CN115565408B - 一种水上桥梁防撞预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了应用于水上交通安全领域的一种水上桥梁防撞预警系统，该系统包括：飞行监测模块，用于拍摄场景影像和识别目标船只；漂浮监测模块，用于监测过往船只是否超高；远程控制台，用于接收飞行监测模块收集到的场景影像和漂浮监测模块监测到的超高信号，且用于向飞行监测模块和漂浮监测模块发送控制指令；通过设置飞行监测模块，从而进行快速平稳靠近船只，便于进行辅助观察船只，同时便于与船只进行建立连接和传递信息；通过设置漂浮监测模块可供飞行监测模块进行停靠，同时便于对从侧边经过的船只进行测量；通过设置提升机构可对测距仪的监测高度进行调整，从而适应经常变化的江河水位变化。

Description

一种水上桥梁防撞预警系统
技术领域
本发明涉及水上交通安全领域，尤其涉及一种水上桥梁防撞预警系统。
背景技术
桥梁，是架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的建筑物，对于行人车辆来说桥梁为我们的出行带来了极大的便利，但是对于水上船舶来说，桥梁却是水面上的人工障碍物，给船舶的安全航行增加了难度，由于水位上涨对高度估算的误判或者对自身船只高度与桥梁高度的错误认识，而导致撞桥事故的发生。由于存在着船撞桥的威胁，相对的来说船对桥梁安全也构成了一定的威胁，而船撞桥事故时有发生，如九江大桥6·15船撞桥断事11·2福建福州船只撞桥事故武汉挖沙船撞桥事故11·25漳州采砂船撞桥事故11·24赣江运砂船侧翻事故5.12南京长江大桥事故10·15砂船碰撞西江大桥事故。
为了降低桥被撞风险，需要对经过船只高度进行及时统计，以对风险进行计算，同时对高风险船只进行及时沟通以寻求解决办法。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种水上桥梁防撞预警系统。
为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
一种水上桥梁防撞预警系统，包括：
飞行监测模块，用于拍摄场景影像和识别目标船只；
漂浮监测模块，用于监测过往船只是否超高；
远程控制台，用于接收飞行监测模块收集到的场景影像和漂浮监测模块监测到的超高信号，且用于向飞行监测模块和漂浮监测模块发送控制指令；
所述飞行监测模块包括机体和均设置在机体上的旋翼机构、拍摄单元、显示单元、第一控制中心，所述旋翼机构用于带动机体进行飞行移动，所述拍摄单元用于拍摄影像，所述显示单元用于播放信息，所述第一控制中心用于传输信息和向旋翼机构、拍摄单元、显示单元发送控制指令；
所述机体包括主机架、机臂、脚架和后支撑脚，所述机臂设置有多组且分别设置在主机架的四周，所述脚架和后支撑脚均设置在主机架的底部，且脚架上设置有吸盘；
进一步的，所述漂浮监测模块包括漂浮台、测高单元、第二控制中心，所述测高单元和第二控制中心均安装在漂浮台上，且测高单元用于自动调节监测高度以监测过往船只是否超高。
进一步的，所述测高单元包括测距仪、提升机构，所述测距仪用于监测经过船只是否超过限定高度，所述提升机构用于调整测距仪的高度。
进一步的，所述提升机构包括导轨管、浮块、水泵装置、进水管、水位监测装置和控制阀，所述水泵装置安装在漂浮台上，且水泵装置的输出端和输入端分别与导轨管和进水管连接，所述漂浮台上设置有插孔，所述进水管的进水口向下穿过漂浮台插孔延伸至环境水面以下，所述水位监测装置设置在导轨管内且用于监测导轨管内的水位是否到设定位置，所述浮块放置在导轨管内且漂浮在导轨管内的水面上，所述测距仪安装在浮块上且沿水平方向检测，所述控制阀设置在进水管上且用于控制导轨管进水的开闭同时用于锁定导轨管内的水位。
进一步的，所述漂浮台上设置有防倾覆机构和驱动机构，所述防倾覆机构用于提升漂浮台的稳定性，防止漂浮监测模块发生倾覆，所述驱动机构用于带动漂浮监测模块进行移动从而调整漂浮调整模块的位置。
