CN106846918A - 桥梁防撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及桥梁工程防撞技术领域，涉及一种桥梁防撞系统，目的在于提供一种警告范围更广、警告信息更多的桥梁防撞系统。包括采集单元、处理单元以及信号发射单元。采集单元采集通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据。处理单元接收上述数据，生成处理数据并发送至信号发射单元。信号发射单元接收并发射处理单元的处理数据至AIS终端设备。前方来船可以同时接收到通航净高数据、高度数据、水位数据、图像数据以及水流熟读数据，并且AIS的传送范围可以达到20海里，因而前方来船在相对较远的距离范围时即能够提前做好准备，在存在与桥梁发生碰撞的可能性时提前调整航向，从而预防船舶撞击桥梁的事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程防撞技术领域，尤其是涉及一种桥梁防撞系统。
背景技术
随着我国国民经济的发展，交通运输也得到了迅速的发展，特别是近年来建成的跨海大桥、跨海大桥的数量明显增加，一方面缓解了日益繁忙的交通压力，促进了陆路交通，但另一方面，对于航运而言，桥梁成为了通航的障碍，特别是如今大吨位的船舶的增加，对于航运的安全需要更加注意。而事实上船舶撞击桥墩或桥面的事故也时有发生，所以防止船舶撞击桥的安全防范工作显得尤为重要。
在现有的桥梁防撞措施中，一般是地面指挥中心通过语音信号发送单元向船舶发送语音警告，船舶的交通管理系统收到的语音警告，然后根据警告内容进行调整航向。而这种桥梁防撞的方式中船舶接收信号的距离较短，有可能在受到语音警告后出现来不及调整航向，从而对桥梁及船舶的安全还是存在隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种警告范围更广、警告信息更多的桥梁防撞系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
一种桥梁防撞系统，包括采集单元、处理单元以及信号发射单元；
所述采集单元，用于采集通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据；
所述处理单元，接收所述采集单元的通航净高数据、水位数据、图像数据以及前方来船高度数据，生成处理数据并将所述处理数据发送至所述信号发射单元；
信号发射单元，用于接收并发射所述处理单元的处理数据至AIS终端设备。
更进一步地，
所述采集单元，包括用于检测桥梁实时通航净高数据以及水位数据的超声波液位传感器、用于采集前方来船高度数据并在前方来船的高度数据超过所述通航净高数据时采集桥梁距前方来船的距离数据的光学传感器、用于采集图像数据的摄像头以及用于采集桥梁区域的水流速度的流速传感器。
更进一步地，
所述光学传感器包括激光和/或红外线传感器。
更进一步地，
所述信号发射单元包括甚高频模块、AIS模块以及告警模块。
更进一步地，
所述AIS模块包括北斗或GPS定位模块、以及VHF收发模块。
更进一步地，
所述处理单元还用于接收AIS模块接收到的附近船舶列表中的船舶位置数据，并在前方来船的高度数据超过所述通航净高数据时，通过所述告警模块发出预警信息。
更进一步地，
还包括与所述处理单元通信连接的用于存储所述图像数据、过往船舶的AIS数据、所述水位数据、所述通航净高数据以及水流速度数据的存储单元。
更进一步地，
还包括与所述处理单元连接的通信单元以及与所述通信单元连接的终端设备。
更进一步地，
所述终端设备包括：
通过所述通信单元发送控制指令至所述处理单元，并由所述处理单元控制所述信号发射单元、所述采集单元以及所述存储单元的遥控设备；
通过通信单元接收所述图像数据、所述AIS数据以及所述水位数据，并且，通过所述通信单元发送控制指令的管理平台。
更进一步地，
还包括能够安装于桥梁上的太阳能供电模块。
结合以上技术方案，本发明能够达到的有益效果在于：
本发明提供的一种桥梁防撞系统，包括采集单元、处理单元以及信号发射单元。其中，所述采集单元采集通航净高数据、水位数据、图像数据以及前方来船高度数据；处理单元接收所述采集单元的通航净高数据、水位数据、图像数据以及前方来船高度数据，生成处理数据并将所述处理数据发送至所述信号发射单元。信号发射单元接收并发射所述处理单元的处理数据。从而，前方来船可以同时接收到通航净高数据、高度数据、水位数据、图像数据，上述的信息种类相对于现有的语音传送的警告信息种类而言丰富得多，并且AIS的传送范围可以达到20海里，因而前方来船在相对较远的距离范围时即能够提前做好准备，在存在与桥梁发生碰撞的可能性时提前调整航向，从而预防船舶撞击桥梁的事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的桥梁防撞系统的工作原理图；
图2为信号发射单元的示意图；
图3为终端设备的示意图；
图4为本发明实施例提供的桥梁防撞系统的更为详细的工作原理图。
图标：1-处理单元；2-采集单元；3-信号发射单元；4-存储单元；5-通信单元；6-终端设备；7-太阳能供电模块；31-甚高频模块；32-AIS模块；33-告警模块；61-遥控设备；62-管理平台。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
下面结合附图对实施例1进行详细描述：
