CN211237137U - 一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁检测技术领域，公开了一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，包括顺序连接的硬件前端、监测中心和用户终端，所述硬件前端用于采集桥梁实时通行情况和过往船舶及其时空信息，包括相互独立且分别连接至监测中心的AIS采集系统、图像采集系统、雷达采集系统，所述监测中心包括数据融合分析模块和实时监测展示模块，所述数据融合分析模块对AIS数据、图像数据、雷达数据进行数据融合处理，处理结果通过实时监测展示模块和/或用户终端向过往船舶展示以实现预警。本实用新型融合处理三种技术门类提供的数据，进行相互校核验证，输出高可信度的预警信息，降低误报警情况，提高监测预警稳定性，扩大适用场景。

Description

一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及桥梁检测技术领域，更具体地，涉及一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统。

背景技术

目前，在役桥梁的防船撞监测预警主要依靠单一技术方案进行，这种技术构架虽在实际中广泛使用，但仍存在较多缺点，例如：对系统的稳定性要求极高，难以适用于电力和网络环境不稳定的高速公路桥梁；数据来源单一，一旦系统或环境出现偏离性误差，就容易出现误报警情况；适用条件局限，存在技术盲区，无法满足全部的功能性需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，解决单一技术架构容易出现误报警的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，包括顺序连接的硬件前端、监测中心和用户终端，所述硬件前端用于采集桥梁实时通行情况和过往船舶及其时空信息，包括相互独立且分别连接至监测中心的AIS采集系统、图像采集系统、雷达采集系统，所述监测中心包括数据融合分析模块和实时监测展示模块，所述数据融合分析模块对AIS数据、图像数据、雷达数据进行数据融合处理，处理结果通过实时监测展示模块和/或用户终端向过往船舶展示以实现预警。

本实用新型采用三种采集系统对过往船舶进行数据采集，三种采集系统采集数据的过程相对独立，保证各个采集系统均能发挥各自优势。采集到的数据汇总到监测中心，由监测中心的数据融合分析模块对采集到的数据进行数据融合处理。不同采集系统采集的数据种类、数据精度、采集频率等各有不同，数据融合处理的过程一方面是根据采集数据的时间点对数据的采信与否作出初步判断，一方面是结合不同采集系统的数据进行相互校核验证，最终达到提高信息准确率的目的，从而作出准确的预警，输出高可信度的预警信息，降低误报警的概率。例如，AIS采集系统通常能够采集到船位、航速、航向、改变航向率等动态信息以及船名、呼号、吃水等静态资讯，而图像采集系统一般能够捕捉到船型、船舶运载情况等信息，雷达采集系统则可以发现目标、获取空间位置、距离变化率、方位、高度、水位等信息，数据融合分析模块通过AIS采集系统采集到的船名与图像采集系统采集到的船型信息的互核来确保数据的准确，通过AIS采集系统采集到航速的时间点与雷达采集系统采集到距离变化率的时间点来获得更为实时的信息，通过AIS采集系统采集到的吃水信息、图像采集系统采集到的船型及运载情况、雷达采集系统采集到的水位信息来得出船舶总体高度是否超过实时通行限高，从而作出是否放行的判断。

所述预警系统还包括连接至实时监测展示模块的激光帷幕，所述激光帷幕用于向过往船舶展示能否通行。激光帷幕相当于一面由光形成的墙，具有较为显眼的警示作用，船舶在远处就能或者前方桥梁的通行情况，以便及时作出调整。尤其对于夜晚航行的船舶，激光帷幕的警示作用将更为明显。所述激光帷幕由至少一个激光器扫射形成或者由若干成列设置的激光器照射形成。对于扫射形成的激光帷幕，通过扫射角度、扫射速度的设计和变化，有利于进一步提高警示效果。所述激光帷幕还用于显示可通行区域，尤其在黑夜中，通过对激光器的设置位置、扫射角度的设计可以使激光帷幕成为描摹航行通道的光帘，有效避免船舶由于航向错误而撞上桥洞洞壁、桥墩或其他障碍物。

所述监测中心上搭建有WEB服务器，还包括实时数据展示模块、历史数据展示模块、预警事件管理模块和统计报表管理模块，用户终端通过访问WEB服务器实现实时数据与历史数据的查询或预警事件与统计报表的管理。

