CN110491174A - 一种内河船舶桥梁防撞检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种内河船舶桥梁防撞检测系统及方法，包括动态信息实时显示模块、AIS自动识别模块、激光测距防碰撞模块，电子航道图显示模块，动态信息实时显示模块用来实时显示船舶的位置、速度、航向以及预警信息和桥梁的位置信息；AIS自动识别模块根据GPS卫星定位自动搜索附近水域里的船舶与桥梁信息，并将它们识别出来显示在动态信息实时显示模块上；激光测距防碰撞模块对上述检测出来的桥梁或桥墩自动进行激光测距，测量船舶与附近水域桥梁的距离，并计算它们的高度，对船舶超高进行实时预警；电子航道图显示模块用来显示当前水域的电子地图，从而引导船舶正确航行。该系统界面简捷、操作简单、预警准确率高。
Description
技术领域
本发明属于人工智能技术领域，具体涉及一种内河船舶桥梁防撞检测系统及方法。
背景技术
跨越航道修建桥梁，船舶碰撞是一个重要的安全问题。自20世纪80年代以来,我国已修建和规划修建了大量的跨航道桥梁，同时船舶航运也发展迅速。上述两个因素使得我国桥梁工程领域的从业者必须解决桥梁的船撞安全分析、防撞预警等问题。
在船舶与桥梁碰撞的理论研究方面，国内外学者进行了较多的研究与探索。但船舶在通过桥区水域时，受风速、风向、流速、流向、水位等动态因素影响，尤其在墩身附近受涌流、漩流、漩涡影响，还有临时出现各种不确定因素和驾驶员的人为失误，导致研究过程十分复杂，研究成果难以突破。由此可见，对船舶与桥梁碰撞预警和智能控制技术展开进一步的研究是十分必要的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种内河船舶桥梁防撞检测系统及方法，以解决传统人工方法难以对航道内的船舶与桥梁防撞进行有效预警的问题。
本发明通过以下技术方案加以实现：
所述的一种内河船舶桥梁防撞检测系统，其特征在于包括：
动态信息实时显示模块：用于实时显示船舶的位置、速度、航向以及预警信息和桥梁的名称、位置信息；
AIS自动识别模块: 根据GPS卫星定位自动搜索附近水域里的船舶与桥梁信息，并将它们识别出来显示在动态信息实时显示模块上；
激光测距防碰撞模块：用于对AIS自动识别模块检测出来的桥梁或或桥墩自动进行激光测距，将激光安装在所需高度，发射的激光在对应高度碰到船时将返回船只超高预警，对于低于对应高度的船无反应，对船舶超高进行实时预警；
电子航道图显示模块：用来显示当前水域的电子地图，从而引导船舶正确航行。
所述动态信息实时显示模块采用10寸TFI电容触摸液晶显示屏，对需要预警的桥梁进行实时动态信息显示。
所述AIS自动识别模块用于接收GPS卫星返回的数据，该数据包括周围附近船舶的位置、航向、速度、名称、船型、船宽与桥梁的位置、名称信息。
所述激光测距防碰撞模块对AIS自动识别模块检测出来的桥梁自动进行激光测距，通过发射水平的激光束来探测物体，当探测到桥梁时，则输出报警开关信号，同时测量船舶与该桥梁的水平距离，并计算它们的高度差，对船舶超高进行实时预警监控。
所述电子航道图显示模块在当前水域的电子地图上记录船只的杭行轨迹，过桥梁时，显示当前桥梁的三维图片，引导船舶正确航行。
所述的一种内河船舶桥梁防撞检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1） 通过GPS卫星定位检测当前水域附近桥梁的位置、名称信息；
2）将桥梁的信息实时显示在液晶显示屏上；
3） 利用激光束探测桥梁的高度，并计算当前船舶与桥梁的距离，进行实时预警；
4）计算当前船舶航向与速度；
5）显示通道航向电子图，直至船舶顺利过桥。
步骤1）的具体步骤为GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置的无线电信号，地面的GPS接收机接受该信号，GPS卫星根据地面接收到信号与发送信号的时间延时来准确计算地面物体的位置，从而实现了对附近船舶和桥梁定位；步骤2）具体为船舶利用AIS接收机接收获取到的数据，再将他们实时显示出来，从而能准确获取到附近船舶与桥梁的准确信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）利用GPS卫星定位功能能自动探测附近水域的桥梁、船舶信息；
2）利用激光测距能自动测量船舶与桥梁的高度和水平距离，能够进行实时预警；
3）该系统界面简捷、操作简单、预警准确率高。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做进一步详细说明，本发明的目的和效果将变得更加明白。
本发明一种内河船舶桥梁防撞检测系统，采用的系统包括动态信息实时显示模块、AIS自动识别模块、激光测距防碰撞模块，电子航道图显示模块，动态信息实时显示模块用来实时显示船舶的位置、速度、航向以及预警信息和桥梁的位置信息； AIS自动识别模块根据GPS卫星定位自动搜索附近水域里的船舶与桥梁信息，并将它们识别出来显示在动态信息实时显示模块上；激光测距防碰撞模块对上述检测出来的桥梁或桥墩自动进行激光测距，测量船舶与附近水域桥梁的距离，并计算它们的高度，对船舶超高进行实时预警；电子航道图显示模块用来显示当前水域的电子地图，从而引导船舶正确航行。
