一种桥梁桥洞碰撞预警方法及系统与流程

本发明属于桥梁安全
技术领域：
，特别涉及一种桥梁桥洞碰撞预警方法及系统。
背景技术：
：随着交通不断的发展，桥梁越来越多，尤其是水上桥梁，而桥梁的增多无疑给船只的运行带来诸多阻碍，船只只能从桥梁的桥洞中穿行，但每个桥梁桥洞的设计、高度、宽度不一样，船只的高度、宽度也不一样，这样就很容易导致船只在穿过桥洞时与桥梁发生碰撞造成事故。现有技术中都是通过雷达、激光或红外线设备测量船只的高度，判断船只的高度是否超过桥洞限高，从而判断船只是否可以通过。但是现有技术中忽视了船只的宽度，还有拱形桥洞、梯形桥洞，这两种桥洞的船只通过宽度会随着水面的升降而变化。如拱形桥洞，当水面升高后，桥洞的船只通过宽度会减小，原先能通过的船只此时不一定能通过。因此需要解决的是如何将船只的宽度与桥洞的船只通过宽度进行比较，从而判断船只是否可以通过。技术实现要素：针对上述问题，本发明提供了一种桥梁桥洞碰撞预警方法，所述方法包括：船只按照桥洞上的桥涵标指示前进；当船只进入红外设备的感应距离，所述红外设备对船只的高度进行判断，根据判断结果执行处理步骤；测宽测距设备测出船只不同高度处的宽度，并测出所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离；处理设备根据所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离计算出所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离；所述处理设备根据所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离结合自身数据库得到所述船只各宽度所在的水平位置的桥洞宽度；所述处理设备将所述桥洞宽度与该所述桥洞宽度同一水平位置的所述船只宽度进行比较，根据比较结果判断船只是否可以通过。进一步地，所述红外设备发射的红外线呈水平状态且与桥洞顶点位置齐平，所述红外线的发射方向与船只的行驶方向相对。进一步地，所述红外设备对船只的高度进行判断具体为：当所述红外设备感应到船只出现在感应区且持续一段时间，则判断船只的高度超过限高；当所述红外设备未感应到船只出现在感应区，则不做判断，默认船只的高度未超过限高。进一步地，所述根据判断结果执行处理步骤具体为：当船只的高度超过限高时，则所述红外设备触发报警器进行报警；当船只的高度未超过限高时，则所述红外设备不做反应。进一步地，所述处理设备根据距离公式计算出所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离，所述距离公式如下：a＝k×bsinθ其中，a为所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离，b为所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，θ为所述测宽测距设备的各测量口与水平位置的锐角夹角，k为安全系数。进一步地，所述数据库中包括不同水平高度的桥洞宽度数据、测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离数据。进一步地，所述根据比较结果判断船只是否可以通过具体为：当存在所述桥洞宽度不大于与所述桥洞宽度处于同一水平位置的所述船只宽度时，则处理设备判断船只不可以通过，并触发报警器进行报警；否则处理设备判断船只可以通过。一种桥梁桥洞碰撞预警系统，所述系统包括桥涵标、红外设备、测宽测距设备、处理设备，其中：所述桥涵标用于指示船只按照规定路线前进；所述红外设备用于判断船只是否超过限高，并根据判断结果执行处理步骤；所述测宽测距设备用于获取船只不同高度处的宽度以及船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离；所述处理设备用于执行计算以下步骤，包括：根据所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离计算出所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离；根据所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离结合自身数据库得到所述船只各宽度所在的水平位置的桥洞宽度；将所述桥洞宽度与该所述桥洞宽度同一水平位置的所述船只宽度进行比较，根据比较结果判断船只是否可以通过。进一步地，所述系统还包括报警器，所述报警器用于发出警报提醒船上人员。进一步地，所述桥涵标、红外设备、测宽测距设备设置在桥洞顶部中间位置，所述红外设备发射的红外线呈水平状态且与桥洞顶点位置齐平，所述红外线的发射方向与船只的行驶方向相对。进一步地，所述判断船只是否超过限高具体为：当所述红外设备感应到船只出现在感应区且持续一段时间，则判断船只超过限高；当所述红外设备未感应到船只出现在感应区，则不做判断，默认船只未超过限高。进一步地，所述根据判断结果执行处理步骤具体为：当船只超过限高，则所述红外设备触发报警器进行报警；当船只未超过限高，则所述红外设备不做反应。进一步地，所述处理设备根据距离公式计算出所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离，所述距离公式如下：a＝k×bsinθ其中，a为所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离，b为所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，θ为所述测宽测距设备的各测量口与水平位置的锐角夹角，所述测宽测距设备的测量口设置有多个，通过改变所述测宽测距设备的测量口与水平位置的锐角夹角，可以测得船只不同高度处的宽度，k为安全系数。