CN110299029A - 船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法，其中，所述船舶特征检测系统包括：AIS接收器，用于接收船舶发出的AIS信息，所述AIS信息包括该船舶的编号；探测阵列，包括多列对射式激光探测器，每列所述对射式激光探测器沿竖直方向配置于桥梁的通行区域；处理器，连接所述AIS接收器和所述探测阵列。上述的船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法在船舶靠近桥梁时通过探测阵列测得该船舶的高度信息，并将该高度信息与船舶的编号关联以形成该船舶的特征信息，在船舶行驶至其他桥梁时可以根据该船舶的特征信息判断该船舶是否超高，从而可以更为快捷、方便地防止船舶碰撞桥梁，起到桥梁防撞的效果。

Description

船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法

技术领域

本发明涉及桥梁安全领域，具体涉及一种船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着航运交通的迅速发展，航运上的船舶日益增多，船舶发生安全事故的隐患也增大，因此，对桥梁及水域安全监测越来越重要。由于桥梁建设时间不同，建设标准不一，对于防范船舶碰撞桥梁的措施不尽相同，如果船舶的高度超过桥梁高度而不能及时的告警，制止船舶的通行，则船舶将会撞到桥梁，这样造成的损失是巨大的。所以，桥梁及水域安全监测装置的建设有很强的必要性。

尽管船舶在AIS信息中包含船舶的高度信息，但由于船舶在注册后可能存在改装或者在船舶上增设设备等情况，导致船舶的高度与注册在AIS信息中的高度不一致，在穿越桥梁时容易引发桥梁碰撞事故。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法，能够在船舶穿越桥梁时获取该船舶的特征信息。

一种船舶特征检测系统，包括：

AIS接收器，用于接收船舶发出的AIS信息，所述AIS信息包括该船舶的编号；

探测阵列，包括多列对射式激光探测器，每列所述对射式激光探测器沿竖直方向配置于桥梁的通行区域，根据被触发的所述对射式激光探测器检测所述船舶的高度信息；

处理器，连接所述AIS接收器和所述探测阵列，用于将该船舶的高度信息对应于所述船舶的编号以形成所述船舶的特征信息。

优选地，所述探测阵列具有至少2列所述对射式激光探测器，各列所述对射式激光探测器沿船舶行驶方向设置，用于根据各列所述对射式激光探测器的触发顺序检测所述船舶的行驶方向。

优选地，相邻的所述对射式激光探测器的脉冲频率互异。

优选地，相邻的每列所述对射式激光探测器之间的距离为0.5～1m。

优选地，每列相邻的所述对射式激光探测器之间的距离为0.2～1m，每列所述对射式激光探测器的数量为3～15个。

优选地，最高的所述对射式激光探测器距离桥梁的预警线0.2～1m，最低的所述对射式激光探测器距离河道的最高水位2～3m。

一种桥梁超高预警系统，包括：

多个所述的船舶特征检测系统，用于检测通过桥梁的船舶的特征信息；

云平台，与所述多个船舶特征检测系统连接，用于接收并存储所述船舶特征检测系统上传的特征信息；

桥梁预警单元，与所述云平台连接，所述桥梁预警单元包括AIS接收器，在所述AIS接收器获取船舶的AIS信息后，根据所述AIS信息获取该船舶的特征信息，根据该特征信息从所述云平台获取该船舶的高度信息，根据所述高度信息判断该船舶超高时发出预警信号。

一种船舶特征检测方法，包括以下步骤：

根据被触发的对射式激光探测器获取该船舶的高度信息；

检测船舶的AIS信息，从该AIS信息中获取该船舶的编号；

将该高度信息与该编号对应关联形成所述船舶的特征信息。

优选地，在形成所述特征信息之后，还包括：

将该特征信息通过云平台传输至至少一桥梁预警单元，使得所述桥梁预警单元根据所述特征信息的高度信息判断该船舶超高时发出预警信息。

一种桥梁超高预警方法，包括以下步骤

获取通行船舶的AIS信息，根据该AIS信号获取该船舶的编号；

根据该编号获取该船舶对应的特征信息；

根据所述特征信息的高度信息判断该船舶超高时发出预警信息。

相较于现有技术，上述的船舶特征检测系统和方法以及桥梁超高预警系统和方法在船舶靠近桥梁时通过探测阵列测得该船舶的高度信息，并将该高度信息与船舶的编号关联以形成该船舶的特征信息，在船舶行驶至其他桥梁时可以根据该船舶的特征信息判断该船舶是否超高，从而可以更为快捷、方便地防止船舶碰撞桥梁，起到桥梁防撞的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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例，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是桥梁超高预警系统的结构示意图。

