CN218886696U - 一种航道监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种航道监测系统，该系统包括：立杆，设置于航道沿岸；多线激光雷达，安装在立杆上、扫描范围覆盖航道所在位置，多线激光雷达离地高度≤8.3m、距离岸边的距离≥14.32m；摄像头，安装在立杆上，摄像头的拍摄视角在多线激光雷达的扫描范围内；液位传感器，用于采集航道水面的感知数据；边缘计算设备，与多线激光雷达、摄像头以及液位传感器相连，用于接收多线激光雷达、摄像头以及液位传感器采集的感知数据进行航道监测。通过航道沿岸立杆安装激光管雷达和摄像头，解决了现有技术中航道监测系统安装不便、监测视角受限以及破坏桥梁结构的问题。通过将激光雷达的离地高度设置为≤8.3m、离岸距离≥14.32m，提升了船只长度检测的成功率。

Description

一种航道监测系统

技术领域

本申请涉及航运技术领域，尤其涉及一种航道监测系统。

背景技术

航运(Shipping)表示透过水路运输和空中运输等方式来运送人或货物。一般来说水路运输的所需时间较长，但成本较为低廉，这是空中运输与陆路运输所不能比拟的。水路运输每次航程能运送大量货物，而空运和陆运每次的负载数量则相对较少。因此在国际贸易上，水路运输是较为普遍的运送方式。

对于水路运输的航道需要进行航道监测，包括船舶流量、船舶长宽高、船舶载重等。现有的内河航道监测系统多在桥梁上安装的摄像头和雷达，受限于桥梁的结构和高度，监测系统存在安装不便、监测视角受限、破坏桥梁结构的问题。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种航道监测系统，用于解决现有航道监测系统安装不便、监测视角受限以及破坏桥梁结构的问题。

本申请实施例提供了一种航道监测系统，包括：

立杆，设置于航道沿岸；

多线激光雷达，安装在所述立杆上、扫描范围覆盖航道所在位置，所述多线激光雷达离地高度≤8.3m，所述多线激光雷达距离岸边的距离≥14.32m；

摄像头，安装在所述立杆上，所述摄像头的拍摄视角在所述多线激光雷达的扫描范围内；

液位传感器，用于采集航道水面的感知数据；

边缘计算设备，与所述多线激光雷达、所述摄像头以及所述液位传感器相连，用于接收所述多线激光雷达、所述摄像头以及所述液位传感器采集的感知数据进行航道监测。

可选的，所述液位传感器设置于航道沿岸，所述液位传感器的探测头正对航道水面。

可选的，所述多线激光雷达距离岸边的距离为40.3m。

可选的，所述系统还包括：船载自动识别系统，与所述边缘计算设备相连，向所述边缘计算设备发送航道上的船舶信息，以及向航道上的船舶转发控制信号。

可选的，所述系统还包括：警报器，与所述边缘计算设备相连，用于响应所述边缘计算设备发送的报警信号，对航道上的船舶进行预警。

可选的，所述多线激光雷达的线数为64或192。当所述多线激光雷达的线数为192时，所述多线激光雷达的视场角为120°×30°、角分辨率为0.167°×0.156°、扫描频率为10Hz。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的航道监测系统，在航道沿岸设置立杆，在立杆上设置多线激光雷达和摄像头，多线激光雷达扫描范围覆盖航道所在位置，多线激光雷达的离地高度≤8.3m、离岸距离≥14.32m，通过液位传感器采集航道水面的感知数据，边缘计算设备与多线激光雷达、摄像头以及液位传感器相连，接收多线激光雷达、摄像头以及液位传感器采集的感知数据进行航道监测。通过航道沿岸立杆安装激光管雷达和摄像头，解决了现有技术中航道监测系统安装不便、监测视角受限以及破坏桥梁结构的问题。通过将激光雷达的离地高度设置为≤8.3m、离岸距离≥14.32m，提升了船只长度检测的成功率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本申请实施例中一种航道监测系统的系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的多线激光雷达的部署示意图；

图3为本申请实施例中一种示例性的多线激光雷达的扫描俯视图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本申请的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。

在附图中示出了根据本申请实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、结构的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。术语“多个”表示两个以上，包括两个或大于两个的情况。