进一步地，所述数据库中包括不同水平高度的桥洞宽度数据、测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离数据。进一步地，所述根据比较结果判断船只是否可以通过具体为：当存在所述桥洞宽度不大于与所述桥洞宽度处于同一水平位置的所述船只宽度时，则处理设备判断船只不可以通过，并触发报警器进行报警；否则处理设备判断船只可以通过。本发明不仅考虑到了船只的宽度对船只通过桥洞的影响，还解决了会发生变化的桥洞的船只通过宽度对船只的影响，如拱形桥洞、梯形桥洞，有效降低了船只与桥梁发生碰撞的几率。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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示出了本发明实施例的方法示意图；图2示出了本发明实施例的拱形桥洞宽度变化示意图；图3示出了本发明实施例的系统结构图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种桥梁桥洞碰撞预警方法，示例性的，如图1所示，所述方法包括以下步骤：步骤一：船只按照桥洞上的桥涵标指示前进；桥涵标设置在桥洞顶部中间位置上，船只按照桥涵标的指示沿着桥洞中间垂直线的方向前进。步骤二：当船只进入红外设备的感应距离，所述红外设备对船只的高度进行判断，根据判断结果执行处理步骤；红外设备安装在桥洞顶部中间位置上，红外设备发射的红外线呈水平状态且与桥洞顶点位置齐平，红外线的发射方向与船只的行驶方向相对，以此便于红外设备感应到船只的高度。当船只进入红外设备的感应距离，由于红外设备发射的红外线呈水平状态，此时会存在两种情况：情况一：船只的高度比红外线的高度低，虽然船只已经进入红外设备的感应距离，但船只处于红外线感应区的下方，红外设备感应不到船只，故红外设备不做判断，也不做反应，默认船只的高度未超过限高，船只继续前进。情况二：船只的高度比红外线的高度高，当船只进入红外设备的感应距离，红外设备发射的红外线会照射在船只上，从而感应到船只的高度。由于红外线的高度是与桥洞的顶部高度相同的，因此船只的高度不低于桥洞的高度，船只无法通过。当船只被红外设备感应到且持续一段时间，示例性的，以持续5秒为例，当船只被红外设备感应到且持续5秒的时间，红外设备判断船只超过桥洞限高，红外设备直接给报警器发送信号，报警器进行报警以提醒船上人员及时转向，报警的方式可以是声音加闪光报警，也可以是广播报警，不限于此。红外设备持续感应5秒后进行报警，有利于避免空中杂物遮挡红外线引起的报警器误报，比如空中的塑料袋、飞鸟等，其中持续的时间可以根据实际情况进行调整。步骤三：测宽测距设备测出船只不同高度处的宽度，并测出所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离；测宽测距设备安装在桥洞顶部中间位置上，并且设置有多个测量口，每个测量口与水平位置的锐角夹角不同，示例性的，设置有10个测量口，相邻两个测量口之间呈5度的夹角，相距最远的两个测量口之间呈45度夹角，通过设置多个不同角度的测量口可以测得船只不同高度处的宽度。其中，通过增加测量口的数量和减小相邻测量口之间的角度，可以获得更多的船只宽度值，得到的结果更加精确。高度没有超限的船只继续前进，当进入到测宽测距设备的测量范围，测宽测距设备测出船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，并将此最短距离数据传送给处理设备。测宽测距设备在测量船只宽度的同时，还可以监测船只的航线是否偏航，一旦船只发生偏航，立刻发出警报提示船员进行航线校正。步骤四：处理设备根据所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备之间的距离计算出所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离；处理设备接收到测宽测距设备发送的最短距离数据后，将数据代入到距离公式中，公式如下：a＝k×bsinθ其中，a为所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离，b为所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，θ为所述测宽测距设备的各测量口与水平位置的锐角夹角，k为安全系数。由于水面有波浪时，船只会随着水面的上下浮动，此时船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离就会时刻改变，因此需要设置安全系数k，k的取值范围小于1，即求得的a的值要比船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的实际距离小，有利于避免船只上下浮动时碰撞到桥洞顶部，可根据水面波浪的大小对安全系数k进行调整，具体的：当水面波浪较大时，安全系数k可以适当调小；当水面波浪较小时，安全系数k可以适当调大。示例性的，船只的某一宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离为100m，即b取100，红外设备的红外线发射口与水平位置的锐角夹角为15度，即θ取15，k取0.8，将数据代入上述距离公式中，计算可得a约等于21，即船只该宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离为21m。