进一步的，所述防倾覆机设置为延伸板，所述延伸板设置有多组且分别环形排列设置在漂浮台的外周。
进一步的，所述远程控制台包括第三接收单元、第三发送单元和通信单元，所述第三接收单元用于将从飞行监测模块接收到的场景影像进行接收和播放，所述第三发送单元用于向飞行监测模块和漂浮监测模块发送控制指令，所述通信单元用于供处于同频道的船只进行通信。
本发明所取得的有益效果是：
通过设置飞行监测模块，从而进行快速平稳靠近船只，便于进行辅助观察船只，同时便于与船只进行建立连接和传递信息；
通过设置漂浮监测模块可供飞行监测模块进行停靠，同时便于对从侧边经过的船只进行测量；
通过设置提升机构可对测距仪的监测高度进行调整，从而适应经常变化的江河水位变化；
通过设置显示单元可通过显示信息以警示船只操作人员按指示进行配合，同时便于与操作人员快速建立联系；
通过设置防倾覆机构可防止漂浮监测模块发生倾覆，提升漂浮监测模块的安装稳定性和监测稳定性；
高度监测的设置和调节放置简单，只需要输入水位高度即可进行自动运算和调节；
提升机构设置为水泵式，可利用环境中的水作为垫高介质，可循环利用且便捷有效。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明的漂浮监测模块的结构示意图。
图2为本发明的导轨管与测距仪的结构示意图。
图3为本发明的延伸板的结构示意图。
图4为本发明的飞行监测模块的结构示意图。
图5为飞行监测模块停止在驾驶台窗前时的情景示意图。
图6为漂浮监测模块放置在环境水中运作时的情景示意图。
图7为漂浮监测模块放置在环境水中时的各个位置的标线示意图
图中：1飞行监测模块、11机体、12旋翼机构、13拍摄单元、14显示单元、2漂浮监测模块、21漂浮台、22测高单元、221导轨管、222浮块、223水泵装置、224进水管、251水位传感器、252压力传感器、226控制阀、23防倾覆机构、24驱动机构、25测距仪、3远程控制台。
具体实施方式
为了使得本发明的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统.方法.特征和优点都包括在本说明书内.包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一。
如图1所示，一种水上桥梁防撞预警系统，包括：
飞行监测模块1，用于拍摄场景影像和识别目标船只；
漂浮监测模块2，用于监测过往船只是否超高；
远程控制台3，用于接收飞行监测模块1收集到的场景影像和漂浮监测模块2监测到的超高信号，且用于向飞行监测模块1和漂浮监测模块2发送控制指令；
所述飞行监测模块1包括机体11和均设置在机体11上的旋翼机构12、拍摄单元13、显示单元14、第一控制中心，所述旋翼机构12用于带动机体11进行飞行移动，所述拍摄单元13用于拍摄影像，所述显示单元14用于播放信息，所述第一控制中心用于传输信息和向旋翼机构12、拍摄单元13、显示单元14发送控制指令；
所述机体11包括主机架、机臂、脚架和后支撑脚，所述机臂设置有多组且分别设置在主机架的四周，所述脚架和后支撑脚均设置在主机架的底部，且脚架上设置有吸盘；
所述漂浮监测模块2包括漂浮台21、测高单元22、第二控制中心，所述测高单元22和第二控制中心均安装在漂浮台21上，且测高单元22用于自动调节监测高度以监测过往船只是否超高；
所述测高单元22包括测距仪25、提升机构，所述测距仪25用于监测经过船只是否超过限定高度，所述提升机构用于调整测距仪25的高度；
