桥梁防碰智能预警系统的制作方法

桥梁防碰智能预警系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及桥梁防碰智能预警系统。
【背景技术】
[0002]珠江口水域船舶通航密度大，通航条件复杂，流域面积约44万平方公里。珠江包括西江、北江和东江三大之流。流域河流内河航道桥梁众多，航行船舶往来频繁，且不乏有千吨级以上的大型船舶。由于个别桥梁净高有限，且通航孔没有设置明显的标志，经常出现船舶通航时碰撞桥梁的事故，据监测，广州港出海航道水域2011年船舶与桥梁碰撞事故数为6起，2012年为8起，严重威胁到桥梁和航道的安全，扰乱正常的交通运输秩序。目前，广州港水上交通安全监管和指挥工作的主要手段便是视频监控系统、AIS系统和VHF系统，多为需人工干预独立系统，但无法实现对实时桥梁净高、过桥孔出流速、雷达示位标和一定声光报警信息监控和跟踪。难以满足广州港水上交通运输发展的需要。同时，没有建立以船舶动态监管和水上搜救需求为目标的水域监控体系，水上交通安全的预防、预警能力相对薄弱。因此，随着船舶大型化和极端恶劣天气等状况出现，为避免事故发生的几率，对“综合性桥梁自动避碰预警系统”需求越来越迫切。目前，船舶上已经安装的辅助避碰、通讯设备和观测手段包括:人眼观测、雷达观测、AIS辅助识别(船与船之间)、CCTV系统视频监控、VHF电台语音通信等。现有的避碰手段多用于船与船之间，也较为成熟。

【发明内容】

[0003]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供结构设计合理、使用方便、实现数据实时播发、自动识别预警、视频监控录取等多功能于一体的桥梁防碰智能预警系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]桥梁防碰智能预警系统，包括系统控制服务器主机，其特征在于:所述系统控制服务器主机上连接有激光限高监测器、WIFI网络交换机、3G通信设备、微波数传设备、云台摄像机、IPC球状录像机、红外遥控器、安全钥匙控制单元、供电单元、GPS天线、示警灯单元、雷达应答器单元、AIS助航航标单元、水位播发单元、VHF语音警示单元。
[0006]本实用新型的有益效果是:本实用新型设计巧妙合理，一方面，在原有系统中补充信息数据信息，即桥梁净高、流速；另一方面，增加雷达应答器终端、AIS助航航标、声光警示单元、水位水速测量单元、VHF语音警示单元和视频监控单元。实现数据实时播发、自动识别预警、视频监控录取等多功能于一体的综合桥梁安全自动避碰预警监控系统。
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0008]图1是本实用新的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]参照图1，桥梁防碰智能预警系统，包括系统控制服务器主机，其特征在于:所述系统控制服务器主机上连接有激光限高监测器、WIFI网络交换机、3G通信设备、微波数传设备、云台摄像机、IPC球状录像机、红外遥控器、安全钥匙控制单元、供电单元、GPS天线、示警灯单元、雷达应答器单元、AIS助航航标单元、水位播发单元、VHF语音警示单元。
[0010]本桥梁碰撞智能预警系统集AIS航标、雷达应答器、视频监控、甚高频无线电话自动播报、水位水速测量及声光报警等现代无线通信技术于一体的多功能计算机综合预警监控系统。
[0011]本系统具备如下功能:1.监控功能:监控功能是整个系统的基本功能，可实现对大桥3km范围内所有船舶的实时监控。2.预警功能当船舶进入桥梁安全水域时，自动播报桥梁净高，当时水流、水速。桥墩的位置。并在船舶雷达和电子海图上清晰标注出桥梁的相对和绝对位置。在CH16信道上以语音提醒驾驶员注意安全驾驶，夜晚时会开启示警等提示来往船舶。3.历史资料查询功能可通过数字录像的记录查询大桥附近航行船舶的历史情况，如查询船舶在过去某个时间的位置、速度、状态等，并可进行录像回放，以便为事故调查时的状况查询、分析提供原始记录。4.可扩充功能系统设计丰富对外接口(如接入微波数传单元实现远程监控)可为今后的改进和功能扩展提供稳定的基础。
