一种桥梁防碰撞检测系统的制作方法

本实用新型涉及船舶航行安全技术领域，特别是一种桥梁防碰撞检测系统。

背景技术：

近年来，随着我国经济形势的全面发展，在航船舶量、已建和在建桥梁的数量持续增长，船桥碰撞险情一再出现。众所周知，桥梁对于提高公、铁、道路交通效率有非常重要的意义，但桥梁对水运交通，尤其是内河通航而言，是不容忽视的河道障碍物。由于桥梁的存在，对内河航行船舶的高度、航行速度等都有一定的限制，给航行船舶带来了安全隐患。与此同时，我国内河船舶的超载、超高、超限问题也一直难以解决，这进一步加大了船桥碰撞事故的危害性，给水上交通安全带来了巨大的安全隐患。

目前桥梁防碰撞技术方面主要存在以下问题：

传统的防碰撞技术主要通过改建桥梁和减小船舶推桥梁的冲击力，来实现减小船舶对桥梁撞击对桥梁的影响。此种技术没有从根本上解决桥梁碰撞问题，日积月累会给桥梁产生不可估计的影响。

在桥墩前方设置防撞墩可以避免船舶直接撞向桥墩，但是只是解决了桥梁安全问题，却不能解决船舶的安全问题，这与保证水上交通安全的宗旨不符。

现有的基于信息化的主动防撞预警系统，虽然可以有效防止船舶撞桥事件的发生，但是此系统只适用于水面宽阔的海江航道，对于航道狭窄的内河航道就不能发挥其功能了。

技术实现要素：

为克服上述问题，本实用新型的目的是提供一种桥梁防碰撞检测系统，实现船舶过桥桥梁安全的预警，降低船舶撞桥率。

本实用新型采用以下方案实现：一种桥梁防碰撞检测系统，包括微波传感器、激光对射仪、激光传感器、摄像机、声光报警器、网络传输设备、中央控制器以及用于存储数据的数据库服务器，所述微波传感器和摄像机安装于被测桥梁前方，且微波传感器的发射面与水平面平行，所述桥梁的河道两岸上均设置有一立杆，所述激光对射仪包括激光对射传感器发射端和激光对射传感器接收端，所述激光对射传感器发射端和激光对射传感器接收端设置于立杆上，所述河道两岸均设置有一所述激光传感器，所述微波传感器、激光对射仪、两个激光传感器、摄像机、声光报警器通过一交换机与所述中央控制器连接，所述中央控制器经交换机与所述网络传输设备连接，所述网络传输设备通过互联网与所述数据库服务器连接。

进一步的，所述中央控制器连接有一led显示屏，所述led显示屏设置于河道岸边，所述led显示屏型号为p16单色led显示屏。

进一步的，所述微波传感器型号为cm501或者ipm-165。

进一步的，所述中央控制器型号为jc-dpro2806。

进一步的，所述激光传感器型号为lms511。

进一步的，所述激光对射仪型号为ate-100。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型在被检测桥区前方适当距离搭建微波传感器、激光对射仪、激光传感器等硬件平台，采集到的数据通过光纤传到前端中央控制器上进行处理，并获得点云数据重构和得出船舶是否超高或超宽，若船舶高度或宽度超出限定值则通过声光报警器进行发出报警，并通过系统联动接口与ais、vits和led显示屏联动对船舶发出警告，及时避免桥梁碰撞事故的发生。

附图说明

图1是本实用新型系统的详细拓扑图。

图2是本实用新型的激光传感器安装图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

请参阅图1和图2所示，本实用新型的一种桥梁防碰撞检测系统，包括微波传感器、激光对射仪、激光传感器、摄像机、声光报警器、网络传输设备、中央控制器以及用于存储数据的数据库服务器，所述微波传感器和摄像机安装于被测桥梁前方，且微波传感器的发射面与水平面平行，所述桥梁的河道两岸上均设置有一立杆，所述激光对射仪包括激光对射传感器发射端和激光对射传感器接收端，所述激光对射传感器发射端和激光对射传感器接收端设置于立杆上，所述河道两岸均设置有一所述激光传感器，所述微波传感器、激光对射仪、两个激光传感器、摄像机、声光报警器通过一交换机与所述中央控制器连接，所述中央控制器经交换机与所述网络传输设备连接，所述网络传输设备通过互联网与所述数据库服务器连接。