所述提升机构包括导轨管221、浮块222、水泵装置223、进水管224、水位监测装置和控制阀226，所述水泵装置223安装在漂浮台21上，且水泵装置223的输出端和输入端分别与导轨管221和进水管224连接，所述漂浮台21上设置有插孔，所述进水管224的进水口向下穿过漂浮台21插孔延伸至环境水面以下，所述水位监测装置设置在导轨管221内且用于监测导轨管221内的水位是否到设定位置，所述浮块222放置在导轨管221内且漂浮在导轨管221内的水面上，所述测距仪25安装在浮块222上且沿水平方向检测，所述控制阀226设置在进水管224上且用于控制导轨管221进水的开闭同时用于锁定导轨管221内的水位；
所述漂浮台21上设置有防倾覆机构23和驱动机构24，所述防倾覆机构23用于提升漂浮台21的稳定性，防止漂浮监测模块2发生倾覆，所述驱动机构24用于带动漂浮监测模块2进行移动从而调整漂浮调整模块的位置；
所述防倾覆机设置为延伸板，所述延伸板设置有多组且分别环形排列设置在漂浮台21的外周；
所述远程控制台3包括第三接收单元、第三发送单元和通信单元，所述第三接收单元用于将从飞行监测模块1接收到的场景影像进行接收和播放，所述第三发送单元用于向飞行监测模块1和漂浮监测模块2发送控制指令，所述通信单元用于供处于同频道的船只进行通信。
实施例二，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
进一步结合图2、图3、图4、图5、图6所示，一种水上桥梁防撞预警系统，包括：
飞行监测模块1，用于拍摄场景影像和识别目标船只；
漂浮监测模块2，用于监测过往船只是否超高；
远程控制台3，用于接收飞行监测模块1收集到的场景影像和漂浮监测模块2监测到的超高信号，且用于向飞行监测模块1和漂浮监测模块2发送控制指令；
所述飞行监测模块1包括机体11和均设置在机体11上的旋翼机构12、拍摄单元13、显示单元14、第一控制中心，所述旋翼机构12用于带动机体11进行飞行移动，所述拍摄单元13用于拍摄影像，所述显示单元14用于播放信息，所述第一控制中心用于传输信息和向旋翼机构12、拍摄单元13、显示单元14发送控制指令；
所述机体11包括主机架、机臂、脚架和后支撑脚，所述机臂设置有多组且分别设置在主机架的四周，所述脚架和后支撑脚均设置在主机架的底部，且脚架上设置有吸盘；
所述旋翼机构12包括第一电机和第一螺旋桨，所述第一电机设置在机臂上，且用于带动第一螺旋桨进行旋转；
所述拍摄单元13设置为摄像器，所述摄像器用于收集场景影像，且将收集到的场景影像发送至第一控制中心；
所述显示单元14设置为显示屏和安装架，所述显示屏通过安装架安装在主机架上显示屏且与第一控制中心通讯连接；
所述显示屏转动设置在安装架上，且显示屏与安装架连接的连接轴位置较显示屏的中部靠上设置，从而使显示屏的重心在连接轴下方，形成类似摆锤的状态，从而使得在机体11发生朝特定方向翻转倾斜时，显示屏由于重力而底部保持朝下；
所述第一控制中心包括第一接收单元、第一发送单元，所述第一接收单元用于接收拍摄单元13收集到的场景影像，且用于接收远程控制台3发送来的控制信号，所述第一发送单元用于将场景影像发送至远程控制台3和根据接收到的控制信号向旋翼机构12和显示单元14发送控制指令和播放内容；
所述漂浮监测模块2包括漂浮台21、测高单元22、第二控制中心，所述测高单元22和第二控制中心均安装在漂浮台21上，且测高单元22用于自动调节监测高度以监测过往船只是否超高；
所述漂浮台21上设置有供飞行监测模块1停留的放置区；
所述测高单元22包括测距仪25、提升机构，所述测距仪25用于监测经过船只是否超过限定高度，所述提升机构用于调整测距仪25的高度；
所述提升机构包括导轨管221、浮块222、水泵装置223、进水管224、水位监测装置和控制阀226，所述水泵装置223安装在漂浮台21上，且水泵装置223的输出端和输入端分别与导轨管221和进水管224连接，所述漂浮台21上设置有插孔，所述进水管224的进水口向下穿过漂浮台21插孔延伸至环境水面以下，所述水位监测装置设置在导轨管221内且用于监测导轨管221内的水位是否到设定位置，所述浮块222放置在导轨管221内且漂浮在导轨管221内的水面上，所述测距仪25安装在浮块222上且沿水平方向检测，所述控制阀226设置在进水管224上且用于控制导轨管221进水的开闭同时用于锁定导轨管221内的水位；