所述AIS采集系统包括AIS基站、VHF收发模块、设备控制中心和数据预处理中心。

所述图像采集系统包括包括红外广角摄像机、图像控制点布置、设备控制中心和数据预处理中心。

所述雷达采集系统包括雷达基站、收发天线系统、设备控制中心和数据预处理中心。

所述数据融合处理包括对AIS数据、图像数据、雷达数据进行收集和存储的数据层、对来自数据层的数据进行融合分析的处理层、根据处理层输出预警信息的输出层。

所述处理层对数据的融合分析包括时间信息融合、空间信息融合、船舶信息融合，最终通过输出层的预警输出实现船舶识别、船舶高精度定位、船舶多目标跟踪、船舶航迹线预测等具体功能。

本实用新型与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型同时布设AIS、图像和雷达三种技术门类的硬件设备；三种技术门类硬件设备的数据采集、传输、处理与管理模块相互独立；在船撞事故安全预警及评估模块，融合处理三种技术门类提供的数据，进行相互校核验证，输出高可信度的预警信息，降低误报警情况，提高监测预警稳定性，扩大适用场景。

附图说明

图1是多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统的系统架构示意图。

图2是数据融合处理流程示意图。

图3为本实用新型中激光帷幕工作原理的立体示意图。

图4为本实用新型中激光帷幕工作原理的正面示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“硬件前端”、“数据传输”、“监测中心”、“用户终端”、“数据层”、“处理层”、“输出层”等指示的系统功能分类或数据处理步骤为基于附图所示的系统功能分类或数据处理步骤，仅是为了便于描述或简化描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的系统或方法必须具有特定的系统功能分类、以特定的数据处理步骤进行，因此不能理解为对本实用新型的限制。下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，在系统架构上，包括顺序连接的硬件前端、数据传输、监测中心、用户终端四个组成部分。

所述硬件前端用于采集桥梁实时通行情况和过往船舶及其时空信息，包括相互独立且分别连接至监测中心的AIS采集系统、图像采集系统、雷达采集系统。所述AIS采集系统包括AIS基站、VHF收发模块、设备控制中心和数据预处理中心；所述图像采集系统包括红外广角摄像机、图像控制点布置、设备控制中心和数据预处理中心；所述雷达采集系统包括雷达基站、收发天线系统、设备控制中心和数据预处理中心。

数据传输利用光纤和4G网络将硬件前端与监测中心连接起来。

监测中心上搭建WEB服务器，具有实时监测展示、实时数据展示、历史数据展示、数据融合分析、预警事件管理、统计报表管理等模块，所述数据融合分析模块对AIS数据、图像数据、雷达数据进行数据融合处理，处理结果通过实时监测展示模块和/或用户终端向过往船舶展示以实现预警。如图2所示，所述数据融合处理包括对AIS数据、图像数据、雷达数据进行收集和存储的数据层、对来自数据层的数据进行融合分析的处理层、根据处理层输出预警信息的输出层。所述处理层对数据的融合分析包括时间信息融合、空间信息融合、船舶信息融合，并最终通过输出层的预警输出实现船舶识别、船舶高精度定位、船舶多目标跟踪、船舶航迹线预测等具体功能。

用户终端可实现通过手机或电脑对WEB服务器的访问，实现实时数据与历史数据的查询或预警事件与统计报表的管理。

采用三种采集系统对过往船舶进行数据采集，三种采集系统采集数据的过程相对独立，保证各个采集系统均能发挥各自优势。采集到的数据汇总到监测中心，由监测中心的数据融合分析模块对采集到的数据进行数据融合处理。不同采集系统采集的数据种类、数据精度、采集频率等各有不同，数据融合处理的过程一方面是根据采集数据的时间点对数据的采信与否作出初步判断，一方面是结合不同采集系统的数据进行相互校核验证，最终达到提高信息准确率的目的，从而作出准确的预警，输出高可信度的预警信息，降低误报警的概率。例如，AIS采集系统通常能够采集到船位、航速、航向、改变航向率等动态信息以及船名、呼号、吃水等静态资讯，而图像采集系统一般能够捕捉到船型、船舶运载情况等信息，雷达采集系统则可以发现目标、获取空间位置、距离变化率、方位、高度、水位等信息，数据融合分析模块通过AIS采集系统采集到的船名与图像采集系统采集到的船型信息的互核来确保数据的准确，通过AIS采集系统采集到航速的时间点与雷达采集系统采集到距离变化率的时间点来获得更为实时的信息，通过AIS采集系统采集到的吃水信息、图像采集系统采集到的船型及运载情况、雷达采集系统采集到的水位信息来得出船舶总体高度是否超过实时通行限高，从而作出是否放行的判断。