其中，所述中央控制器连接有一led显示屏，所述led显示屏设置于河道岸边，所述led显示屏型号为p16单色led显示屏。所述微波传感器型号为cm501或者ipm-165。所述中央控制器型号为jc-dpro2806。

所述系统与地方海事的船舶交通管理系统vits、船舶自动识别系统ais、led屏进行对接，在出现超高或者超宽的船舶时，利用视频监控系统对船舶进行实时录像，依托视频监控系统的视频识别技术，并结合船舶交通管理系统vits、船舶自动识别系统ais确定船舶号，及时通过声光报警器对超高或者超宽船舶发出警告，并通知超高或者超宽船舶附近海事人员进行处理。激光对射仪是用来判断船舶是否超出高度。

系统需在离被监测桥区适当的距离安装微波传感器、激光对射仪和激光传感器等外场设备。其中微波传感器安装时，需要保证发射面与水平方向平行，避免因安装角度的误差造成误判。激光对射仪需安装在河道两岸的立杆上，立杆必须满足一定的高度和抗风能力，避免因恶劣天气影响降低测量精度。激光传感器与垂直方向成90°夹角，从船舶两侧同时进行扫描，得到船舶两侧轮廓的点云数据，经过融合得出船舶的宽度。

其中，本专利的工作原理如下：两个微波传感器对过往船舶进行监控，当两个微波传感器感应到有船舶靠近被测桥梁时，微波传感器发送触发信号给激光对射仪和两个激光传感器，激光对射仪判断船舶是否超出高度，所述激光传感器扫描得到船舶轮廓的点云数据来获取船舶宽度；所述激光对射仪和激光传感器分别把船舶高度、船舶宽度发送给中央控制器，中空控制器将船舶宽度与所述桥梁两个桥墩之间的间距进行对比，判断船舶是超宽，高度和宽度均未超过，则不进行处理，高度超过或者宽度超过，则中央控制器控制声光报警器进行报警，并控制摄像机开启进行摄影当视频监控系统接收到报警主机的联动信号后，高速球和拾音器立即按照预设的位置进行录像和录音，并保存至中央控制器中的硬盘里。中央控制器将获得的船舶超高信息、船舶宽度、录像信息、录音信息通过网络传输设备发送给后台的数据库服务器，中央控制器也可以与地方海事的船舶交通管理系统vits、船舶自动识别系统ais、led屏进行对接，在出现超高或者超宽的船舶时，利用视频监控系统对船舶进行实时录像，依托视频监控系统的视频识别技术，并结合船舶交通管理系统vits、船舶自动识别系统ais确定船舶号，及时通过声光报警器对超高或者超宽船舶发出警告，并通知超高或者超宽船舶附近海事人员进行处理。

测船宽用的激光传感器：

本实施例采用两套激光传感器，安装于河道两侧，用于测量船舶宽度。激光传感器采用sick公司提供的lms511-20100pro激光传感器。

（1）激光传感器介绍

lms511垂直安装的时候可扫描得到前方切面190°范围的点云，两台对向安装的激光传感器，能采集到完整的船舶切面的轮廓数据，通过计算得到船舶的高和宽。

（2）激光传感器特点

lms511激光传感器的扫描频率和角度分辨率可调，工作区域足够覆盖50米左右的河道宽度，识别精度能够到达厘米级，数据接口为以太网接口，方便通过网络传输数据。

测船高与船舶监测用激光对射仪：

本实施例采用激光对射仪作为船舶超高检测与船舶监测的信号采集设备，安装于河道的两岸。激光对射仪的安装高度的不同，器检测功能也不同，分别可用于检测船舶超高与是否有船舶通过。当有船舶通过时两激光束同时被遮挡，立即发出报警信号。激光对射仪选用ate-100激光对射仪。即激光对射仪发射出光束，该光束的高度为桥墩高度，要是船舶行驶的时候遮挡住该光束则表示船舶超高了。

