基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法及系统

本发明属于桥梁防撞，具体涉及一种基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法及系统。

背景技术：

1、跨河、跨江和跨海大桥的出现，极大程度上方便了人们的通行，但是无形之中也成为了船只航行的障碍物，船只撞击桥梁导致的水上交通事故在全世界都时常发生。据统计，人员失误是最主要的事故原因，其次是恶劣的自然环境，再次是机械故障，例如，有资料表明：三种原因之比大约为25:4:1。

2、现阶段，相关技术致力于为大桥穿上“铠甲”，若船与桥墩发生碰撞，可以最大程度上减少对桥和船的破坏，降低人员伤亡和经济损失。例如德山大桥采用的是钢复合型防撞设施，能有效抵抗船体的冲击力，而设施和桥墩之间的橡胶构造又能在撞击时多级消耗撞击能量，降低撞击力，达到缓冲、保护桥墩的“双重”目的。又如宁波大学的力学团队，先后发明了大型桥梁通航孔刚柔匹配导向桥墩防船撞技术与工程装置、非通航孔桥非接触式自适应恒阻力船舶拦阻技术与工程装置，其装置以柔性抵抗危险船舶撞击，达到既能保护桥梁又能保护船舶和环境安全“三保护”目标，实现了在大型桥梁防船撞关键技术与设施研发方面的重大突破。但这些都是最后一道保险，并不能从根源上阻止船与桥墩碰撞的发生。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法及系统，能够对船员起到警示和引导，尽可能的降低因人员疲劳、疏忽等人为原因造成的船撞桥的概率。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，包括：

3、采用布置在桥墩的第一组红外测距激光，朝桥墩前后水平发射若干条激光束形成目标光阵，通过所述目标光阵进行前方目标测距；

4、通过模糊识别的目标轮廓检测算法，结合桥墩前方目标与所述第一组红外测距激光发出的激光束的相对位移，识别桥墩前方目标的目标种类和运动状态；

5、在桥墩两侧布置第二组红外测距激光，通过所述第二组红外测距激光在竖直平面上发射的若干激光束，进行船舶经过大桥时距离桥墩距离区间的测定，并点亮预设颜色的警示灯。

6、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法优选方案，将位于所述目标光阵中的船舶模糊化为具有船舶轮廓且随测量周期持续运动的点；

7、定义在所述目标光阵中激光测量距离最小且没有打在目标物侧面的光线为临界光束，利用所述目标光阵中的临界光束对桥墩前方目标的轮廓进行刻画，以判断目标物是否为船舶。

8、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法优选方案，当判定目标物为船舶后，判断船舶和桥墩距离是否在预设的提醒范围内，若船舶处于预设的提醒范围内，增加所述警示灯的光强。

9、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法优选方案，通过追踪所述目标光阵中的临界光束，对目标物进行分类。

10、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法优选方案，利于船舶与桥墩之间的安全距离，设置所述目标光阵的光线偏转角；

11、根据所述第一组红外测距激光的光线，推算船舶与桥墩相撞的危险程度，根据危险程度等级控制警示灯发出预设颜色的灯光。

12、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法优选方案，对船舶与桥墩的距离区间进行划分，当船舶在不同的距离区间内，控制警示灯进行警示颜色切换。

13、本发明还提供一种基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统，包括：

14、前方目标测距模块，用于采用布置在桥墩的第一组红外测距激光，朝桥墩前后水平发射若干条激光束形成目标光阵，通过所述目标光阵进行前方目标测距；

15、前方目标识别模块，用于通过模糊识别的目标轮廓检测算法，结合桥墩前方目标与所述第一组红外测距激光发出的激光束的相对位移，识别桥墩前方目标的目标种类和运动状态；

16、区间警示处理模块，用于在桥墩两侧布置第二组红外测距激光，通过所述第二组红外测距激光在竖直平面上发射的若干激光束，进行船舶经过大桥时距离桥墩距离区间的测定，并点亮预设颜色的警示灯。

17、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统优选方案，所述前方目标识别模块中，将位于所述目标光阵中的船舶模糊化为具有船舶轮廓且随测量周期持续运动的点；