图1为本发明实施例提供的桥梁防撞系统的工作原理图；图2为信号发射单元的示意图；图3为终端设备的示意图；图4为本发明实施例提供的桥梁防撞系统的更为详细的工作原理图。
实施例1
一种桥梁防撞系统，请一并参照图1至图4，包括采集单元2、处理单元1以及信号发射单元3。
采集单元2，用于采集通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据；
处理单元1，接收采集单元2的通航净高数据、水位数据、图像数据以及前方来船高度数据，生成处理数据并将处理数据发送至信号发射单元3；
信号发射单元3，用于接收并发射处理单元1的处理数据至AIS终端设备6。
上述，采集单元2，用于采集通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据，是指采集单元2可以采集通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据。其中，通航净高数据指桥梁至水面的垂直距离的数据、水位数据指河面水位数据、图像数据指桥梁、水面以及前方来船的图像数据。
上述，处理单元1，接收采集单元2的通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据，生成处理数据并将处理数据发送至信号发射单元3，是指，采集单元2发送通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据，处理单元1接收上述通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据，生成处理数据并发送至信号发射单元3。处理数据应包含通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据。
上述，信号发射单元3，用于接收并发射处理单元1的处理数据至AIS终端设备6，是指信号发射单元3接收处理单元1的处理数据后，将处理数据发送至AIS终端设备6。
前方来船可以同时接收到通航净高数据、高度数据、水位数据、图像数据以及水流速度数据，上述的信息种类相对于现有的语音传送的警告信息种类而言丰富得多，并且AIS的传送范围可以达到20海里，因而前方来船在相对较远的距离范围时即能够提前做好准备，在存在与桥梁发生碰撞的可能性时提前调整航向，从而预防船舶撞击桥梁的事故的发生。
AIS系统在初始阶段主要是为了防止航行船舶在狭窄的航道中交会时的碰撞，航行中的船舶彼此在了解了对方船舶的航向、航速、船型和位置后，可以迅速作出正确判断，从而操作船舶避免碰撞，增加航行的安全系数。近阶段，由于无线电技术的不断进步，制约无线数据交换的技术障碍被克服，AIS系统由原先为防止船舶避碰目的而推出，到目前已延伸出对航行船舶的监管。
AIS系统应用的目的：帮助识别船舶；协助跟踪目标；简化信息交换；提供船舶其他附加信息以便有助于了解各方面的情况。使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。
总之，无论是在岸基监视站或者在船上，AIS系统将提高值班驾驶员的可使用信息的质量，是导航系统(包括雷达)信息来源的一个补充。
本实施例的可选方案中，
处理单元1还用于接收AIS模块32接收到的附近船舶列表中的船舶位置数据，并在前方来船的高度数据超过通航净高数据时，通过告警模块33发出预警信息。预警信息具体包括MMSI和呼号等信息，并通过信号发射单元3将上述信息通知至超高船舶，通知的方式不限定为LED显示屏、AIS 6号消息(寻址)、定向喇叭、海事甚高频等方式。
本实施例的可选方案中，
采集单元2，包括用于检测桥梁实时通航净高数据以及水位数据的超声波液位传感器、用于采集前方来船高度数据并在前方来船的高度数据超过通航净高数据时采集桥梁距前方来船的距离数据的光学传感器以及用于采集图像数据的摄像头。更进一步地，光学传感器包括激光和/或红外线传感器。例如，光学传感器设置为激光传感器，又例如，光学传感器设置为红外线传感器，再例如，光学传感器同时包括激光传感器和红外线传感器。
基于上述采集单元2的桥梁防撞系统的工作场景之一：光学传感器检测前方来船的高度数据，并将上述高度数据与超声波液位传感器检测的通航净高数据比对，在前方来船的高度数据大于或等于通航净高数据后，光学传感器检测桥梁与前方来穿的距离数据，并将上述的距离数据传递至处理单元1，处理单元1通过计算处理后确定前方来船的位置数据，与此同时，处理单元1接收AIS模块32接收到的附近船舶列表中的船舶位置数据，比对处理单元1通过计算处理得到的位置数据以及附近船舶列表中的船舶位置数据，最终获得超高船舶的精确位置数据以及MMSI和呼号等信息，并通过信号发射单元3将上述信息通知至超高船舶，通知的方式不限定为LED显示屏、AIS 6号消息(寻址)、定向喇叭、海事甚高频等方式。
本实施例的可选方案中：
信号发射单元3包括甚高频模块31、AIS模块32以及告警模块33。其中，AIS模块32包括北斗或GPS定位模块、以及VHF收发模块。AIS模块32与AIS终端之间采用VHF(甚高频)通信，受VHF所用频率特性影响，一般VHF的通信距离约为20至30海里左右。用以获取桥梁位置的GPS定位单元，是指AIS模块32可以通过GPS定位单元获取桥梁的定位信息，并将表示桥梁位置的数据发送通过VHF单元发送至AIS终端，该位置数据可以为桥梁的经度及纬度，例如经度(1/10000度，±180度，东为+，西为-，最小单位≈0.1852米)；纬度(1/10000度，±90，北为+，南为-)等字段。
本实施例的可选方案中，