激光对射仪工作原理解释：激光对射传感器不直接进行高度测量，激光对射传感器被安装在距离地面一定高度的立杆上，该高度设置为桥梁的高度，这样比如传感器以高度5m安装时,当有高于5m船舶通过时，激光传感器激光光束将被船舶阻断，此时激光传感器将会触发报警信号；说明该船舶超出了桥梁的高度。

声光报警器：

声光报警器采用sf-504一体化声光报警器，当检测到超高或超宽船舶通过时，通过声光报警器预警船舶驾驶员。同时传输到led联动显示屏。当接收到报警联动信号时将立即显示原来预设好的字样，比如“立即停船，船舶超高”等，可根据客户需求来显示。

（1）sf-504一体化声光报警器

1）一体化声光报警器介绍

报警灯是声光报警系统的组成部分，报警器旋转闪烁和声音能将报警信号通过视觉传输给超高船舶驾驶员。sf-504一体化声光报警器适用于噪杂的工业现场或交通检测等场所，例如，交通超高检测采用sf-504一体化声光语音报警器。sf-504一体式声光报警器采用高透光性灯罩，外壳采用冷轧烤漆钢板材质，具有防尘防雨性能！适用于起重机械、门吊、桥吊以及大型的安全警报装置。用户可根据自身使用场合及要求选择电压，音调，播放语音内容及语音报警方式、触发方式等。

（2）led显示屏

1）led屏介绍

led屏是声光报警系统的组成部分，led屏显示系统由led显示屏单元模组和控制卡、转接卡以及连接电缆、固定结构等组成。报警信号触发时，屏幕上显示相应的文字信息，提示超高船舶驾驶员进行紧急处置。

2）led屏特点

p16单色led显示亮度高，显示清晰，满足户外大型文字显示的要求。摄像机采用海康威视ids-2cd9525-sz摄像机。

网络传输设备

本实施例网络传输设备以光纤传输为主方案，并同时采用4g网络通信方案为备选方案，网络传输设备即采用工业级光纤收发器。

工业级光纤收发器采用tp-linktl-mc210cs型号工业级光纤收发器；工业级千兆交换机采用大华dh-is3000c-8gt-dc千兆交换机。

（1）工业级光纤收发器

1）光纤收发器介绍

光纤收发器成对使用，将网络电信号转换为光信号通过光纤进行传输，能够满足系统中远距离稳定传输网络信号的要求。

2）光纤收发器特点

tp-linktl-mc210cs按工业级标准设计，满足现场的工况环境使用要求，千兆传输速度率能保证数据传输高带宽，低延时，使系统的检测和控制更加精确、稳定。

（2）工业级千兆交换机

1）交换机介绍

摄像机、报警信息终端、激光传感器、led屏幕控制卡等都需要通过网络传输数据，交换机将上述设备连接起来组成局域网。

2）交换机特点

大华dh-is3000c-8gt-dc按工业级标准设计，满足现场的工况环境使用要求，千兆传输速度率能保证数据传输高带宽，低延时，使系统的检测和控制更加精确、稳定。

总之，本实用新型搭建视频监控、系统触发、高度检测、宽度检测、地图监控、报表统计等功能模块，建设成全方位的内河桥梁防碰撞应用平台，达到自动报警、出警联动、统计分析、在线监管、影像资料保存等业务功能，实现船舶过桥桥梁安全的预警预测和及时监管，降低船舶撞桥率，提升内河航道服务安全监管水平和质量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。