步骤五：所述处理设备根据所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离结合自身数据库得到所述船只各宽度所在的水平位置的桥洞宽度；所述数据库中包括不同水平高度的桥洞宽度数据、测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离数据。其中，测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离是从桥洞的顶点开始计算，且竖直向下计算距离。数据库的设计根据桥洞的结构不同而不同，示例性的，以拱形桥洞为例，如图2所示，随着桥洞水平高度的改变，桥洞的宽度也随之变化，w1、w2、w3分别为不同水平高度的桥洞宽度，h1、h2、h3分别是测宽测距设备到w1、w2、w3桥洞宽度所在的水平位置的距离。不同水平高度的桥洞宽度数据与测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离数据之间的对应关系如下表(1)所示：表(1)桥洞宽度数据表h...192021222324...w...202123263035...表(1)中给出了一部分不同水平高度的桥洞宽度数据，其中，h表示测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离，w表示不同水平高度的桥洞宽度，对于不同的拱形桥洞，数据库中的h、w都不相同，h与w对应的关系也不相同。如上述示例所示，已计算出船只的某一宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离为21m，即测宽测距设备到待获取桥洞宽度所在的水平位置的距离为21m，结合表(1)可得21对应的是23，即该水平高度的桥洞宽度为23m。步骤六：所述处理设备将所述桥洞宽度与该所述桥洞宽度同一水平位置的所述船只宽度进行比较，根据比较结果判断船只是否可以通过。具体的，所述根据比较结果判断船只是否可以通过具体为：当存在所述桥洞宽度不大于与所述桥洞宽度处于同一水平位置的所述船只宽度时，则处理设备判断船只不可以通过，并触发报警器进行报警；否则处理设备判断船只可以通过。如上述示例所示，水平高度为21m的桥洞宽度为23m，以船只的某一宽度为20m为例，此时23m>20m，同一水平位置的桥洞宽度大于船只该宽度，处理设备判断船只可以通过；以船只的某一宽度为24m为例，此时23m<24m，同一水平位置的桥洞宽度小于船只该宽度，处理设备判断船只不可以通过，并触发报警器进行报警；以船只的某一宽度为23m为例，此时23m＝23m，同一水平位置的桥洞宽度等于船只该宽度，处理设备判断船只不可以通过，并触发报警器进行报警。本发明还提供了一种桥梁桥洞碰撞预警系统，示例性的，如图3所示，所述系统包括桥涵标、红外设备、测宽测距设备、处理设备、报警器。桥涵标、红外设备、测宽测距设备设置在桥洞顶部中间位置，红外设备发射的红外线呈水平状态且与桥洞顶点位置齐平，红外线的发射方向与船只的行驶方向相对。船只按照桥涵标的指示沿着规定的路线前进，当船只行驶到红外设备的感应距离时，高度不低于红外线高度的船只会被红外设备感应到，持续感应一段时间后，红外设备判断船只超过限高，并触发报警器进行报警，提醒船上人员及时转向；高度低于红外线高度的船只不会被红外设备感应到，红外设备不做判断，默认船只未超过限高，船只继续前进。高度低于限高的船只进入测宽测距设备的测量范围，测宽测距设备测得船只不同高度处的宽度以及船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，并将各宽度数据和最短距离数据传给处理设备。处理设备根据接收到的船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，再结合距离公式，计算得到船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离。距离公式如下：a＝k×bsinθ其中，a为所述船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离，b为所述船只各宽度所在的船面与测宽测距设备之间的最短距离，θ为所述测宽测距设备的各测量口与水平位置的锐角夹角，所述测宽测距设备的测量口设置有多个，通过改变所述测宽测距设备的测量口与水平位置的锐角夹角，可以测得船只不同高度处的宽度，k为安全系数。处理设备计算出船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离后，再结合自身数据库得到船只各宽度所在的水平位置的桥洞宽度。其中，数据库中包括不同水平高度的桥洞宽度数据、测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离数据，船只各宽度所在的水平位置与测宽测距设备所在的水平位置之间的距离对应数据库中的测宽测距设备到各桥洞宽度所在的水平位置的距离。处理设备将桥洞宽度与该桥洞宽度同一水平位置的船只宽度进行比较，具体的：当存在桥洞宽度不大于与桥洞宽度处于同一水平位置的船只宽度时，则处理设备判断船只不可以通过，并触发报警器进行报警；否则处理设备判断船只可以通过。本发明不仅考虑到了船只的宽度对船只通过桥洞的影响，还解决了会发生变化的桥洞的船只通过宽度对船只的影响，如拱形桥洞、梯形桥洞，有效降低了船只与桥梁发生碰撞的几率。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12