所述预警系统还包括连接至实时监测展示模块的激光帷幕，所述激光帷幕用于向过往船舶展示能否通行。激光帷幕相当于一面由光形成的墙，具有较为显眼的警示作用，船舶在远处就能或者前方桥梁的通行情况，以便及时作出调整。尤其对于夜晚航行的船舶，激光帷幕的警示作用将更为明显。所述激光帷幕由至少一个激光器扫射形成或者由若干成列设置的激光器照射形成。对于扫射形成的激光帷幕，通过扫射角度、扫射速度的设计和变化，有利于进一步提高警示效果。所述激光帷幕还用于显示可通行区域，尤其在黑夜中，通过对激光器的设置位置、扫射角度的设计可以使激光帷幕成为描摹航行通道的光帘，有效避免船舶由于航向错误而撞上桥洞洞壁、桥墩或其他障碍物。

结合图3、4所示，本实施例的激光帷幕系统，包括禁行激光器a、b、通行激光器c、d、控制系统(图中未示出)和桥梁本体Q，桥梁本体Q包括船只禁行区域A、船只通行区域B、间隔区域C和两个垂直船只航行方向的桥体侧面F，间隔区域C为船只通行区域B与船只禁行区域A或其他船只通行区域B之间的区域，船只航行的方向为箭头H所指方向；在船只禁行区域A内，在两个桥体侧面F上均设置至少一个禁行激光器a，通过禁行激光器a在垂直箭头H的平面上扫射激光形成禁行激光帷幕1a(图3中仅对一个船只禁行区域A作禁行激光帷幕1a的示意)，；在间隔区域C内，在两个桥体侧面F上设置至少一个禁行激光器b，通过禁行激光器b在垂直箭头H的平面上扫射激光形成禁行激光帷幕1b(图3中仅对一个间隔区域C作禁行激光帷幕1b的示意)，船只无论在哪一个桥体侧面F航行都会有禁行激光帷幕1a和1b的提示；在船只通行区域B内，平行船只航行方向的桥梁本体Q的顶面为桥梁顶面D，在桥梁顶面D上设置至少一个通行激光器d，通过通行激光器d扫射激光形成通行激光帷幕2a(图3中仅对一个通行区域B作通行激光帷幕2a的示意)；平行船只航行方向的桥梁本体Q的侧面为桥梁侧面E，在桥梁侧面E上设置至少一个通行激光器c，通过通行激光器c扫射激光形成通行激光帷幕2b(图3中仅对一个通行区域B作通行激光帷幕2b的示意)；禁行激光器a、b与通行激光器c、d的激光颜色不相同，在本实施例中禁行激光器a、b采用红色激光，通行激光器c、d采用绿色激光。当然，在其他实施例中，也可以选用其他颜色的激光，只要颜色不同即可。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，包括顺序连接的硬件前端、监测中心和用户终端，所述硬件前端用于采集桥梁实时通行情况和过往船舶及其时空信息，包括相互独立且分别连接至监测中心的AIS采集系统、图像采集系统、雷达采集系统，所述监测中心包括数据融合分析模块和实时监测展示模块，所述数据融合分析模块对AIS数据、图像数据、雷达数据进行数据融合处理，处理结果通过实时监测展示模块和/或用户终端向过往船舶展示以实现预警。

2.根据权利要求1所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述预警系统还包括连接至实时监测展示模块的激光帷幕，所述激光帷幕用于向过往船舶展示能否通行。

3.根据权利要求2所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述激光帷幕由至少一个激光器扫射形成或者由若干成列设置的激光器照射形成。

4.根据权利要求3所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述激光帷幕还用于显示可通行区域。

5.根据权利要求1～4任一项所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述监测中心上搭建有WEB服务器，还包括实时数据展示模块、历史数据展示模块、预警事件管理模块和统计报表管理模块，用户终端通过访问WEB服务器实现实时数据与历史数据的查询或预警事件与统计报表的管理。

6.根据权利要求1～4任一项所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述AIS采集系统包括AIS基站、VHF收发模块、设备控制中心和数据预处理中心。

7.根据权利要求1～4任一项所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述图像采集系统包括红外广角摄像机、图像控制点布置、设备控制中心和数据预处理中心。

8.根据权利要求1～4任一项所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述雷达采集系统包括雷达基站、收发天线系统、设备控制中心和数据预处理中心。

9.根据权利要求1～4任一项所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述数据融合处理包括对AIS数据、图像数据、雷达数据进行收集和存储的数据层、对来自数据层的数据进行融合分析的处理层、根据处理层输出预警信息的输出层。

10.根据权利要求9所述的多源信息融合的桥梁防船撞监测预警系统，其特征在于，所述处理层对数据的融合分析包括时间信息融合、空间信息融合、船舶信息融合。

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