CN208673540U - 一种船桥碰撞监测及预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种船桥碰撞监测及预警系统，所述监测系统包括识别碰撞风险单元、碰撞预警单元、碰撞确认单元以及将识别碰撞风险单元、碰撞预警单元和碰撞确认单元进行组网连接形成局域网络的交换机，所述交换机的电接口通过数据线连接有用于数据后处理和指令输出的上控机，且交换机的上联口光纤连接至电信专网，使识别碰撞风险单元、碰撞预警单元、碰撞确认单元分别和上控机通过光纤进行数据传输，所述上控机基于逻辑运算用于对监测数据进行后处理并给出识别结论以及对桥梁进行健康评估。本实用新型的船桥碰撞监测及预警系统通过设置三个监测单元，使系统自动识别船舶撞击事件，并给出识别结论以便于提高监测效率，降低船桥碰撞风险。

Description

一种船桥碰撞监测及预警系统

技术领域

本实用新型涉及桥梁监测技术领域，具体涉及一种船桥碰撞监测及预警系统。

背景技术

位于航运水道上桥梁，对于航行在水道的各类船只而言是航行中的障碍物；航行于水道上的各类船只，对于跨越水道的桥梁而言，是可能带来撞击的风险源。随着船只与桥梁数量的不断增多，两者碰撞引发的事故从理论的、偶见的风险，变成了对船与桥二者均可造成较大损害的现实威胁。

当前涉及通航桥梁的防撞或碰撞监测的系统主要有以下几种类型：

1、在桥梁上下游设置激光超高警戒装置，警戒线高度为桥梁底面高度，一旦超高船只经过警戒线，则通过海事AIS系统向船只发布警告信息。

此类系统的不足之处在于：(1)面向海事部门开发；(2)AIS系统造价昂贵；(3)船只对桥梁撞击梁体的概率要远低于对撞击桥墩的概率。

2、通过雷达识别船只位置，并预测船只航向，一旦预测航向可能导致船舶撞击桥墩，则通过海事AIS系统向船只发布警告信息，提醒船只改变航向，避免撞击事故发生。

此类系统的不足之处在于：(1)面向海事部门开发；(2)AIS系统造价昂贵；(3)以雷达识别船只，并进行通航路径的预测，对数据的实时分析能力要求高，且容易误报；(4)由于体积庞大，船舶定位误差在15m左右，轨迹信息难以真实获取。

3、在桥梁上加装距离传感器，并设置报警阈值，当船舶进入传感器预设区域后则发布警告信息。

此类系统的不足之处在于：(1)以距离传感器监测通航船只与桥梁的距离，需将传感器放置在接近水面的位置以与船舷高度接近，传感器遭受水毁的几率很大；(2)小体积物体的接近也触发距离传感器，容易误报。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种船桥碰撞监测及预警系统，用以解决现有通航桥梁防撞监测系统可靠性较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种船桥碰撞监测及预警系统，所述船桥碰撞监测及预警系统包括识别碰撞风险单元、碰撞预警单元、碰撞确认单元以及将识别碰撞风险单元、碰撞预警单元和碰撞确认单元进行组网连接形成局域网络的交换机，所述识别碰撞风险单元包括分别安装在桥梁上的监测船只运动轨迹子单元和监测超高船只子单元，所述碰撞预警单元安装在桥梁上用于根据识别碰撞风险单元监测的异常数据对超高或位置异常船只发出警示，所述碰撞确认单元包括分别安装在桥梁上的桥梁健康监测子单元和用于对桥区进行视频监控的图像采集子单元，所述交换机的电接口通过数据线连接有用于数据后处理和指令输出的上控机，且交换机的上联口光纤连接至电信专网，使识别碰撞风险单元、碰撞预警单元、碰撞确认单元分别和上控机通过光纤进行数据传输，所述上控机基于逻辑运算用于对监测数据进行后处理并给出识别结论以及对桥梁进行健康评估。

通过采用上述技术方案，在桥梁上设置三个监测单元，并由交换机将三个检测单元与远端上控机进行组网连接，其中利用识别碰撞风险单元识别进入监测区域船只的超高及位置异常状况；利用碰撞预警单元对超高或位置异常船只及时发出警示，提醒航船及时处置，降碰撞风险；利用碰撞确认单元通过桥梁结构振动、监控视频判断碰撞事件的发生与否，并辅以应变、挠度等健康监测数据进行佐证，使上控机基于网络服务，自动识别船舶撞击桥梁的事件，并结合多个监测数据给出可靠的识别结论，以降低船桥碰撞风险，同时实时的对桥梁的健康情况进行智能评估。

