CN106781703B - 桥梁防撞系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上、内河航行器的交通控制领域，提供了一种桥梁防撞系统及方法。该系统包括水位监测模块、控制模块、报警模块、移动模块、测距模块和定位模块；移动模块可在被监测区域上方移动，测距模块用于获取被监测区域的点云数据，定位模块用于获取测距模块的绝对位置信息，水位监测模块用于检测被监测区域的水位信息，控制模块用于根据被监测船舶的点云数据、测距模块的绝对位置信息以及水位信息来通知水上公安部门和控制报警模块的启停。该方法通过利用移动模块带动测距模块和定位模块依次到达多个被监测区域，实现了对每个被监测区域中过往船舶的监控，从而既增大了监测的范围，又无需在每个船舶上设置安装，进而提高了普及性。

Description

桥梁防撞系统及方法

技术领域

本发明涉及海上、内河航行器的交通控制领域，尤其涉及一种桥梁防撞系统及方法。

背景技术

近年来，随着国内国民经济的高速增长，内河航运事业发展迅速，内河航运交通变得十分繁忙，以致桥梁被撞事件频频发生。造成船只撞击桥梁事故发生的原因有很多，如夜间航行或者大雾等严重影响能见度低气象条件下航行等客观原因，还有船只驾驶者的主观原因等。

为了防止船只撞桥事故的发生，提高桥梁安全，一般通过在船只上设置导航雷达来跟踪船舶的航行轨迹来进行预警，由于导航雷达价格较贵，导致导航雷达在内河航运的中小型船舶中并未普及。

或者，在桥梁上安装摄像头来对船舶进行摄像取证，进而通过抓拍的图片对船体高度进行识别来实现预警。但是在水域较宽的情况下，摄像头的监控范围通常很难覆盖整个水域范围。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中桥梁防撞系统监测范围小、普及性差的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种桥梁防撞系统，该系统包括：水位监测模块、控制模块、报警模块、移动模块以及设于所述移动模块上的测距模块和定位模块；所述移动模块用于在被监测区域上方移动，所述测距模块用于获取被监测区域的点云数据，所述被监测区域的点云数据包括被监测船舶的点云数据和水面的点云数据，所述定位模块用于获取所述测距模块的绝对位置信息，所述水位监测模块用于检测被监测区域的水位信息，所述控制模块用于根据所述被监测船舶的点云数据、所述测距模块的绝对位置信息以及所述水位信息来通知水上公安部门和控制所述报警模块的启停。

其中，所述测距模块为三维激光测距仪。

其中，所述报警模块设于所述移动模块上。

其中，还包括显示屏，所述显示屏与所述控制模块连接。

其中，所述报警模块包括报警喇叭、汽笛和警示信号灯中的至少一个。

其中，还包括辅助通航模块，所述辅助通航模块与控制模块连接、用于引导被监测船舶通过通航孔。

其中，所述辅助通航模块包括设于桥梁通航孔内侧的照明灯和/或设于桥墩上的航标灯。

本发明还提供了一种桥梁防撞方法，该方法包括以下步骤：

S0、系统初始化，开始监测，并执行步骤S1；

S1、检测被监测区域的水位，并将水位信息传送给控制模块，控制模块根据所述水位信息计算通航高度；

获取被监测船舶的点云数据，控制模块根据被监测船舶的点云数据计算被监测船舶相对于测距模块的位置信息和被监测船舶的高度；

获取测距模块的绝对位置信息，并将测距模块的绝对位置信息传送给控制模块；

控制模块根据被监测船舶相对于测距模块的位置信息和测距模块的绝对位置信息计算被监测船舶的绝对位置信息，并执行步骤S2；

S2、判断被监测船舶是否在非通航区域，若是则执行步骤S3，若否则执行步骤S4；

S3、判断步骤S2的执行次数或报警模块的启动次数是否不小于设定值，若是则执行步骤S7，若否则执行步骤S5；

S4、判断通航高度减去船舶高度是否大于设定阈值，若是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；

S5、启动报警模块，并执行步骤S1；

S6、移动模块带动测距模块移动到下一个被监测区域，并执行步骤S0；

S7、通知水上公安部门，并执行步骤S6。

其中，步骤S1还包括测距模块将被监测区域的点云数据传送给控制模块，控制模块通过将被监测船舶的点云数据的强度和水面的点云数据的强度进行比较，筛选出被监测船舶的点云数据。

其中，步骤S1还包括控制模块根据被监测船舶的绝对位置信息，并利用现实增强技术在显示屏显示被监测船舶的三维模型。

本发明通过利用移动模块带动测距模块和定位模块依次到达多个被监测区域，实现了对每个被监测区域中过往船舶的监控，从而既增大了监测的范围，又无需在船舶上设置安装，进而提高了普及性。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种桥梁防撞系统的结构示意图；