[0012]本系统安装方便、成本低、便于升级、不妨碍航行、适应水位的变化要求，不影响大桥的正常运营。响应时间短。系统从发现情况到发出信息的时间间隔小于30秒；预警导航信息的发布可靠且不影响船舶正常通信。系统通过同样的分析过程，可对3km以内航道岔口的情况监控，对于高吨位的船舶通过语音、AIS、雷达应答器等多种手段实现信息的发布。
[0013]系统主要包括控制主机服务器、传感器子系统、视频监控子系统和通信子系统和其他防雷接地安装辅材等部分组成。
[0014]本系统的主要构成:1.控制服务器主机:主控制处理器、支持4CIF全帧实时编码和H.264格式视频压缩卡、固态可插拔式硬盘(1T)、4路IPC网络数据采集卡、4路模拟视音同步输入、2路视音频同步输出、供电单元(UPS、24&12 DC)、GPS定位天线。2.传感器子系统:VHF语音警示单元、水位液位测量单元、AIS航标助航单元、雷达应答器、示警灯单元；3.视频监控子系统:枪筒摄像机、高倍数带透功能16倍变焦镜头(1000mm)、云台及解码器、防护罩和IPC球状录像机等；4.通信子系统:3G通信设备、微波数传设备、网络交换机100M /8网口、红外遥控器等5.系统配套防雷、接地，安装辅助材料。
[0015]本系统工作原理简述:在桥梁的桥墩上、下游两侧各安装I套AIS航标助航单元，向周围船只发布桥墩AIS航标的相关信息(包括所在桥墩的航标信息和同侧另一个虚拟桥墩航标信息)，实现通过船只电子海图设备显示相关信息；2.AIS航标助航单元接收到驶近船舶的船位信息自动计算船舶与桥梁之间DCPA、TCPA，当达到有效参数范围内如500米(参数可通过配置设定)时，通过AIS链路自动开始向目标船舶播发安全警示信息(如“前方桥梁、注意避让”)；当驶近到安全参数设置范围内(如100米)时，启动警示灯并通过VHF语音警示(在值守频道CH70信道)单元向驶近船只播发提示语音(如“庆丰号正通过桥梁，请注意行驶”)。船只驶离后，系统自动关闭示警灯和停止VHF语音警示。3.在桥梁的桥墩上下游两侧各装备2套雷达应答器，穿越桥梁的船舶通过雷达可及时掌握桥墩的位置；4.水位液位测量单元:桥面下方固定安装，实时采集桥梁的净空高度、流速信息。配合AIS航标助航单元使用，向船舶播发14号报文信息，使周围船舶可是实时掌握桥梁周围的水文信息。为安全是行驶提供一定的预报信息。 5.在桥梁桥墩的上方安装两套视频监控设备，枪筒摄像机配高倍数带透功能变焦镜头及云台(可实现360度旋转)和编码器可实现上下游2-5公里内目标监控，配合AIS航标助航单元可实现目标船只的实时跟踪；IPC球状录像机可实现桥面下100米范围内无死角360度录像功能。两套监控设备均通过网络连接到控制主机服务器，并具备红外夜视功能；6.控制服务器主机，可安装在室内(桥梁办公室)和室外(桥墩上方)。负责所有分系统的信息采集、存储与系统的数据通信。可实现20天的视频监控信息存储、I个月AIS航标助航单元信息存储，6个月的水文信息存储。内部配有3G、网络交换机和微波数传单元。实现对外、对内的数据交换。7.微波数传天线、3G天线，根据桥梁的实际情况，选择无遮挡处安装。控制服务器主机的作用:
[0016]实时存储记录AIS航标助航单元收到周边船只的AIS信息，并可通过网络向AIS航标助航单元配置桥梁信息(名称、类型、位置、净空高度、水流数据等)；2.实时存储记录水位液位测量单元的桥梁水文信息；3.可实时录取4路视音频同步输入，4路IPC网络摄像机接入，支持标准H.264视频压缩标准和4CIF全帧实时编码；4.内置微波数传模块通信带宽100M内置，通信距离60公里；3G网络传输模块可实现远程的遥测遥控功能，并向控制中心回传图像和实时远程监控；内置WIFI无限传输模块可实现主机与控制端无线连接，便于设备的现场调试和后续的维护；内置高灵敏度GPS模块实现定位信息与录像码流封装存储；同时设备具备24小时定时开机、关机；掉电保护功能，可避免异常断电造成的数据丢失；5.结构采用铝压铸双层机箱，并采用2.5寸可插拔式减震硬盘盒设计(支持2T存储容量)，低功耗、无风扇设计。整机箱具备IP66的防护等级。