图2是船舶特征检测系统的结构示意图。

图3是探测阵列的正视图。

图4是探测阵列的俯视图。

图5是船舶特征检测方法的流程图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

图1是桥梁超高预警系统的结构示意图。如图1所示，该桥梁超高预警系统包括船舶特征检测系统10、云平台20和桥梁预警单元30。

桥梁预警单元30设置于桥梁40处，包括AIS接收器(图中未示出)。船舶自动识别系统(AIS)由AIS接收器(岸基(基站)设施)和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。船载设备配合全球定位系统(GPS)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名(海上移动服务识别号，MMSI)、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料(即AIS信息)由甚高频(VHF)频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台的AIS接收器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。AIS接收器设置在桥梁40或者河岸的位置，通过有线或者无线的方式连接处理器11，在接收到AIS信息后，将该AIS信息传输至处理器11。

在船舶50靠近桥梁40时，桥梁预警单元30的AIS接收器可以获取该船舶50的AIS信息，根据该AIS信息的编号(即海上移动服务识别号，MMSI)获取该船舶50的特征信息。如果根据该船舶50的特征信息的高度信息判断该船舶50超高，则对超高船舶进行预警。例如可以通过声、光信号对船舶50进行预警，例如可以发出警报声或者在LED大屏上显示报警信息，以防止船舶50碰撞桥梁40造成碰撞事故。

云平台20通过有线或者无线的通信方式分别连接于桥梁预警单元30和船舶特征检测系统10。本实施方式中，云平台20包括一个或多个服务器，通过光纤或者蜂窝信号与桥梁预警单元30和船舶特征检测系统10交互数据。

船舶特征检测系统10设置在桥梁40处，用于获取船舶50的特征信息，该特征信息包含船舶50的高度信息和AIS信息(Automatic Identification System，船舶自动识别系统)的编号。图2是船舶特征检测系统10的结构示意图。如图2所示，该船舶特征检测系统10包括AIS接收器12、探测阵列和处理器11。

AIS接收器12用于接收船舶50通过广播发送的AIS信息。处理器11可以具有计算和通信功能的计算装置，例如可以是一台或多台服务器。本实施方式中，处理器11通过有线或者无线方式分别连接多个船舶特征检测系统10和多个桥梁预警单元30，用于接收并存储所述船舶特征检测系统10上传的特征信息。该船舶特征检测系统10位于一桥梁40处，用于检测通过该桥梁40的船舶50的特征信息。桥梁预警单元30位于其他桥梁40处，在所述桥梁预警单元30通过所述AIS接收器获取船舶50的AIS信息后，根据从所述云平台20获取的特征信息得到该船舶50的高度信息，根据所述高度信息判断超高时发出预警信号。

图2是船舶特征检测系统10的结构示意图，图3是探测阵列的结构示意图。如图2和图3所示，探测阵列包括多列对射式激光探测器13。本实施方式中，所述探测阵列的对射式激光探测器13呈阵列式分布。为了便于表述，将沿桥墩的长度方向配置的多个对射式激光探测器13称之为“列”，沿河道方向(即船舶50的行驶方向)配置的多个对射式激光探测器13称之为“行”。

每列所述对射式激光探测器13沿竖直方向配置于桥梁40的通行区域，根据被触发的所述对射式激光探测器13的位置和数量检测所述船舶50的高度信息。该通行区域可以是桥梁40的下方，将对射式激光探测器13布置于桥梁40底部的边缘，优选突出于桥梁40的桥面，使得船舶50被探测阵列检测到超高时，即可触发超高撞桥取证作业，例如启动摄像机拍摄船舶50的现场照片、上传并记录船舶的AIS信息等操作。此外，在检测到船舶50超高时，还可以启动声光预警信号，以提醒船舶50上的船员超高。

