跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的制作方法

1.本技术涉及船舶预警技术领域，具体而言，涉及一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统。


背景技术：

2.桥梁所在的区域进行船舶通航时，大型桥梁(例如跨海桥梁)的致灾因素中船撞、冲刷的风险突出需要进行通航预警。随着船舶大型化发展，在跨海桥梁的桥区的船舶面临复杂的使用环境及致灾风险。在世界范围内，每年都会发生船舶撞击桥梁事件，给国民经济以及给人民的生命财产安全带来损失和威胁。
3.现有的桥梁防撞措施主要围绕交通布局优化、强化组织监管、优化结构设计、增加配套设施等方面，主要采取主动防撞和被动防撞两类措施，不能解决“高船撞低桥”的问题，且在主动防撞系统中采用平面位置监控的方法，无法实时监控船舶的水面以上的最大高度，因此当前的船舶通航预警监测系统存在安全性低的问题。


技术实现要素：

4.本技术的实施例在于提供一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统，以解决目前船舶通航预警监测系统存在的安全性低的问题。
5.本技术的实施例提供了一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统，所述系统包括：
6.激光测距雷达、液位计、通信基站以及主控平台，所述激光测距雷达与所述主控平台通信连接，所述液位计与所述主控平台通信连接，所述通信基站与所述主控平台通信连接；
7.所述激光测距雷达，用于测量桥梁所在桥区的船舶位于水面之上的各个部位的第一高度，所述激光测距雷达安装在桥洞两侧的桥墩上；
8.所述液位计，用于测量所述桥洞的顶部到水面的净空高度，所述液位计安装在所述桥洞的所述顶部；
9.所述通信基站，所述通信基站上设置有无线通信模块，所述通信基站通过所述无线通信模块接收船舶数据，所述船舶数据为用于表征所述船舶的身份和航行参数的数据；
10.所述主控平台，用于基于所述第一高度和所述净空高度计算第二高度，当所述第二高度小于或等于高度阈值时，基于所述船舶数据生成所述船舶对应的预警信息，并输出所述预警信息，所述第二高度为所述净空高度与所述第一高度的差值。
11.在上述实现过程中，通过通信基站接收桥区的所述船舶的所述船舶数据，并将所述船舶数据传输到所述主控平台，以使所述主控平台能够得到桥区的所述船舶的身份以及航信参数对所述船舶进行识别，在通过所述激光测距雷达得到所述第一高度、通过所述液位计得到所述净空高度后，计算所述船舶通过所述桥梁时所述船舶距离所述桥洞的顶部的高度差，将所述第二高度也就是高度差与高度阈值进行对比，在所述第二高度小于或等于
高度阈值时基于所述船舶数据生成与所述船舶对应的预警信息并输出，能够避免船舶的各个部分过高损毁所述桥梁，提高所述跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的安全性。
12.可选地，所述系统还包括：
13.预警设备，用于基于所述预警信息对所述船舶进行通航预警，所述预警设备与所述主控平台连接。
14.在上述实现过程中，在所述主控平台中输出所述预警信息到所述预警设备，通过所述预警设备对所述船舶进行通航预警，避免所述船舶因各个部分的第二高度小于或等于所述高度阈值对所述桥梁产生损毁，提高船舶航行的安全性。
15.可选地，所述预警设备包括：
16.定向高音喇叭，所述定向高音喇叭用于基于所述预警信息对所述船舶进行语音通航预警。
17.在上述实现过程中，定向高音喇叭能够针对指定方向的所述船舶进行语音通航警告，提高船舶通航预警的准确性。
18.可选地，所述预警设备包括：
19.激光束发射器，所述激光束发射器用于基于所述预警信息朝向所述船舶发射激光束进行通航预警。
20.在上述实现过程中，通过激光束发射器朝向所述船舶进行预警能够针对指定的需要预警的船舶进行通航预警，提高船舶通航预警的准确性。
21.可选地，所述通信基站为船舶自动识别系统基站。
22.在上述实现过程中，通过船舶自动识别系统基站能够在通过甚高频接收来自桥梁所在桥区的船舶的所述船舶数据时能够独立于移动通信的通信基站进行工作，避免在复杂水域例如海域无法正常进行船舶数据接收，提高船舶数据接收的可靠性。
23.可选地，所述液位计为雷达式潮位计。
24.在上述实现过程中，雷达式潮位计通过雷达波的运行时间以及雷达波运行速率计算桥洞顶部到障碍物水面的距离即所述净空高度，雷达式潮位计能够确保在较短时间内得到所述净空高度，提高所述净空高度测量的效率和准确性。
25.可选地，所述系统还包括摄像机，所述摄像机与所述主控平台连接，在所述主控平台向所述船舶发送所述预警信息之后，对未响应所述预警信息的目标船舶进行视频录制。
26.在上述实现过程中，通过所述摄像机对无视通航预警的目标船舶进行视频录制以保全证据避免所述目标船舶逃逸，提高船舶预警的完备性。
27.可选地，所述摄像机为星光级监控摄像机。
28.在上述实现过程中，所述星光级监控摄像机有较高的分辨率并能够对能较远距离的所述目标船舶进行视频录制，够适应较复杂的水域中的船舶通航预警视频录制，提高船舶预警的适用性。
29.可选地，所述主控平台包括电子航道图，以基于所述船舶数据以及所述预警信息在所述电子航道图上生成对所述预警信息对应的船舶的预警标注。
30.在上述实现过程中，基于所述船舶数据以及所述预警信息在所述电子航道图上生成对所述预警信息对应的船舶的预警标注，以图文形式显示所述桥梁所在桥区中各个所述船舶的身份、航行情况以及预警情况，提高桥区船舶概况观察的直观性。
31.可选地，所述系统还包括视频识别摄像机，所述视频识别摄像机与所述激光测距雷达连接。
32.在上述实现过程中，视频识别摄像机能够对激光测距雷达得到的第一高度进行校验，能够提高激光测距雷达的准测距确性。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.图1为本技术实施例提供的跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的框图。
36.图2为本技术实施例提供的一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的工作示意图。
37.图例：10