下面就对本申请实施例提供的航道监测系统进行详细说明。应当理解的是，本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本实施例提供的一种航道监测系统可应用于内河航道监测，也可以应用于港口、沿海地带的航道监测。请参考图1，本航道监测系统包括：

立杆11，设置于航道沿岸；

多线激光雷达12，安装在立杆11上、扫描范围覆盖航道所在位置，多线激光雷达12离地高度≤8.3m，多线激光雷达12距离岸边的距离≥14.32m；

摄像头13，安装在立杆上11，摄像头13的拍摄视角在多线激光雷达12的扫描范围内；

液位传感器14，用于采集航道水面的感知数据；

边缘计算设备15，与多线激光雷达12、摄像头13以及液位传感器14相连，用于接收多线激光雷达12、摄像头13以及液位传感器14采集的感知数据进行航道监测。

上述航道监测系统可通过立杆在航道沿岸案子多线激光雷达、摄像头等感知设备，不依赖河道上的桥梁，避免了对桥梁结构的伤害。由于采用立杆的方式，多线激光雷达和摄像头的高度可调、监测视角不受桥梁高度的限制，立杆于航道沿岸多线激光雷达和摄像头的安装便捷、安全。由此可见，本航道监测系统解决了现有技术中航道监测系统安装不便、监测视角受限以及破坏桥梁结构的问题。

请参考图2，本系统的多线激光雷达12离地高度≤8.3m，多线激光雷达12距离岸边的距离≥14.32m，能够检测出船只长度的船只平均占比大于等于98.9％，大大提升了船只长度检测的成功率，能够很好的满足对距离岸边3m且长60m以内的船只进行监测。针对有大型船只监测需求时，可以增大多线激光雷达12与岸边的距离，如若需要探测长150m的船，多线激光雷达12距离岸边的距离可以设置为40.3m，保证对大型船只全检。

在具体实施过程中，多线激光雷达12可以选用48线、64线、80线或192线激光雷达。当多线激光雷达选用192线数时，多线激光雷达的视场角可以为120°×30°、角分辨率为0.167°×0.156°、扫描频率为10Hz。安装在河岸立杆上的多线激光雷达12对航道上来往的船只进行扫描获得相应的点云数据，如图3所示。在基于点云数据检测到船只到达上行/下行触发检测线时，触发摄像头13对船只进行拍照。通过激光雷达对河道的船舶进行扫描，激光雷达具有测量距离远、分辨率高、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点，因此即使在夜晚和大雾等恶劣天气下，也能够精准测量船的位置，提高航道监测过程中船舶的识别率；另外，在有多条船同时进入时，通过雷达点云也能很好的进行识别，船舶识别率高的特点。

摄像头13可以是单目摄像头，也可以是双目摄像头。摄像头和多线激光雷达均可以通过云台安装在立杆上，即云台固定安装在立杆上，摄像头和多线激光雷达安装在云台上，摄像头和多线激光雷达可以相对立杆转动，以便于对摄像头和多线激光雷达进行标定及调试。

液位传感器14可以是光学液位传感器、浮子液位传感器或非接触超声液位传感器等。液位传感器14可以设置于航道沿岸，液位传感器的探测头正对航道水面，用于探测航道水面的高度。液位传感器14的探头也可以放置于水面，根据液位传感器类型的不同，其探头的部署不同，本实施例并不限制液位传感器的部署方式。液位传感器14与边缘计算设备15相连，将采集到的水面感知数据传送至边缘计算设备15。

边缘计算设备15可以是CPS计算平台，也可以是物联网边缘计算器，设置在立杆旁边，用于快速进行数据运算。边缘计算设备15接收多线激光雷达12、摄像头13以及液位传感器14采集的感知数据进行航道监测。具体的，边缘计算设备15接收多线激光雷达12采集的点云数据，对点云数据进行聚类，通过聚类获得船只所在位置并计算获得船只的长宽高等参数。在计算船只高度时，获取同一时间段液位传感器检测获得的航道水面高度，基于对应时间段的航道水面高度来计算船只高度，提升船只高度检测的准确性。