还包括与处理单元1通信连接的用于存储图像数据、过往船舶的AIS数据、水位数据以及通航净高数据的存储单元4。
上述，存储单元4，用于存储图像数据、过往船舶的AIS数据以及水位数据，是指，采集单元2的超声波液位传感器将采集到的通航净高数据以及水位数据通过处理单元1传递至存储单元4，采集单元2的，采集单元2的摄像头将采集到的图像数据通过处理单元1传递至存储单元4，信号发射单元3的AIS模块32通过处理单元1将过往船舶的AIS数据传递至存储单元4。
本实施例的可选方案中
该桥梁防撞系统还包括与处理单元1连接的通信单元5以及与通信单元5连接的终端设备6。
具体而言，终端设备6包括：
通过通信单元5发送控制指令至处理单元1，并由处理单元1控制信号发射单元3、采集单元2以及存储单元4的遥控设备61；
通过通信单元5接收图像数据、AIS数据以及水位数据，并且，通过通信单元5发送控制指令的管理平台62。
上述，遥控设备61，通过通信单元5与处理单元1连接，从而可以通过处理单元1控制采集单元2及信号发射单元3。遥控设备61能控制采集单元2、信号发射单元3以及存储单元4的开关，例如，遥控设备61能够用于设置超声波液位传感器的安装高度、告警间隔等参数。需要进一步说明的是，遥控设备61例如可以是写码器。
上述，管理平台62，通过通信单元5接收图像数据、AIS数据以及水位数据，并且通过通信单元5发送控制指令，是指，管理平台62接收摄像头采集的图像数据，AIS模块32采集的AIS数据以及超声波液位传感器采集的水位数据等，实现设备集中管理、实时信息查看，远程对设备进行状态查询、参数设置、功能控制(图像上拉(实时显示摄像头拍摄的视频、照片)、下发航行通告、应急指挥等)。
上述，通信单元5，例如可以采用有线或无线的通讯方式。例如，通信单元5为zigbee装置。处理单元1通过zigbee装置接收遥控设备61以及管理平台62的控制指令。此外，无线单元也可以为蓝牙装置、红外装置等。需要进一步说明的是，本实施例中的处理单元1可以为单片机、微控制单元等。
本实施例的可选方案中
桥梁防撞系统还包括能够安装于桥梁上的太阳能供电模块7。太阳能供电模块7可以对桥梁防撞系统的各个模块进行供电，从而使本实施例中的桥梁防撞系统更便于安装。当然，本实施例中的桥梁防撞系统也可以是太阳能供电模块7及市电模块相结合的供电方式，使桥梁防撞系统便于安装且环保的同时，还保证了供电的稳定性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (10)
1.一种桥梁防撞系统，其特征在于，包括采集单元、处理单元以及信号发射单元；
所述采集单元，用于采集通航净高数据、水位数据、图像数据、前方来船高度数据以及水流速度数据；
所述处理单元，接收所述采集单元的通航净高数据、水位数据、图像数据以及前方来船高度数据，生成处理数据并将所述处理数据发送至所述信号发射单元；
信号发射单元，用于接收并发射所述处理单元的处理数据至AIS终端设备。
2.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
所述采集单元，包括用于检测桥梁实时通航净高数据以及水位数据的超声波液位传感器、用于采集前方来船高度数据并在前方来船的高度数据超过所述通航净高数据时采集桥梁距前方来船的距离数据的光学传感器、用于采集图像数据的摄像头以及用于采集桥梁区域的水流速度的流速传感器。
3.根据权利要求2所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
所述光学传感器包括激光和/或红外线传感器。
4.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
所述信号发射单元包括甚高频模块、AIS模块以及告警模块。
5.根据权利要求4所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
所述AIS模块包括北斗或GPS定位模块、以及VHF收发模块。
6.根据权利要求4所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
所述处理单元还用于接收AIS模块接收到的附近船舶列表中的船舶位置数据，并在前方来船的高度数据超过所述通航净高数据时，通过所述告警模块发出预警信息。
7.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
还包括与所述处理单元通信连接的用于存储所述图像数据、过往船舶的AIS数据、所述水位数据、所述通航净高数据以及水流速度数据的存储单元。
8.根据权利要求7所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
还包括与所述处理单元连接的通信单元以及与所述通信单元连接的终端设备。
9.根据权利要求8所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
所述终端设备包括：
通过所述通信单元发送控制指令至所述处理单元，并由所述处理单元控制所述信号发射单元、所述采集单元以及所述存储单元的遥控设备；
通过通信单元接收所述图像数据、所述AIS数据以及所述水位数据，并且，通过所述通信单元发送控制指令的管理平台。
10.根据权利要求1所述的桥梁防撞系统，其特征在于，
还包括能够安装于桥梁上的太阳能供电模块。
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