所述浮块222和导轨管221的管腔横截面形状均设置为方形，从而绑定测距仪25与漂浮监测模块2的朝向，使得测距仪25与漂浮监测模块2的朝向绑定同时朝向第一方向，所述导轨管221为透明管，透明管便于测距仪25发射与接收测距红外激光；
在本实施例中，所述第一方向与桥梁延伸方向相同；
所述漂浮台21上设置有防倾覆机构23和驱动机构24，所述防倾覆机构23用于提升漂浮台21的稳定性，防止漂浮监测模块2发生倾覆，所述驱动机构24用于带动漂浮监测模块2进行移动从而调整漂浮调整模块的位置；
所述防倾覆机设置为延伸板，所述延伸板设置有多组且分别环形排列设置在漂浮台21的外周；
所述延伸板通过转轴转动安装在漂浮台21的外周，且转轴上设置有卷簧，所述卷簧用于缓冲水流和波浪对延伸板和漂浮台21造成的冲力，降低漂浮台21的起伏；
所述延伸板设置为越往外的延伸板的截面形状长度越长；
所述驱动机构24包括第一喷射器和第二喷射器，所述第一喷射器与第二喷射器分别以漂浮台21为中心对称设置在两个延伸板的外端下侧，且被构造成当其中一个喷射器启动另一个喷射器停止时，漂浮监测模块2发生旋转，当两个喷射器同时启动时，漂浮监测模块2前进；
所述漂浮台21上还设置有将导轨管221进行固定进行支撑架；
所述第二控制中心包括第二接收单元、计算单元、第二发送单元，所述第二接收单元用于接收测距仪25的监测信息、远程控制台3发送来的现测环境水位，所述计算单元用于根据输入的环境水位高度和限高高度，进行计算提升机构需要提升的距离，所述第二发送单元用于向驱动机构24和提升机构发送控制指令；
所述第二控制中心还设置有定向单元，所述定向单元用于确定漂浮监测模块2的朝向；
所述水位监测装置包括水位传感器251和压力传感器252，所述水位传感器251用于当导轨管221内的水位到达设置高度后向第二控制中心发送感应信号，所述压力传感器252用于监测导轨管221内的特定位置的水压；
所述压力传感器252和水位传感器251均安装在导轨管221内，且所述压力传感器252的安装位置高度低于水位传感器251的安装位置高度，所述设置高度为水位传感器251的安装位置高度；
所述远程控制台3包括第三接收单元、第三发送单元和通信单元，所述第三接收单元用于将从飞行监测模块1接收到的场景影像进行接收和播放，所述第三发送单元用于向飞行监测模块1和漂浮监测模块2发送控制指令，所述通信单元用于供处于同频道的船只进行通信。
实施例三，本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
所述预警系统的预警方式，包括：
S1、预设高度，通过远程控制台输入现测到的环境水位高度，通过计算单元算出调整值后，提升机构调整测距仪的高度，直至测距仪的高度达到限定高度；
提升机构的高度计算和调整方法：打开控制阀将导轨管内的水排出后，控制水泵装置启动将环境水逐渐泵入导轨管，当将环境水使用水泵装置慢慢注入导轨管内时，当水位到达水位传感器的位置且被水位传感器监测时，压力传感器进行记录，生成第一水压p1，其中：
p1＝ρgh3；
p2＝ρg(h3+hb)；
得出达到限定高度时的目标水压：
式中现测环境水位l5高于基准水位高度l1，则hb为负值，若l5低于基准水位高度l1，则hb为正值；
则当水压传感器监测到该位置的水压值达到p2时，则为测距仪达到设定监测位置，即可关闭控制阀和水泵装置停止供水；
如图7所示，l1为环境水位的基准高度标记线，l2为压力传感器的安装位置标记线，l3为水位传感器的安装位置标记线，l4为限定高度标记线，l5为现测环境水位的高度标记线；
S2、当测高单元监测到有船体的吨位超出限定高度后，控制飞行监测模块启动运作；
