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，可以实时监测船舶数据，对船舶撞击桥墩起到了很好的预防作用，有效减少船舶撞击桥梁的频次。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，用于同时对多个桥梁进行防撞监测管理，其特征在于，其包括：
与桥梁数量相对应的子系统，且每一桥梁上均设有一所述子系统，所述子系统包括一数据采集装置和多个船舶信息采集装置，且每一桥墩上设有一用于采集船舶数据并将船舶数据发送给数据采集装置的船舶信息采集装置，所述船舶信息采集装置包括船舶自动识别系统、雷达或红外摄像机的一种或几种；
与所有所述数据采集装置信号连接的数据存储装置，所述数据存储装置用于接收和存储所有桥梁上数据采集装置的船舶数据；
与所述数据存储装置信号连接的数据处理装置，所述数据处理装置包括地理信息系统GIS，所述地理信息系统获取所述数据存储装置存储的船舶数据，并根据船舶数据计算船舶与桥墩是否会发生碰撞；
报警装置，其根据数据处理装置计算结果发出报警信号。
在上述技术方案的基础上，所述船舶自动识别系统获取的船舶数据包括：船舶地理位置的经纬度和船舶的航行速度；所述雷达获取的船舶数据包括：船舶与桥墩的相对位置坐标、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度；所述红外摄像机获取的船舶数据包括：船舶与桥墩的相对位置坐标和船舶的航行速度。
在上述技术方案的基础上，还包括用于检测水位高度的压力传感器，所述压力传感器设于桥墩底部。
在上述技术方案的基础上，所述数据存储装置为云计算数据中心。
在上述技术方案的基础上，所述地理信息系统还可用于显示船舶数据。
本发明还提供了一种使用上述桥梁防撞监测管理系统的桥梁防撞监测管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：船舶信息采集装置获取船舶数据，并将船舶数据发送至数据采集装置；
S2：数据采集装置采集同一桥梁上所有船舶信息采集装置获取的船舶数据；
S3：数据存储装置接收和存储所有数据采集装置的船舶数据；
S4：数据处理装置获取数据存储装置存储的船舶数据，并判断船舶行驶位置是否偏离航道从而判断船舶与桥墩是否会发生碰撞；
S5：若判断结果为船舶与桥墩会发生碰撞，则报警装置发出报警信号。
在上述技术方案的基础上，所述步骤S1还包括：所述船舶信息采集装置包括船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机，船舶自动识别系统通过航行船舶电台获取船舶地理位置的经纬度和船舶的航行速度，雷达通过实时扫描测量获取船舶与桥墩的相对位置坐标、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度，红外摄像机通过图像识别获取船舶与桥墩的相对位置坐标和船舶的航行速度。
在上述技术方案的基础上，当船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机获取的船舶数据不一致时，优先使用船舶自动识别系统获取的船舶数据，若船舶自动识别系统获取的船舶数据出现缺失时，优先使用雷达获取的船舶数据。
在上述技术方案的基础上，还包括如下步骤：压力传感器检测水位高度，结合压力传感器到桥梁底部的高度，计算出桥梁底部到水面之间的距离。
在上述技术方案的基础上，当雷达检测出的船舶在水面以上的高度大于桥梁底部到水面之间距离时，报警装置发出红色报警，否则，当船舶在水面以上的高度超过桥梁底部到水面之间距离的三分之二时，报警装置发出黄色预警。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统通过采集所有桥墩上船舶信息采集装置的船舶数据，并对其进行分析处理，可以实时监测船舶数据，对船舶撞击桥墩起到了很好的预防作用，有效减少船舶撞击桥梁的频次。
(2)本发明的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统采用船舶自动识别系统和雷达、红外摄像机采集船舶数据，通过不同方式采集船舶数据，获取的三组数据可以相互比较或补充，确保船舶数据的完整性和准确性，从而提高桥梁防撞检测管理系统的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例中基于GIS的桥梁防撞监测管理系统的示意图；
图2为本发明实施例中基于GIS的桥梁防撞监测管理方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，用于同时对多个桥梁进行防撞监测管理，其包括与桥梁数量相对应的子系统、数据存储装置、数据处理装置和报警装置。
每一桥梁上均设有一所述子系统，所述子系统包括一数据采集装置和多个船舶信息采集装置，且每一桥墩上设有一用于采集船舶数据并将船舶数据发送给数据采集装置的船舶信息采集装置。本实施例中桥梁防撞监测管理系统的监测对象为m个桥梁，每个桥梁上均设有数据采集装置，共有m个数据采集装置，分别用标号A1～Am表示；每个桥梁上设有n个桥墩，每个桥墩上均设有船舶信息采集装置，共有m×n个船舶信息采集装置，分别用标号A1B1～AmBn表示。
所述船舶信息采集装置设置在桥墩顶部外侧。所述船舶信息采集装置包括船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机。所述船舶自动识别系统获取的船舶数据包括：船舶地理位置的经纬度和船舶的航行速度；所述雷达获取的船舶数据包括：船舶与桥墩的相对位置坐标、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度；所述红外摄像机获取的船舶数据包括：船舶与桥墩的相对位置坐标和船舶的航行速度。
基于GIS的桥梁防撞监测管理系统采用船舶自动识别系统和雷达、红外摄像机采集船舶数据，通过不同方式采集船舶数据，获取的三组数据可以相互比较或补充，确保船舶数据的完整性和准确性，从而提高桥梁防撞检测管理系统的准确性。
数据存储装置与所有所述数据采集装置信号连接，所述数据存储装置用于接收和存储所有桥梁上数据采集装置的船舶数据。所述数据存储装置为云计算数据中心。
数据处理装置与所述数据存储装置信号连接，所述数据处理装置包括地理信息系统GIS，所述地理信息系统获取所述数据存储装置存储的船舶数据，并根据船舶数据计算船舶与桥墩是否会发生碰撞。所述地理信息系统还可用于显示船舶数据。