所述对射式激光探测器13包括激光发射器131和激光接收器132，激光发射器131安装在探测区域的一侧，激光接收器132安装在探测区域的另外一侧，使得激光发射器131发出的激光水平地沿直线传播至激光接收器132。在激光的传播状态被改变时，例如激光被遮挡而无法传播至激光接收器132时，激光接收器132被触发而发出触发信号至处理器11。当船舶50行驶至探测阵列的探测区域时，船舶50会阻挡至少部分对射式激光探测器13发出的激光，从而可以触发对射式激光探测器13。根据激光接收器132的数量、被触发的激光探测器的高度和位置，可以得到该船舶50的高度信息。例如，船舶50在行驶过程中触发了次高位置的对射式激光探测器13，则可以认为该船舶50的高度大体为该被触发的对射式激光探测器13安装位置的高度。在实际检测过程中，发明人发现，可以根据被触发的激光探测器的位置和数量来判断当前通过探测区域的物体是否为船舶50以防止误判。例如可以是位于底部的2～3个对射式激光探测器13被触发，而且在预设时间内(例如1～3秒)上部的若干个对射式激光探测器13被触发，则认为当前通过探测区域的物体为船舶50，并且高度信息为最高位置的被触发的对射式激光探测器13的高度作为该船舶50的高度信息。

在一些实施方式中，如图3所示，位于最高位置的对射式激光探测器13至桥梁40的预警线的距离D1优选为0.2～1m，这样可以留出碰撞余量，防止船舶50在通行过程中碰触到桥梁40。最低的所述对射式激光探测器13至河道的最高水位的距离D3优选为2～3m，以防止对射式激光探测器13在涨潮过程中被水体浸没而失效。

图4是探测阵列的俯视图。如图4所示，该探测阵列具有至少2列所述对射式激光探测器13，各列所述对射式激光探测器13沿河道的长度方向设置，用于根据各列所述对射式激光探测器13的触发顺序检测所述船舶50的行驶方向。例如，当船舶50沿图2示出的v方向行驶时，会首先触发位于靠近图2中的船舶50的列中的对射式激光探测器13，然后触发远离图2中船舶50的列中的对射式激光探测器13。因此，根据被触发的对射式激光探测器13的所在列的顺序，可以判断出船舶50的行驶方向。本实施方式中，相邻的两列对射式激光探测器13之间的距离D4优选为0.5～1m，可以结合相邻两列的对射式激光探测器13的触发时间，判断是否为船舶50以防止误判。

本实施方式中，为了防止对射式激光探测器13相互干扰，可以设置相邻的所述对射式激光探测器13的脉冲频率互异，即对射式激光探测器13的脉冲频率与其同列上下位置的对射式激光探测器13的脉冲频率均不相同，并且与同行的相邻的对射式激光探测器13的脉冲频率也不相同，使得相邻的对射式激光探测器13之间不会相互干扰，提高了对射式激光探测器13的可靠性。

图5是船舶特征检测方法的流程图。下面结合图5详细描述上述船舶特征检测系统10的工作过程，如图5所示，该船舶特征检测方法包括步骤

S501～S506。

步骤S501：船舶特征检测系统10根据被触发的对射式激光探测器13的位置和数量获取该船舶50的高度信息。本实施方式中，可以通过大量数据的统计分析来获取一般船舶50通过时对射式激光探测器13被触发的对射式激光探测器13的位置和数量，以判断通过探测区域的物体为船舶50，以及船舶50的高度信息。例如，一般情况下，在船舶50通过探测区域时，各列的底部的3～4个对射式激光探测器13处于触发状态的时间为若干秒，各列的顶部的对射式激光探测器13会依次被触发。这样，根据对射式激光探测器13被触发的顺序、处于触发状态下的时间、被触发的对射式激光探测器13的数量、位置等信息综合判断出通过探测区域的物体为船舶50，以及船舶50的高度信息。

步骤S502：船舶特征检测系统10检测船舶50的AIS信息，其中，该AIS信号包含船舶50的编号。将该高度信息与该船舶50的编号对应关联形成所述船舶50的特征信息。具体的，在船舶50通过桥梁40时，会通过无线广播的方式对外广播该船舶50的AIS信息。因此，可以通过AIS接收器12获取该船舶50的AIS信息中的编号，并将该编号对应于所述的高度信息，以形成该船舶50的特征信息。

步骤S503：船舶特征检测系统10将该特征信息上传至云平台20以传输至至少一桥梁预警单元30，其中，桥梁预警单元30可以设置在桥梁40处，该桥梁预警单元30可以被配置在不同于与船舶特征检测系统10所在的桥梁40的其他桥梁40处，用于对超高船舶进行预警，以防止桥梁40碰撞事故。

