一种内河船舶桥梁防撞与航速控制系统及方法与流程

本发明属于人工智能技术领域，具体涉及一种内河船舶桥梁防撞与航速控制系统及方法。

背景技术：

跨越航道修建桥梁，船舶碰撞是一个重要的安全问题。自20世纪80年代以来,我国已修建和规划修建了大量的跨航道桥梁，同时船舶航运也发展迅速。上述两个因素使得我国桥梁工程领域的从业者必须解决桥梁的船撞安全分析、防撞预警等问题。

在桥梁防撞安全分析领域中，船速控制是最为重要的研究方向。船在行驶时船速受水流、大气压、风向等影响，这会导致传统人工控制船速会变的相当困难。特别是当船行驶进桥梁时，桥墩附近的水流以及桥梁下面的水域情况会变得相当复杂，除非专业人员依靠自身的丰富的经验，根据水流外部形态来及时改变船的船速，达到船速控制的目的，一般的非专业人员很难掌握这些方法，而且这些方法也被应用于日常生活中，单纯依靠人的记忆和经验是很难对船速进行自动控制的。

传统的控制船舶过桥时人工控制船速的方法效率低，难度大。如何使人们更轻松、智能的实现对船舶航速的控制成为一个技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种内河船舶桥梁防撞与航速控制系统及方法。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制系统，包括软件监控单元、自动控制单元、步进电机驱动单元、油门线控制单元，其特征在于：所述软件监控单元用来对船舶船速和状态进行实时监控；所述自动控制单元用来接收软件监控单元发来的指定，并且驱动步进电机单元，返回状态信息；所述的步进电机控制单元用来接收自动控制单元发送的指令，驱动电机来控制油门线；所述的油门线控制单元接收来自步进电机驱动单元的指令，来控制发动机和油门进行船速自动控制。

进一步所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制系统，其特征在于所述软件监控单元用来接收来自自动控制单元返回的船速状态信息，并根据卡尔曼滤波算法对系统状态进行最优估算，进而计算出船舶航行速度，并通过隔离的485接口远程发送指令给自动控制单元，实现下位机的控制。

进一步所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制系统，其特征在于所述自动控制单元用来接收软件监控单元通过隔离的485接口发送来的指令，自动控制单元接收指令后，根据对应的指令信息驱动步进电机，对步进电机转速实现智能自动控制，并且返回船速的输入输出状态信息，返回给监控单元。

进一步所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制技术，其特征在于所述步进电机驱动单元用来接收来自自动控制单元发送的指令，根据指令信息驱动相应的步进电机，并控制油门线控制单元，通过步进电机的转速实现对油门线的控制。

进一步所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制技术，其特征在于所述油门线控制单元用来接收来自步进电机驱动单元的指令，通过步进电机的转速实现对油门线的控制，进而控制船舶的油门实现对船速的控制。

所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制方法，包含如下步骤：

1）软件监控单元对船舶航速进行实时监控；

2）软件监控单元发送485指令给自动控制单元；

3）自动控制单元执行相应的指令并返回状态信息给软件监控单元；

4）步进电机驱动单元接收自动控制单元指令控制电机转速；

5）油门线控制单元接收步进电机驱动单元指令控制油门。

所述的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制方法，其特征在于软件监控单元通过采用一块led显示屏来实时显示船舶航速，具体为当前方没有桥梁时，不下发指令给自动控制单元，船速不变，当前方有桥梁时，通过隔离的485接口远程发送指令给自动控制单元，当自动控制单元接收到指令信息后，实行对应的下位机硬件操作，同时把船舶当前的输入输出状态信息返回给软件监控单元，软件监控单元通过集成的卡尔曼滤波算法对状态信息进行最优状态估算，并计算当前船舶的速度，将船速显示在led显示屏上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明能对经过桥梁区域的船舶实现船速自动增减功能；

2）本发明能智能控制船速，全程不需要人员参与。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做进一步详细说明，本发明的目的和效果将变得更加明白。

本发明的一种内河船舶桥梁防撞与航速控制技术，采用包括用于对船舶船速和状态进行实时监控的软件监控单元、用于接收软件监控单元发来的指定，并且驱动步进电机驱动单元，返回状态信息的自动控制单元、用于接收自动控制单元发送的指令，驱动电机来控制油门线的步进电机驱动单元、用于接收来自步进电机驱动单元的指令，来控制发动机和油门进行船速自动控制的油门线控制单元。

上述的软件监控单元，通过采用一块led显示屏来实时显示船舶航速，具体为当前方没有桥梁时，不下发指令给自动控制单元，船速不变，当前方有桥梁时，通过隔离的485接口远程发送指令给自动控制单元，当自动控制单元接收到指令信息后，实行对应的下位机硬件操作，同时把船舶当前的输入输出状态信息返回给软件监控单元，软件监控单元通过集成的卡尔曼滤波算法对状态信息进行最优状态估算，并计算当前船舶的速度，将船速显示在led显示屏上。

上述的自动控制单元，主要实现对硬件的操控，通过接收软件监控单元发送来的指令来实现自动对船速的控制，通过操作步进电机驱动单元，来达到对电机转速的控制，同时将当前船舶的航速状态信息返回给软件监控单元进行智能计算。

上述的步进电机驱动单元，接收来自自动控制单元的指令，同时驱动相应的电机运转，当当前速度过快时，将减小当前运行的步进电机的转速，使船舶转速变慢，进而控制油门线控制单元，使船舶油门变小。

上述的油门线控制单元用来接收来自步进电机驱动单元的指令，通过步进电机的转速实现对油门线的控制，当当前电机转速变小时，电机控制的船舶的油门也将变小，从而实现对船速的控制。

本发明可以根据前方有无桥梁自动对船速进行控制，并且在船舶过桥的同时，自动减速，过桥之后，自动增速实现对船舶航速的自动控制，本发明全程不需要人为的参与，相比较传统的人工过桥，更智能化，自动化。

本发明具体的工作流程如图1所示，系统启动，软件监控单元通过采用一块led显示屏来实时显示船舶航速，具体为当前方没有桥梁时，不下发指令给自动控制单元，船速不变，当前方有桥梁时，通过隔离的485接口远程发送指令给自动控制单元，当自动控制单元接收到指令信息后，实行对应的下位机硬件操作，同时把船舶当前的输入输出状态信息返回给软件监控单元，软件监控单元通过集成的卡尔曼滤波算法对状态信息进行最优状态估算，并计算当前船舶的速度，将船速显示在led显示屏上，同时，步进电机驱动单元接收自动控制单元指令控制电机转速，并发送给油门线控制单元，门线控制单元接收来自步进电机驱动单元的指令，通过步进电机的转速实现对油门线的控制。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例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。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。