报警装置根据数据处理装置计算结果发出报警信号。
基于GIS的桥梁防撞监测管理系统还包括用于检测水位高度的压力传感器，所述压力传感器设于桥墩底部。
根据压力传感器检测出的水位高度、以及压力传感器到桥梁底部的高度，即可得出桥梁底部到水面之间的距离，当雷达检测出的船舶在水面以上的高度大于桥梁底部到水面之间距离时，报警装置发出红色报警，否则，当船舶在水面以上的高度超过桥梁底部到水面之间距离的三分之二时，报警装置发出黄色预警。
本发明的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统通过采集所有桥墩上船舶信息采集装置的船舶数据，并对其进行分析处理，可以实时监测船舶数据，对船舶撞击桥墩起到了很好的预防作用，有效减少船舶撞击桥梁的频次。
参见图2所示，本发明实施例还提供了一种使用上述桥梁防撞监测管理系统的桥梁防撞监测管理方法，包括如下步骤：
S1：船舶信息采集装置通过船舶自动识别系统船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机获取船舶数据，并将船舶数据发送至数据采集装置；
S2：数据采集装置采集同一桥梁上所有船舶信息采集装置获取的船舶数据；
S3：数据存储装置接收和存储所有数据采集装置的船舶数据；
S4：数据处理装置获取数据存储装置存储的船舶数据，并判断船舶行驶位置是否偏离航道从而判断船舶与桥墩是否会发生碰撞；
S5：若判断结果为船舶与桥墩会发生碰撞，则报警装置发出报警信号。
所述步骤S1还包括：船舶自动识别系统通过航行船舶电台获取船舶地理位置的经纬度和船舶的航行速度，雷达通过实时扫描测量获取船舶与桥墩的相对位置坐标、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度，红外摄像机通过图像识别获取船舶与桥墩的相对位置坐标和船舶的航行速度。
当船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机获取的船舶数据不一致时，优先使用船舶自动识别系统获取的船舶数据，若船舶自动识别系统获取的船舶数据出现缺失时，优先使用雷达获取的船舶数据。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，用于同时对多个桥梁进行防撞监测管理，其特征在于，其包括：
与桥梁数量相对应的子系统，且每一桥梁上均设有一所述子系统，所述子系统包括一数据采集装置和多个船舶信息采集装置，且每一桥墩上设有一用于采集船舶数据并将船舶数据发送给数据采集装置的船舶信息采集装置，所述船舶信息采集装置包括船舶自动识别系统、雷达或红外摄像机的一种或几种；
与所有所述数据采集装置信号连接的数据存储装置，所述数据存储装置用于接收和存储所有桥梁上数据采集装置的船舶数据；
与所述数据存储装置信号连接的数据处理装置，所述数据处理装置包括地理信息系统GIS，所述地理信息系统获取所述数据存储装置存储的船舶数据，并根据船舶数据计算船舶与桥墩是否会发生碰撞；
报警装置，其根据数据处理装置计算结果发出报警信号。
2.如权利要求1所述的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，其特征在于：所述船舶自动识别系统获取的船舶数据包括：船舶地理位置的经纬度和船舶的航行速度；所述雷达获取的船舶数据包括：船舶与桥墩的相对位置坐标、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度；所述红外摄像机获取的船舶数据包括：船舶与桥墩的相对位置坐标和船舶的航行速度。
3.如权利要求1所述的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，其特征在于：还包括用于检测水位高度的压力传感器，所述压力传感器设于桥墩底部。
4.如权利要求1所述的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，其特征在于：所述数据存储装置为云计算数据中心。
5.如权利要求1所述的基于GIS的桥梁防撞监测管理系统，其特征在于：所述地理信息系统还可用于显示船舶数据。
6.一种使用如权利要求1至5任一项所述桥梁防撞监测管理系统的桥梁防撞监测管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：船舶信息采集装置获取船舶数据，并将船舶数据发送至数据采集装置；
S2：数据采集装置采集同一桥梁上所有船舶信息采集装置获取的船舶数据；
S3：数据存储装置接收和存储所有数据采集装置的船舶数据；
S4：数据处理装置获取数据存储装置存储的船舶数据，并判断船舶行驶位置是否偏离航道从而判断船舶与桥墩是否会发生碰撞；
S5：若判断结果为船舶与桥墩会发生碰撞，则报警装置发出报警信号。
7.如权利要求6所述的桥梁防撞监测管理方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：所述船舶信息采集装置包括船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机，船舶自动识别系统通过航行船舶电台获取船舶地理位置的经纬度和船舶的航行速度，雷达通过实时扫描测量获取船舶与桥墩的相对位置坐标、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度，红外摄像机通过图像识别获取船舶与桥墩的相对位置坐标和船舶的航行速度。
8.如权利要求7所述的桥梁防撞监测管理方法，其特征在于：当船舶自动识别系统、雷达和红外摄像机获取的船舶数据不一致时，优先使用船舶自动识别系统获取的船舶数据，若船舶自动识别系统获取的船舶数据出现缺失时，优先使用雷达获取的船舶数据。
9.如权利要求7所述的桥梁防撞监测管理方法，其特征在于：还包括如下步骤：压力传感器检测水位高度，结合压力传感器到桥梁底部的高度，计算出桥梁底部到水面之间的距离。
10.如权利要求9所述的桥梁防撞监测管理方法，其特征在于：当雷达检测出的船舶在水面以上的高度大于桥梁底部到水面之间距离时，报警装置发出红色报警，否则，当船舶在水面以上的高度超过桥梁底部到水面之间距离的三分之二时，报警装置发出黄色预警。
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