图2是本发明实施例2的一种桥梁防撞方法的流程图。

附图标记：

1、控制模块；2、移动模块；3、测距模块；4、定位模块；

5、水位监测模块；6、报警模块；7、显示屏；

8、辅助通航模块。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种桥梁防撞系统，该系统包括：水位监测模块5、控制模块1、报警模块6、移动模块2以及设于移动模块2上的测距模块3和定位模块4；移动模块2用于在被监测区域上方移动，测距模块3用于获取被监测区域的点云数据，被监测区域的点云数据包括被监测船舶的点云数据和水面的点云数据，定位模块4用于获取测距模块3的绝对位置信息，水位监测模块5用于检测被监测区域的水位信息，控制模块1用于根据被监测船舶的点云数据、测距模块3的绝对位置信息以及水位信息来通知水上公安部门和控制报警模块6的启停。

由此，将桥梁附近的水域划分成多个被监测区域，移动模块2带动测距模块3和定位模块4到达其中一个被检测区域的上方后，水位监测模块5以固定频率获取被监测区域的水位信息、并发送给控制模块1，定位模块4获取测距模块3的绝对位置信息、并发送给控制模块1，测距模块3获取该被监测区域的点云数据、并发送给控制模块1。由于不同材料的反射面的反射率不同时，对应反射光束的能量强度也不同，水面的反射率低于船面的反射率，因此水面的点云数据的能量强度小于该被监测船舶的点云数据的能量强度。从而控制模块1可通过比较被监测船舶的点云数据的能量强度和水面的点云数据的能量强度，从被监测区域的点云数据中筛选出被监测船舶的点云数据。进而，控制模块1可通过被监测船舶的点云数据计算出被监测船舶相对于测距模块3的位置信息和被监测船舶的高度、以及通过水位信息计算出通航高度，再通过被监测船舶相对于测距模块3的位置信息和测距模块3的绝对位置信息计算出被监测船舶的绝对位置信息，最后根据上述计算结果判断是否需要通知水上公安部门或开启报警模块6。

优选地，测距模块3为三维激光测距仪。更加优选地，三维激光测距仪与移动模块2转动连接。当三维激光测距仪到达被监测区域上方后，三维激光测距仪以指定的频率相对移动模块2转动，三维激光测距仪每转动一次时，会向被监测区域发出多条位于同一平面的光束，且相邻两条光束之间具有夹角。由此，三维激光测距仪的监测范围可覆盖到整个被监测区域。另外，通过计算发射光束和反射光束之间的时间间隔就可以得到被监测船体与测距模块3之间的距离，即被监测船舶相对于测距模块3的位置信息。

优选地，报警模块6设于移动模块2上，则报警模块6也位于测距模块3所监测的被监测区域的上方，从而报警模块6的警示更有针对性，效果更好。

其中，还包括显示屏7，显示屏7与控制模块1连接。由此，控制模块1可将被检测船舶的三维轮廓信息发送给显示屏7，并通过显示屏7将被监测船舶显示在虚拟场景中，使监测更加直观形象。

优选地，报警模块6包括报警喇叭、汽笛和警示信号灯中的至少一个。

另外，还包括辅助通航模块8，辅助通航模块8与控制模块1连接、用于引导被监测船舶通过通航孔。在夜晚或光线不足时，当被监测船舶驶入通航区域时，控制模块1启动辅助通航模块8，引导被监测船舶安全通过通航孔。

进一步地，辅助通航模块8包括设于桥梁通航孔内侧的照明灯和/或设于桥墩上的航标灯。

实施例2

如图2所示，本发明还提供了一种桥梁防撞方法，该方法包括以下步骤：

S0、系统初始化，开始监测，并执行步骤S1；

S1、检测被监测区域的水位，并将水位信息传送给控制模块1，控制模块1根据水位信息计算通航高度；例如，可通过设置在副通航孔的超声波液位传感器以固定频率检测水位。

获取被监测船舶的点云数据，控制模块1根据被监测船舶的点云数据计算被监测船舶相对于测距模块3的位置信息和被监测船舶的高度；

获取测距模块3的绝对位置信息，并将测距模块3的绝对位置信息传送给控制模块1；

控制模块1根据被监测船舶相对于测距模块3的位置信息和测距模块3的绝对位置信息计算被监测船舶的绝对位置信息，并执行步骤S2；

S2、判断被监测船舶是否在非通航区域，若是则执行步骤S3，若否则执行步骤S4；控制模块将预先存储的通航区域的位置信息和非通航区域的位置信息分别与被监测船舶的绝对位置信息进行比较，由此判断被监测船舶是否在非通航区域。