上述的动态信息实时显示模块，采用10寸TFI电容触摸液晶显示屏来显示相关动态信息，通过船载GPS卫星定位来获取当前船舶的位置信息，并通过通信模块将信息返回给当前系统，系统通过串口通信将信息实时显示在液晶显示屏上。
上述的AIS自动识别模块，利用GPS卫星定位来探测附近水域的船舶或桥梁信息，并根据船载AIS接收机来接受GPS卫星返回的数据，具体过程为：GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置的无线电信号，地面的GPS接收机接受该信号，GPS卫星根据地面接收到信号与发送信号的时间延时来准确计算地面物体的位置，从而实现了对附近船舶和桥梁定位，船舶利用AIS接收机接收获取到的数据，再将他们实时显示出来，从而能准确获取到附近船舶与桥梁的准确信息。
上述的激光测距防碰撞模块，利用激光束对船舶超高预警进行实时监控，具体过程为：
激光测速的具体过程为：激光发射器发出激光脉冲波，内部定时器开始计算时间T1，当激光波碰到物体后，部分能量返回，当激光接收器收到返回激光波时，停止内部定时器T2，激光雷达到物体的距离为：S=C(光速)×（T2-T1）/2。
超高预警的具体过程为：在桥梁上或便于安装的附近岸边安装激光扫描探测器。采用激光水平扫描的方式设置桥梁通航限高线，如果激光扫描线扫测到障碍物时，表示船舶有超高现象，则触发超高报警，为提高远距离激光扫测距离和精度，采用了二台设备交叉扫测的方式，保证船舶驶入预警区能被探测到，同时又有足够的预警时间。
上述的电子航道图显示模块，显示当前水域的电子地图，在地图上记录船只的航行轨迹，过桥梁时，显示当前桥梁的三维图片，引导船舶正确航行。
本发明具体的工作流程如图1所示，启动开始，动态信息实时显示模块显示当前船舶的位置信息，AIS自动识别模块根据GPS卫星返回的信号检测附近是否有船只，若有进一步显示桥梁的位置和船舶的位置，若否，则返回上一层，直至检测到附近有船只，显示桥梁的位置和船舶的位置，然后激光测距防碰撞模块进行激光测距，若超高，则开始预警，若不超高，则继续显示桥梁的位置和船舶的位置，开始预警后，电子航道图显示模块工作，显示通道航向电子图，引导船舶正常杭行直至结束。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例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。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种内河船舶桥梁防撞检测系统，其特征在于包括：
动态信息实时显示模块：用于实时显示船舶的位置、速度、航向以及预警信息和桥梁的名称、位置信息；
AIS自动识别模块: 根据GPS卫星定位自动搜索附近水域里的船舶与桥梁信息，并将它们识别出来显示在动态信息实时显示模块上；
激光测距防碰撞模块：用于对AIS自动识别模块检测出来的桥梁或桥墩自动进行激光测距，将激光安装在所需高度，发射的激光在对应高度碰到船时将返回船只超高预警，对于低于对应高度的船无反应，对船舶超高进行实时预警；
电子航道图显示模块：用来显示当前水域的电子地图，从而引导船舶正确航行。
2.如权利要求1所述的一种内河船舶桥梁防撞检测系统，其特征在于所述动态信息实时显示模块采用10寸TFI电容触摸液晶显示屏，对需要预警的桥梁进行实时动态信息显示。
3.如权利要求1所述的一种内河船舶桥梁防撞检测系统，其特征在于所述AIS自动识别模块用于接收GPS卫星返回的数据，该数据包括周围附近船舶的位置、航向、速度、名称、船型、船宽与桥梁的位置、名称信息。
4.如权利要求1所述的一种内河船舶桥梁防撞检测系统，其特征在于所述激光测距防碰撞模块对AIS自动识别模块检测出来的桥梁自动进行激光测距，通过发射水平的激光束来探测物体，当探测到桥梁时，则输出报警开关信号，同时测量船舶与该桥梁的水平距离，并计算它们的高度差，对船舶超高进行实时预警监控。
5.如权利要求1所述的一种内河船舶桥梁防撞检测系统，其特征在于所述电子航道图显示模块在当前水域的电子地图上记录船只的杭行轨迹，过桥梁时，显示当前桥梁的三维图片，引导船舶正确航行。
6.一种内河船舶桥梁防撞检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1） 通过GPS卫星定位检测当前水域附近桥梁的位置、名称信息；
2）将桥梁的信息实时显示在液晶显示屏上；
3） 利用激光束探测桥梁的高度，并计算当前船舶与桥梁的距离，进行实时预警；
4）计算当前船舶航向与速度；
5）显示通道航向电子图，直至船舶顺利过桥。
7.如权利要求6所述的一种内河船舶桥梁防撞检测方法，其特征在于步骤1）的具体步骤为GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置的无线电信号，地面的GPS接收机接受该信号，GPS卫星根据地面接收到信号与发送信号的时间延时来准确计算地面物体的位置，从而实现了对附近船舶和桥梁定位；步骤2）具体为船舶利用AIS接收机接收获取到的数据，再将他们实时显示出来，从而能准确获取到附近船舶与桥梁的准确信息。
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