步骤S504：在船舶50欲通过桥梁预警单元30所在的桥梁40时，该桥梁预警单元30的AIS接收器能够获取到该船舶50广播的AIS信息以得到该船舶50的编号。

步骤S505：桥梁预警单元30根据该编号获取该船舶50对应的特征信息。具体的，可以是桥梁预警单元30从云平台20下发至桥梁预警单元30，也可以是桥梁预警单元30从云平台20获取该编号对应船舶50的特征信息。

步骤S506：所述桥梁预警单元30根据所述特征信息的高度信息判断该船舶50超高时发出预警信息，该预警信号可以是声、光报警信号以提醒船舶50超高，防止船舶50碰撞桥梁40。

上述的船舶特征检测系统10、方法和桥梁超高预警系统在船舶50靠近桥梁40时通过探测阵列测得该船舶50的高度信息，并将该高度信息与船舶50的编号关联以形成该船舶50的特征信息，在船舶50行驶至其他桥梁40时可以根据该船舶50的特征信息判断该船舶50是否超高，从而可以更为快捷、方便地防止船舶50碰撞桥梁40，起到桥梁防撞的效果。而且，设置在桥梁40处的探测阵列凸出于桥梁40的桥面，在检测到船舶50超高时还可以启动撞桥取证作业，以及时固化桥梁超高撞桥的证据，为后续追责事宜提供帮助。

在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种船舶特征检测系统，其特征在于，包括：

AIS接收器，用于接收船舶发出的AIS信息，所述AIS信息包括该船舶的编号；

探测阵列，包括多列对射式激光探测器，每列所述对射式激光探测器沿竖直方向配置于桥梁的通行区域，根据被触发的所述对射式激光探测器检测所述船舶的高度信息；

处理器，连接所述AIS接收器和所述探测阵列，用于将该船舶的高度信息对应于所述船舶的编号以形成所述船舶的特征信息。

2.如权利要求1所述的船舶特征检测系统，其特征在于，所述探测阵列具有至少2列所述对射式激光探测器，各列所述对射式激光探测器沿船舶行驶方向设置，用于根据各列所述对射式激光探测器的触发顺序检测所述船舶的行驶方向。

3.如权利要求2所述的船舶特征检测系统，其特征在于，相邻的所述对射式激光探测器的脉冲频率互异。

4.如权利要求3所述的船舶特征检测系统，其特征在于，相邻的每列所述对射式激光探测器之间的距离为0.5～1m。

5.如权利要求4所述的船舶特征检测系统，其特征在于，每列相邻的所述对射式激光探测器之间的距离为0.2～1m，每列所述对射式激光探测器的数量为3～15个。

6.如权利要求5所述的船舶特征检测系统，其特征在于，最高的所述对射式激光探测器距离桥梁的预警线0.2～1m，最低的所述对射式激光探测器距离河道的最高水位2～3m。

7.一种桥梁超高预警系统，其特征在于，包括：

多个如权利要求1-6任一项所述的船舶特征检测系统，用于检测通过桥梁的船舶的特征信息；

云平台，与所述多个船舶特征检测系统连接，用于接收并存储所述船舶特征检测系统上传的特征信息；

桥梁预警单元，与所述云平台连接，所述桥梁预警单元包括AIS接收器，在所述AIS接收器获取船舶的AIS信息后，根据所述AIS信息获取该船舶的特征信息，根据该特征信息从所述云平台获取该船舶的高度信息，根据所述高度信息判断该船舶超高时发出预警信号。

8.一种船舶特征检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据被触发的对射式激光探测器获取该船舶的高度信息；

检测船舶的AIS信息，从该AIS信息中获取该船舶的编号；

将该高度信息与该编号对应关联形成所述船舶的特征信息。

9.如权利要求8所述的船舶特征检测方法，其特征在于，在形成所述特征信息之后，还包括：

将该特征信息通过云平台传输至至少一桥梁预警单元，使得所述桥梁预警单元根据所述特征信息的高度信息判断该船舶超高时发出预警信息。

10.一种桥梁超高预警方法，其特征在于，包括以下步骤

获取通行船舶的AIS信息，根据该AIS信号获取该船舶的编号；

根据该编号获取该船舶对应的特征信息；

根据所述特征信息的高度信息判断该船舶超高时发出预警信息。