进一步的，本实施例提供航道监测系统还可以包括船载自动识别系统(AutomaticIdentification System，AIS)。AIS与边缘计算设备相连，向边缘计算设备发送航道上的船舶信息，以及向航道上的船舶转发控制信号。为了提高船只运行的安全，本系统还可以包括：警报器，与边缘计算设备相连，用于响应边缘计算设备发送的报警信号，对航道上的船舶进行预警。

本实施例提供的航道监测系统，具体运行过程如下：

1)、船舶进入激光雷达扫描区域，激光雷达扫描获得船舶点云并发送至CPS计算平台；

2)、CPS计算平台基于船舶点云，通过聚类或深度学习等方法计算船舶在点云数据帧中的位置，结合激光雷达经纬度标定数据，计算得到船舶的经纬度；

3)、基于多帧船舶点云判断船舶的行驶方向；

4)、当检测到船头到达上行或下行检测线时，触发摄像头进行拍照；

5)、保存船头到达上行或下行检测线时采集的激光点云数据，以及进行上下行流量计数；

6)、将船头到达上行或下行检测线时采集的激光点云数据上传至CPS计算平台，结合液位传感器实时检测获得的激光雷达距离水面高度通过CPS计算平台计算船舶的长宽高；

7)、CPS计算平台判断当前船舶的高度是否超过桥梁限高，若超过，通过报警器或AIS系统向该船舶发送报警信号。

实际应用过程中，还可以通过AIS系统来辅助进行船舶检测。将AIS系统安装在立杆上，接收预定范围内的船舶AIS信息，根据最近时刻的船舶AIS信息预估当前时刻多个预测船舶点的经纬度信息，将该经纬度信息与基于雷达点云数据计算获得的船舶经纬度信息进行匹配，确定船舶的最终经纬度，从而提高船舶定位的准确性。进一步的，还可以基于船舶AIS信息获得船舶的尺寸、载重、货物信息等，基于雷达点云计算船舶的实际载重。

基于上述实施例提供的航道监测系统，在航道沿岸设置立杆，在立杆上设置多线激光雷达和摄像头，多线激光雷达扫描范围覆盖航道所在位置，多线激光雷达的离地高度≤8.3m、离岸距离≥14.32m，通过液位传感器采集航道水面的感知数据，边缘计算设备与多线激光雷达、摄像头以及液位传感器相连，接收多线激光雷达、摄像头以及液位传感器采集的感知数据进行航道监测。通过航道沿岸立杆安装激光管雷达和摄像头，解决了现有技术中航道监测系统安装不便、监测视角受限以及破坏桥梁结构的问题。通过将激光雷达的离地高度设置为≤8.3m、离岸距离≥14.32m，提升了船只长度检测的成功率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种航道监测系统，其特征在于，包括：

立杆，设置于航道沿岸；

多线激光雷达，安装在所述立杆上、扫描范围覆盖航道所在位置，所述多线激光雷达离地高度≤8.3m，所述多线激光雷达距离岸边的距离≥14.32m；

摄像头，安装在所述立杆上，所述摄像头的拍摄视角在所述多线激光雷达的扫描范围内；

液位传感器，用于采集航道水面的感知数据；

边缘计算设备，与所述多线激光雷达、所述摄像头以及所述液位传感器相连，用于接收所述多线激光雷达、所述摄像头以及所述液位传感器采集的感知数据进行航道监测。

2.如权利要求1所述的航道监测系统，其特征在于，所述液位传感器设置于航道沿岸，所述液位传感器的探测头正对航道水面。

3.如权利要求1所述的航道监测系统，其特征在于，所述多线激光雷达距离岸边的距离为40.3m。

4.如权利要求1所述的航道监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

船载自动识别系统，与所述边缘计算设备相连，向所述边缘计算设备发送航道上的船舶信息，以及向航道上的船舶转发控制信号。

5.如权利要求4所述的航道监测系统，其特征在于，所述系统还包括：

警报器，与所述边缘计算设备相连，用于响应所述边缘计算设备发送的报警信号，对航道上的船舶进行预警。

6.如权利要求1-4任一所述的航道监测系统，其特征在于，所述多线激光雷达的线数为64或192。

7.如权利要求6所述的航道监测系统，其特征在于，当所述多线激光雷达的线数为192时，所述多线激光雷达的视场角为120°×30°、角分辨率为

0.167°×0.156°、扫描频率为10Hz。

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