进一步的，所述监测船只运动轨迹子单元为安装在通航桥梁前壁上的BDS雷达，所述监测船只运动轨迹子单元与交换机之间设有光端机，所述光端机分别与监测船只运动轨迹子单元和交换机通过光纤连接，使监测船只运动轨迹子单元用于采集船只运动轨迹的光信号。

通过采用上述技术方案，监测船只运动轨迹子单元选用BDS系列的雷达，将BDS雷达安装在桥梁的通航道处，利用BDS系统，可实现全天候对内河和内海水面船只进行实时探测与跟踪，标绘其运动轨迹，判定其威胁程度，并指挥光电备对目标进行跟踪和识别，同时利用光端机对电-光-电信号的转换，实现远程数据传输，将雷达监测的船只运动轨迹数据传输至交换机，并由交换机将监测数据标准化输出至上控机，使上控机对监测数据进行后处理并给出可靠的识别结论，控制碰撞预警单元发出预警。

进一步的，所述监测超高船只子单元为安装在通航桥梁底壁上的激光器，所述监测超高船只子单元与交换机之间设有串口转换器，所述串口转换器分别与监测超高船只子单元和交换机通过光纤连接，使监测超高船只子单元用于设置警戒线并监测船只的高度信息。

通过采用上述技术方案，监测超高船只子单元选用激光器，将激光机安装在桥梁的底壁上，使激光器沿桥梁底壁所在的水平面发出激光束并形成警戒线，当有船只高度超过警戒线所在的高度时，激光束被阻断，此时利用串口转换器作为联网服务器，将激光器的监测信号进行数据前处理并通信传输至交换机，由交换机将监测数据标准化输出至上控机，使上控机对监测数据进行后处理并给出可靠的识别结论，控制碰撞预警单元发出预警。

进一步的，所述碰撞预警单元为安装在桥墩上的声光警示设备，设有IO控制卡与碰撞预警单元光纤连接，且IO控制卡的输入端口与上控机光纤连接，使IO控制卡根据上控机的输出指令控制碰撞预警单元声光预警。

进一步的，所述桥梁健康监测子单元为集成有应变采集卡、温度采集卡以及加速度采集卡的信号采集仪，所述应变采集卡线路连接有用于获取桥梁受撞后形变数据应变传感器，所述温度采集卡线路连接有用于获取桥梁受撞后温度数据的温度传感器，所述加速度采集卡线路连接有用于获取船只撞击时加速度数据的加速度传感器，所述桥梁健康监测子单元安装在通航桥梁的前壁上用于采集桥梁受撞后的信号并对采集信号进行数据前处理。

进一步的，所述图像采集子单元为安装在通航桥梁的桥墩上的监控摄像机，且图像采集子单元与光端机光纤连接，用于记录船只碰撞桥梁事件并传输至上控机。

通过采用上述技术方案，设置图像采集单元监控桥梁通航区域，利用监控视频判断船只碰撞事件的发生与否，并分别设置应变传感器、温度传感器以及加速度传感器，将应变传感器和温度传感器安装在桥梁的前壁上，加速度传感器安装在桥墩上，利用传感器对桥梁受到碰撞后的信号进行采集，使上控机自动识别船舶撞击桥梁的事件，并辅以应变、挠度等健康监测数据进行佐证，给出可靠的识别结论，同时根据桥梁健康监测子单元对桥梁结构的监测，可以实时监测桥梁结构的整体行为，使上控机对桥梁结构的损伤位置和程度进行诊断，并对桥梁的健康情况进行智能评估。

本实用新型实施例具有如下优点：

本实用新型的船桥碰撞监测及预警系统通过设置三个监测单元，由识别碰撞风险单元识别进入监测区域船只的超高及位置异常状况；由碰撞预警单元对超高或位置异常船只及时发出警示，提醒航船及时处置，降碰撞风险；由碰撞确认单元通过桥梁结构振动、监控视频判断碰撞事件的发生与否，并辅以应变、挠度等健康监测数据进行佐证，利用交换机将三个检测单元与上控机光纤连接，基于网络服务，使系统自动识别船舶撞击桥梁的事件，并给出识别结论以及对桥梁的健康情况进行智能评估。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的船桥碰撞监测及预警系统的设备安装示意图。