S3、飞行监测模块通过拍摄单元对目标船身进行拍摄和识别目标船只的位置，然后控制飞行监测模块飞行至船只的前侧再进行放慢飞行速度逐渐与目标船只的驾驶台靠近；
S4、控制飞行监测模块停靠在窗口玻璃上，保持吸盘贴附在窗口玻璃上，后撑脚支撑在窗口玻璃上，且保持显示单元朝向驾驶台，然后通过显示单元显示警告信息，提示船只不得进入大桥，然后显示单元进行显示连接频道通知目标船只的海员进行连接对应频道进行通信，从而与水警和维护人员进行沟通解决方案；
在本实施例中，所述测距仪为激光红外线测距仪，利用的是红外线传播时的不扩散原理从而对监测范围内是否存在障碍物进行监测，所述测距仪为周期性启动运作，在本实施例中，当监测到监测范围内不存在阻碍物时，测距仪的工作频率为：5秒1次，当监测到目标范围存在阻碍物时，测距仪的工作频率为：2秒1次。
在本实施例中，所述测距仪的监测范围为800米；
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种水上桥梁防撞预警系统，其特征在于，包括：
飞行监测模块，用于拍摄场景影像和识别目标船只；
漂浮监测模块，用于监测过往船只是否超高；
远程控制台，用于接收飞行监测模块收集到的场景影像和漂浮监测模块监测到的超高信号，且用于向飞行监测模块和漂浮监测模块发送控制指令；
所述飞行监测模块包括机体和均设置在机体上的旋翼机构、拍摄单元、显示单元、第一控制中心，所述旋翼机构用于带动机体进行飞行移动，所述拍摄单元用于拍摄影像，所述显示单元用于播放信息，所述第一控制中心用于传输信息和向旋翼机构、拍摄单元、显示单元发送控制指令；
所述机体包括主机架、机臂、脚架和后支撑脚，所述机臂设置有多组且分别设置在主机架的四周，所述脚架和后支撑脚均设置在主机架的底部，且脚架上设置有吸盘；
所述漂浮监测模块包括漂浮台、测高单元、第二控制中心，所述测高单元和第二控制中心均安装在漂浮台上，且测高单元用于自动调节监测高度以监测过往船只是否超高；
所述测高单元包括测距仪、提升机构，所述测距仪用于监测经过船只是否超过限定高度，所述提升机构用于调整测距仪的高度；
所述提升机构包括导轨管、浮块、水泵装置、进水管、水位监测装置和控制阀，所述水泵装置安装在漂浮台上，且水泵装置的输出端和输入端分别与导轨管和进水管连接，所述漂浮台上设置有插孔，所述进水管的进水口向下穿过漂浮台插孔延伸至环境水面以下，所述水位监测装置设置在导轨管内且用于监测导轨管内的水位是否到设定位置，所述浮块放置在导轨管内且漂浮在导轨管内的水面上，所述测距仪安装在浮块上且沿水平方向检测，所述控制阀设置在进水管上且用于控制导轨管进水的开闭同时用于锁定导轨管内的水位；
所述水位监测装置包括水位传感器和压力传感器，所述水位传感器用于当导轨管内的水位到达设置高度后向第二控制中心发送感应信号，所述压力传感器用于监测导轨管内的特定位置的水压；
所述压力传感器和水位传感器均安装在导轨管内，且所述压力传感器的安装位置高度低于水位传感器的安装位置高度，所述设置高度为水位传感器的安装位置高度。
2.如权利要求1所述的一种水上桥梁防撞预警系统，其特征在于，所述漂浮台上设置有防倾覆机构和驱动机构，所述防倾覆机构用于提升漂浮台的稳定性，防止漂浮监测模块发生倾覆，所述驱动机构用于带动漂浮监测模块进行移动从而调整漂浮调整模块的位置。
3.如权利要求2所述的一种水上桥梁防撞预警系统，其特征在于，所述防倾覆机设置为延伸板，所述延伸板设置有多组且分别环形排列设置在漂浮台的外周。
4.如权利要求1所述的一种水上桥梁防撞预警系统，其特征在于，所述远程控制台包括第三接收单元、第三发送单元和通信单元，所述第三接收单元用于将从飞行监测模块接收到的场景影像进行接收和播放，所述第三发送单元用于向飞行监测模块和漂浮监测模块发送控制指令，所述通信单元用于供处于同频道的船只进行通信。
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