[发明专利]通航桥梁桥墩防撞监控预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁桥墩防撞技术领域，特别涉及一种通航桥梁桥墩防撞监控预警系统(BPAHEWS:Bridge Pier Avoidance Hitting Early Warning System)，可实现全天时、全天候的桥梁桥墩主动防撞预警，能够与现有被动防撞系统形成优势互补，构建新一代桥梁桥墩防撞智慧生态系统。

背景技术

随着重型船只数量的增加，世界各地都先后出现桥梁和桥墩被撞击的重大事故。如1964年委瑞利拉马拉开波大桥被船撞击，1977年美国弗吉尼亚州Hopwell大桥被船撞击，1980年美国佛罗里达州阳光高架大桥被船撞击，2008年广东九江大桥被船撞击，2011年浙江台州椒江大桥被船撞击等等。据不完全统计，在过去几十年里，仅发生在我国长江、珠江、黑龙江三大水系干线上的撞桥事故达到300起以上，造成了人民生命财产安全的巨大损失。因此，桥梁桥墩防撞已成为一个棘手的现实问题，迫切需要提出好的解决方案。

目前较为典型的防撞方式主要有被动防撞和主动防撞两种。其中，被动防撞主要是通过桥墩自身的加强或防护设施来抵抗船舶的撞击威胁，优点是简单高效，缺点是造价昂贵、无先期预警能力。主动防撞是指采用航标灯、交通管制(VTS)等碰撞前的措施，关键在预测防撞。例如，基于船载自动识别设备(AIS)的主动预警系统，优点是船只信息态势丰富，缺点是桥、船均需要安装AIS系统，预警准确性不高；如基于视频或红外传感器的主动预警系统，优点是图像直观、成本低，缺点是预警距离近，恶劣天气失效；如基于激光传感器的主动预警系统，优点是准确性高，缺点是探测盲区多，造价相对较高。我们知道，船撞击桥体及桥墩多发生在可见度不高的晚上或大雨大雾等恶劣天气时，因此迫切需要在防撞系统中融入费效比低、实时感知的传感器，努力构建智慧型的桥梁桥墩主动防撞系统。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处，可实现对可能撞击桥梁桥墩的前方船只进行预警监视。

本发明的技术方案为一种通航桥梁桥墩防撞监控预警系统，包括雷达分系统和告警分系统，

所述雷达分系统包括射频前端模块和雷达信息处理模块，

所述射频前端模块，用于完成回波信号的录取功能，并输出到雷达信息处理模块；

所述雷达信息处理模块，用于完成回波信号的预处理、模数转换、信息处理和数据分发，实现实时探测感知监测区域内的船只，将有可能撞击桥墩的前方船体目标信息送到告警分系统的控制模块，实现与控制模块的交互；所述船体目标信息包括距离、速度、方位；

所述告警分系统包括控制模块、声光告警模块和视频录取模块，

控制模块，用于根据船体目标信息对目标进行威胁评估，并将告警触发信息相应控制指令传送到声光告警模块；

所述根据船体目标信息对目标威胁进行评估，包括先通过船只的距离、速度、方位信息形成目标航迹，分离出朝向桥墩行驶的备选威胁目标；然后，将备选威胁目标的航迹状态持续时间与预设门限做比较，超出门限则进一步确认为威胁目标，并根据速度信息计算到达桥墩的时间；最后，根据威胁目标船只所处的三个预设距离区段，对应形成一般警示报警、警示报警和紧急警示报警的告警触发信息；

当确认的威胁目标离桥墩达到相应预设距离阈值时，控制模块发送摄像头启动相应控制指令到视频录取模块；

声光告警模块，用于完成告警提示，包括根据告警触发信息，在一般警示声音、警示声音和紧急警示声音三种声音中进行选择，并驱动喇叭进行声音告警；支持根据威胁目标的方位信息，对桥墩前方的威胁目标进行灯光告警；

视频录取模块，用于完成船体目标近距离行进过程的摄像取证，得到视频监控图像；所得视频监控图像及雷达分系统所得相应船体目标信息通过网络传输发送到远程的预警监控中心。

而且，一般警示报警、警示报警和紧急警示报警的相应预设距离区段为用户设置或默认设置，典型设置区间为800米～1200米、500～800米和0～500米。

而且，摄像头启动相应控制指令的预设距离阈值为100米。

而且，在视频录取模块所得视频监控图像及雷达分系统所得相应船体目标信息送到预警控制中心同时，采用无线方式发送到相关管理人员的手机中。

而且，视频录取模块所得视频监控图像及雷达分系统所得相应船体目标信息，由控制模块控制存储及发送。

而且，声光告警模块对威胁目标告警时，采用伺服方式根据控制模块发送过来的目标方位信息，驱动光源转动实现。