图2为本实用新型实施例1提供的船桥碰撞监测及预警系统的流程示意框图。

图中：1、识别碰撞风险单元；11、监测船只运动轨迹子单元；111、光端机；121、串口转换器；12、监测超高船只子单元；2、碰撞预警单元；23、IO控制卡；3、碰撞确认单元；31、桥梁健康监测子单元；32、图像采集子单元；4、交换机；5、上控机。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种船桥碰撞监测及预警系统，包括识别碰撞风险单元1、碰撞预警单元2、碰撞确认单元3以及将识别碰撞风险单元1、碰撞预警单元2和碰撞确认单元3进行组网连接形成局域网络的交换机4，交换机4的电接口通过数据线连接有用于数据后处理和指令输出的上控机5，且交换机5的上联口光纤连接至电信专网，使识别碰撞风险单元1、碰撞预警单元2、碰撞确认单元3分别和上控机5通过光纤进行数据传输，其中上控机5基于网络服务对监测数据进行后处理并给出识别结论以及对桥梁进行健康评估。识别碰撞风险单元1包括分别安装在桥梁上的监测船只运动轨迹子单元11和监测超高船只子单元12，其中监测船只运动轨迹子单元11为安装在通航桥梁前壁上的BDS雷达，并设有光端机111分别与监测船只运动轨迹子单元11和交换机4通过光纤连接，利用光端机111对电-光-电信号的转换，实现远程数据传输，将雷达监测的船只运动轨迹数据传输至交换机4，并由交换机4将监测数据标准化输出至上控机5，使上控机5对监测数据进行后处理并给出可靠的识别结论，控制碰撞预警单元2发出预警；监测超高船只子单元12为安装在通航桥梁底壁上的激光器，使激光器沿桥梁底壁所在的水平面发出激光束并形成警戒线，并设有串口转换器121分别与监测超高船只子单元12和交换机4通过光纤连接，当有船只高度超过警戒线所在的高度时，激光束被阻断，此时利用串口转换器121作为联网服务器，将激光器的监测信号进行数据前处理并通信传输至交换机4，由交换机4将监测数据标准化输出至上控机5，使上控机5对监测数据进行后处理并给出可靠的识别结论，控制碰撞预警单元2发出预警。

如上所述，碰撞预警单元2为安装在桥墩上的声光警示设备，其中声光警示设备可以为布设于桥梁上的闪灯、LED字板或船用电笛等，设有IO控制卡23与碰撞预警单元2光纤连接，且IO控制卡23的输入端口与上控机5光纤连接，使IO控制卡23根据上控机5的输出指令控制碰撞预警单元2声光预警，将碰撞预警单元2安装在桥梁上，使其根据识别碰撞风险单元1监测的异常数据对超高或位置异常船只发出警示，从而降低船只的碰撞风险。

碰撞确认单元3包括分别安装在桥梁上的桥梁健康监测子单元31和用于对桥区进行视频监控的图像采集子单元32，其中桥梁健康监测子单元31为集成有应变采集卡、温度采集卡以及加速度采集卡的信号采集仪，具体的应变采集卡上线路连接有用于获取桥梁受撞后形变数据应变传感器，温度采集卡上线路连接有用于获取桥梁受撞后温度数据的温度传感器，加速度采集卡上线路连接有用于获取船只撞击时加速度数据的加速度传感器，且应变传感器和温度传感器安装在桥梁的前壁上，加速度传感器安装在桥墩上，利用传感器对桥梁受到碰撞后的信号进行采集，并有采集卡对采集信号进行数据前处理，使上控机5根据各传感器实时监测桥梁结构的整体行为，并对桥梁结构的损伤位置和程度进行诊断，以及对桥梁的健康情况进行智能评估；图像采集子单元32为安装在通航桥梁的桥墩上的监控摄像机，用于记录船只碰撞桥梁事件并传输至上控机5，使上控机5自动识别船舶撞击桥梁的事件，并辅以各传感器采集的桥梁应变、气压温度、船只加速度等桥梁健康监测数据进行佐证，给出可靠的识别结论，提高船桥碰撞的监测效率。