[0017]传感器子系统的作用:1.VHF语音警示单元内置TTS语音模块，通过VHF值守频道播发VHF警示信息，让进入桥梁附近的船舶提高警惕；2.水位液位测量单元采集桥梁的净空高度和，将数据实时传送到AIS航标助航单元和控制服务器主机；3.AIS航标助航单元通过主机配置的桥梁信息(名称、类型、位置、净空高度、水流数据等)，发布桥墩AIS航标相关信息，让通过船舶的电子海图设备显示相关桥梁信息；4.雷达应答器穿越桥梁船舶可通过自身装备雷达设备及时掌握桥墩的位置信息；5.示警灯单元当船舶驶入设置的桥梁安全距离内时，通过示警灯显示的方式提醒驾驶员桥墩的具体位置，当船舶驶离后自动关闭示警灯。
[0018]视频监控子系统:1.枪筒摄像机+高倍数带透功能16倍变焦镜头(100mm) +云台及解码器+防护罩枪筒摄像机配高倍数带透功能变焦镜头及云台(可实现360度旋转)和编码器可实现上下游2-5公里内目标监控，配合AIS航标助航单元可实现目标船只的实时跟踪；2.1PC球状录像机IPC球状录像机可实现桥面下100米范围内无死角360度录像功能。两套监控设备均通过网络连接到控制主机服务器，并具备红外夜视、跟踪、记录功能。
[0019]本系统具有目标船舶跟踪控制的功能:视频监控子系统应达到智能跟踪控制的目标，主要功能包括船舶信息的自动获取，目标船舶的筛选及通航优先级的确定，并在此基础上控制单个或多个云台摄像机跟踪船只，回传实时图像，同时予以存储便于日后回放。跟踪监控系统不要求能够清晰地获取船舶的局部信息，但必须保证视频图像的稳定、平滑，船舶轮廓完整地呈现在视场中心区域。船舶跟踪监控系统在静态跟踪的基础上采用目标船舶动态预测跟踪，实时调整云台姿态与镜头焦距，达到图像平滑无滞后的目的。启用2个云台摄像机接力跟踪，用枪筒摄像机+高倍数带透功能16倍变焦镜头监控远距离船舶，100米内换用IPC球状录像机继续跟踪。为了保证联动跟踪的效果，跟踪目标在监控系统画面中的充盈率为25%，既监控目标位在整个画面所占比例为1/4。视频信息的采集与存储功能满足高清晰度图像监控的要求，保证执法人员对现场的通航情况、船舶超载情况等有一个全面和清晰的了解。同时根据网络带宽的不同，在不同传输带宽情况下，通过前置多码流视频压缩设备对传输的图像信号进行编码传输，并根据图像质量及网络环境进行自动选择，实现网络带宽和图像质量自动适应。监控中心或监管部门将通过云台摄像机和IPC录像机获得船舶通航的实时画面，经计算机处理后的视频信息可以存储在本地硬盘中，方便日后回放。设计可实现20天图像数据的记录。通信子系统:1.3G通信模块通过3G网络传输模块可实现远程的遥测遥控功能，并向控制中心回传图像和实时远程监控；2.微波无线数传工作频率5.SG (无需执照)采用前进的技术，具备较强的抗环境干扰的能力、保密性好、安全、稳定、可靠。传输数据100M，传输距离60公里，可实时传输图像、语音数据传输。安装在桥梁上。可将执法、监督、求助的图像实时的传输到海事局指挥中心，以便领导快速了解现场情况并进行指挥、决策。3.WIFI网络交换机:WIFI无限传输模块可实现主机与控制端无线连接，扩展接口连接到其他网络监控系统，实现系统间的信息数据共享，同时便于设备的现场调试和后续的维护、升级。
[0020]此外，本实用新型不局限于上述实施方式，只要其以基本相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.桥梁防碰智能预警系统，包括系统控制服务器主机，其特征在于:所述系统控制服务器主机上连接有激光限高监测器、WIFI网络交换机、3G通信设备、微波数传设备、云台摄像机、IPC球状录像机、红外遥控器、安全钥匙控制单元、供电单元、GPS天线、示警灯单元、雷达应答器单元、AIS助航航标单元、水位播发单元、VHF语音警示单元。
【专利摘要】本实用新型公开了桥梁防碰智能预警系统，包括系统控制服务器主机，其特征在于：所述系统控制服务器主机上连接有激光限高监测器、WIFI网络交换机、3G通信设备、微波数传设备、云台摄像机、IPC球状录像机、红外遥控器、安全钥匙控制单元、供电单元、GPS天线、示警灯单元、雷达应答器单元、AIS助航航标单元、水位播发单元、VHF语音警示单元；本实用新型结构设计合理、使用方便、实现数据实时播发、自动识别预警、视频监控录取等多功能于一体。
【IPC分类】G08G3-02
【公开号】CN204614234
【申请号】CN201520349428
【发明人】郑其来, 梁启努
【申请人】郑其来, 梁启努
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月27日