S3、判断步骤S2的执行次数或报警模块6的启动次数是否不小于设定值，若是则执行步骤S7，若否则执行步骤S5；例如，判断步骤S2的执行次数是否不小于两次。若步骤S2的执行次数为两次，则执行步骤S7。上述过程相当于第一次执行步骤S1后，发现被监测船舶驶入非通航区域，此时由于步骤S1的执行次数小于两次，则启动报警模块6进行警告，并再次执行步骤S1，若发现被监测船舶仍处于非通航区域，由于此时步骤S1已经执行两次了，则直接通知水上公安部门进行拦截，而不是启动报警模块6。可见上述过程中，步骤S1执行两次时，报警模块6只启动了一次。因此若要以报警模块6的启动次数为基准实现与上述状况相同的处理结果时，报警模块6的启动次数对应的设定值要比步骤S1对应的设定值少一次。

S4、判断通航高度减去船舶高度是否大于设定阈值，若是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；

S5、启动报警模块6，并执行步骤S1；

S6、移动模块2带动测距模块3移动到下一个被监测区域，并执行步骤S0；

S7、通知水上公安部门，并执行步骤S6。

优选地，步骤S1还包括测距模块3将被监测区域的点云数据传送给控制模块1，控制模块1通过将被监测船舶的点云数据的强度和水面的点云数据的强度进行比较，筛选出被监测船舶的点云数据。

由于不同材料的反射面的反射率不同时，对应反射光束的能量强度也不同，水面的反射率低于船面的反射率，因此水面的点云数据的能量强度小于该被监测船舶的点云数据的能量强度。从而控制模块1可通过比较被监测船舶的点云数据的能量强度和水面的点云数据的能量强度，从被监测区域的点云数据中筛选出被监测船舶的点云数据。

其中，步骤S1还包括控制模块1根据被监测船舶的绝对位置信息，并利用现实增强技术在显示屏7显示被监测船舶的三维模型。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种桥梁防撞系统，其特征在于，包括：水位监测模块、控制模块、报警模块、移动模块以及设于所述移动模块上的测距模块和定位模块；所述移动模块用于在被监测区域上方移动，所述测距模块用于获取被监测区域的点云数据，所述被监测区域的点云数据包括被监测船舶的点云数据和水面的点云数据，所述被监测船舶的点云数据用于计算被监测船舶相对于所述测距模块的位置信息和被监测船舶的高度；所述定位模块用于获取所述测距模块的绝对位置信息，所述水位监测模块用于检测被监测区域的水位信息，所述控制模块用于根据所述被监测船舶的点云数据、所述测距模块的绝对位置信息以及所述水位信息来通知水上公安部门和控制所述报警模块的启停。

2.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，所述测距模块为三维激光测距仪。

3.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，所述报警模块设于所述移动模块上。

4.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述控制模块连接。

5.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，所述报警模块包括报警喇叭、汽笛和警示信号灯中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，还包括辅助通航模块，所述辅助通航模块与控制模块连接、用于引导被监测船舶通过通航孔。

7.根据权利要求6所述的桥梁防撞系统，其特征在于，所述辅助通航模块包括设于桥梁通航孔内侧的照明灯和/或设于桥墩上的航标灯。

8.一种桥梁防撞方法，其特征在于，包括以下步骤：

S0、系统初始化，开始监测，并执行步骤S1；

S1、检测被监测区域的水位，并将水位信息传送给控制模块，控制模块根据所述水位信息计算通航高度；

获取被监测船舶的点云数据，控制模块根据被监测船舶的点云数据计算被监测船舶相对于测距模块的位置信息和被监测船舶的高度；

获取测距模块的绝对位置信息，并将测距模块的绝对位置信息传送给控制模块；

控制模块根据被监测船舶相对于测距模块的位置信息和测距模块的绝对位置信息计算被监测船舶的绝对位置信息，并执行步骤S2；

S2、判断被监测船舶是否在非通航区域，若是则执行步骤S3，若否则执行步骤S4；

S3、判断步骤S2的执行次数或报警模块的启动次数是否不小于设定值，若是则执行步骤S7，若否则执行步骤S5；

S4、判断通航高度减去船舶高度是否大于设定阈值，若是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；

S5、启动报警模块，并执行步骤S1；

S6、移动模块带动测距模块移动到下一个被监测区域，并执行步骤S0；

S7、通知水上公安部门，并执行步骤S6。

9.根据权利要求8所述的桥梁防撞方法，其特征在于，步骤S1还包括测距模块将被监测区域的点云数据传送给控制模块，控制模块通过将被监测船舶的点云数据的强度和水面的点云数据的强度进行比较，筛选出被监测船舶的点云数据。

10.根据权利要求8所述的桥梁防撞方法，其特征在于，步骤S1还包括控制模块根据被监测船舶的绝对位置信息，并利用现实增强技术在显示屏显示被监测船舶的三维模型。