本实用新型的船桥碰撞监测及预警系统通过设置三个监测单元，由识别碰撞风险单元1识别进入监测区域船只的超高及位置异常状况；由碰撞预警单元2对超高或位置异常船只及时发出警示，提醒航船及时处置，降碰撞风险；由碰撞确认单元3通过桥梁结构振动、监控视频判断碰撞事件的发生与否，并辅以应变、挠度等健康监测数据进行佐证，利用交换机4将三个检测单元与上控机5光纤连接，基于网络服务，使系统自动识别船舶撞击桥梁的事件，并给出识别结论以及对桥梁的健康情况进行智能评估，通过综合数据得到准确的监测数据，提高监测效率，降低船桥碰撞风险。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种船桥碰撞监测及预警系统，其特征在于：所述船桥碰撞监测及预警系统包括识别碰撞风险单元(1)、碰撞预警单元(2)、碰撞确认单元(3)以及将识别碰撞风险单元(1)、碰撞预警单元(2)和碰撞确认单元(3)进行组网连接形成局域网络的交换机(4)，所述识别碰撞风险单元(1)包括分别安装在桥梁上的监测船只运动轨迹子单元(11)和监测超高船只子单元(12)，所述碰撞预警单元(2)安装在桥梁上用于根据识别碰撞风险单元(1)监测的异常数据对超高或位置异常船只发出警示，所述碰撞确认单元(3)包括分别安装在桥梁上的桥梁健康监测子单元(31)和用于对桥区进行视频监控的图像采集子单元(32)，所述交换机(4)的电接口通过数据线连接有用于数据后处理和指令输出的上控机(5)，且交换机(4)的上联口光纤连接至电信专网，使识别碰撞风险单元(1)、碰撞预警单元(2)、碰撞确认单元(3)分别和上控机(5)通过光纤进行数据传输，所述上控机(5)基于逻辑运算用于对监测数据进行后处理并给出识别结论以及对桥梁进行健康评估。

2.根据权利要求1所述的一种船桥碰撞监测及预警系统，其特征在于：所述监测船只运动轨迹子单元(11)为安装在通航桥梁前壁上的BDS雷达，所述监测船只运动轨迹子单元(11)与交换机(4)之间设有光端机(111)，所述光端机(111)分别与监测船只运动轨迹子单元(11)和交换机(4)通过光纤连接，使监测船只运动轨迹子单元(11)用于采集船只运动轨迹的光信号。

3.根据权利要求1所述的一种船桥碰撞监测及预警系统，其特征在于：所述监测超高船只子单元(12)为安装在通航桥梁底壁上的激光器，所述监测超高船只子单元(12)与交换机(4)之间设有串口转换器(121)，所述串口转换器(121)分别与监测超高船只子单元(12)和交换机(4)通过光纤连接，使监测超高船只子单元(12)用于设置警戒线并监测船只的高度信息。

4.根据权利要求1所述的一种船桥碰撞监测及预警系统，其特征在于：所述碰撞预警单元(2)为安装在桥墩上的声光警示设备，设有IO控制卡(23)与碰撞预警单元(2)光纤连接，且IO控制卡(23)的输入端口与上控机(5)光纤连接，使IO控制卡(23)根据上控机(5)的输出指令控制碰撞预警单元(2)声光预警。

5.根据权利要求1所述的一种船桥碰撞监测及预警系统，其特征在于：所述桥梁健康监测子单元(31)为集成有应变采集卡、温度采集卡以及加速度采集卡的信号采集仪，所述应变采集卡线路连接有用于获取桥梁受撞后形变数据应变传感器，所述温度采集卡线路连接有用于获取桥梁受撞后温度数据的温度传感器，所述加速度采集卡线路连接有用于获取船只撞击时加速度数据的加速度传感器，所述桥梁健康监测子单元(31)安装在通航桥梁的前壁上用于采集桥梁受撞后的信号并对采集信号进行数据前处理。

6.根据权利要求1所述的一种船桥碰撞监测及预警系统，其特征在于：所述图像采集子单元(32)为安装在通航桥梁的桥墩上的监控摄像机，且图像采集子单元(32)与光端机(111)光纤连接，用于记录船只碰撞桥梁事件并传输至上控机(5)。