18、所述前方目标识别模块中，定义在所述目标光阵中激光测量距离最小且没有打在目标物侧面的光线为临界光束，利用所述目标光阵中的临界光束对桥墩前方目标的轮廓进行刻画，以判断目标物是否为船舶；

19、所述前方目标识别模块中，通过追踪所述目标光阵中的临界光束，对目标物进行分类。

20、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统优选方案，还包括光强调整模块，用于当判定目标物为船舶后，判断船舶和桥墩距离是否在预设的提醒范围内，若船舶处于预设的提醒范围内，增加所述警示灯的光强。

21、作为基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统优选方案，所述区间警示处理模块中，利于船舶与桥墩之间的安全距离，设置所述目标光阵的光线偏转角；

22、所述区间警示处理模块中，根据所述第一组红外测距激光的光线，推算船舶与桥墩相撞的危险程度，根据危险程度等级控制警示灯发出预设颜色的灯光；

23、所述区间警示处理模块中，对船舶与桥墩的距离区间进行划分，当船舶在不同的距离区间内，控制警示灯进行警示颜色切换。

24、本发明的有益效果如下，采用布置在桥墩的第一组红外测距激光，朝桥墩前后水平发射若干条激光束形成目标光阵，通过所述目标光阵进行前方目标测距；通过模糊识别的目标轮廓检测算法，结合桥墩前方目标与所述第一组红外测距激光发出的激光束的相对位移，识别桥墩前方目标的目标种类和运动状态；在桥墩两侧布置第二组红外测距激光，通过所述第二组红外测距激光在竖直平面上发射的若干激光束，进行船舶经过大桥时距离桥墩距离区间的测定，并点亮预设颜色的警示灯。本发明简单有效、成本低廉、易于推广，实现在一定范围内警示灯的开关和颜色的自主切换，从占有极大比重的人为因素上降低船撞桥的概率，实现警示灯的主动预防控制。

技术特征：

1.基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，其特征在于，将位于所述目标光阵中的船舶模糊化为具有船舶轮廓且随测量周期持续运动的点；

3.根据权利要求2所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，其特征在于，当判定目标物为船舶后，判断船舶和桥墩距离是否在预设的提醒范围内，若船舶处于预设的提醒范围内，增加所述警示灯的光强。

4.根据权利要求2所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，其特征在于，通过追踪所述目标光阵中的临界光束，对目标物进行分类。

5.根据权利要求1所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，其特征在于，利于船舶与桥墩之间的安全距离，设置所述目标光阵的光线偏转角；

6.根据权利要求5所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法，其特征在于，对船舶与桥墩的距离区间进行划分，当船舶在不同的距离区间内，控制警示灯进行警示颜色切换。

7.基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统，其特征在于，所述前方目标识别模块中，将位于所述目标光阵中的船舶模糊化为具有船舶轮廓且随测量周期持续运动的点；

9.根据权利要求8所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统，其特征在于，还包括光强调整模块，用于当判定目标物为船舶后，判断船舶和桥墩距离是否在预设的提醒范围内，若船舶处于预设的提醒范围内，增加所述警示灯的光强。

10.根据权利要求7所述的基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制系统，其特征在于，所述区间警示处理模块中，利于船舶与桥墩之间的安全距离，设置所述目标光阵的光线偏转角；

技术总结
基于红外传感的桥梁桥墩碰撞主动预防控制方法及系统，采用布置在桥墩的第一组红外测距激光，朝桥墩前后水平发射若干条激光束形成目标光阵，通过所述目标光阵进行前方目标测距；通过模糊识别的目标轮廓检测算法，结合桥墩前方目标与所述第一组红外测距激光发出的激光束的相对位移，识别桥墩前方目标的目标种类和运动状态；在桥墩两侧布置第二组红外测距激光，通过所述第二组红外测距激光在竖直平面上发射的若干激光束，进行船舶经过大桥时距离桥墩距离区间的测定，并点亮预设颜色的警示灯。本发明简单有效、成本低廉、易于推广，实现在一定范围内警示灯开关和颜色切换，从占有极大比重的人为因素上降低船撞桥的概率，实现警示灯的主动预防控制。

技术研发人员：周劲羽
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21