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跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统；101
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激光测距雷达；102
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液位计；103
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通信基站；1031
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无线通信模块；104
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主控平台；105
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预警设备；106
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摄像机；107
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视频识别摄像机。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
41.为了提高船舶通航预警监测系统的安全性，本技术的实施例提供了一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统，请参看图1，图1为本技术实施例提供的跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的框图，所述跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统10包括：
42.激光测距雷达101、液位计102、通信基站103以及主控平台104，激光测距雷达101与主控平台104通信连接，液位计102与主控平台104通信连接，通信基站103与主控平台104通信连接。
43.作为一种实施方式，激光测距雷达101、液位计102以及通信基站103中各自包括通信模块，用于实现激光雷达与主控平台104的通信连接、液位计102与主控平台104的通信连接以及通信基站103与主控平台104的通信连接。
44.请结合图1参看图2，图2为本技术实施例提供的一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的工作示意图。图2中大桥与基站之间的线表示水域和陆地的分界线。激光测距雷达101，用于测量桥梁所在桥区的船舶位于水面之上的各个部位的第一高度(可理解为位于水面之上的各个部位的顶部距离水面的高度)，激光测距雷达101安装在桥洞两侧的桥墩
上。
45.为了方便描述第一高度用h1进行表示，可以理解的是，激光测距雷达101的雷达波是激光光波，激光测距雷达在进行船舶位于水面上各个部分高度的测量工作时位于水面上，采用三角测距法实现对船舶在水面之上各个部分的高度进行测量，船舶位于水面上各个部分可以是船舶本身的组成部分(例如船舷、船帆等)，也可以是船舶上运载的货物的高度。测量船舶位于水面上各个部分的第一高度能够对船舶高于水面的各个部分的高度进行测量，以便液位计102得到的净空高度h0和第一高度h1进行差值计算得到船舶在行驶过程中在水面以上各个部分距离桥洞顶部的距离h0‑
h1，即第二高度h2。
46.激光测距雷达101能够对远距离的船舶进行测距，适于在海域中进行激光测距。在海域中船舶的船速较快，在接收到预警信息之后需要较长的时间进行减速直至停止航行以保证跨海桥梁的安全，由于激光测距雷达101能够在较复杂水域中进行远距离激光测距以及激光测距的测距时间较短的特性，因此能够保证船舶有较长的反应时间，提高船舶航行的安全性。
47.液位计102，用于测量桥洞的顶部到水面的净空高度，液位计安装在桥洞的顶部。
48.可以理解的是，液位计102用于测量测量桥洞的顶部到水面的净空高度，因此需要将液位计102安装在桥洞的顶部，通过液位计发射的测量信号的返回的时间计算净空高度h0。液位计发射的测量信号在碰到水面后被反射折返最终达到液位计102，测量信号从发射到最终到达到102所需时间的一半乘以测量信号的传输速率就得到净空高度h0。
49.作为一种实施方式，液位计102为雷达式潮位计。可以理解的是，雷达式潮位计中的测量信号为雷达信号，雷达式潮位计通过雷达信号的传输时间以及雷达信号传输速率计算桥洞顶部到障碍物水面的距离即净空高度h0，雷达式潮位计能够确保在较短时间内得到净空高度h0，提高净空高度h0测量的效率和准确性。可以理解的是，液位计102还可以采用声呐波液位计、其中，超声波液位计抗干扰性强、质量轻，声呐波液位计的方向性比较强，能够提高得到的净空高度h0的准确度，可以根据实际需要选用上述不同的液位计。
50.通信基站103，通信基站103上设置有无线通信模块1031，通信基站通过无线通信模块1031接收船舶数据，船舶数据为用于表征船舶的身份和航行参数的数据。
51.可以理解的是，船舶数据包括船舶编号(全球唯一编码)、船舶所在经纬度、船舶航速、船舶吃水量以及船舶型号等表征船舶身份和航行参数的数据。对进入桥区的船舶进行连接请求，并在桥区船舶和通信基站103进行通信连接后请求船舶的船舶数据，船舶在接收到请求船舶数据的信号后向通信基站103发送船舶数据。通信基站103可以通过广播的形式发现进入桥区的船舶，可以设定广播中船舶接收到的广播信号的强度高于预设阈值时向通信基站103进行上报，通过上报的报文确定船舶进入桥区。
52.可选地，通信基站103为船舶自动识别系统基站。
53.可以理解的是，船舶自动识别系统基站为ais(automaticidentificationsystem)基站，作为一种实施方式，船舶自动识别系统基站可以安装在岸上将通信基站103接入互联网，并通过互联网将通信基站103与主控平台104进行通信连接。通过ais基站能够在通过甚高频接收来自桥梁所在桥区里的船舶对应的船舶数据时，能够独立于移动通信的通信基站进行工作，避免在复杂水域例如海域无法正常进行船舶数据接收，提高船舶数据接收的可靠性。
54.主控平台104，用于基于第一高度和净空高度计算第二高度，当第二高度小于或等于高度阈值时，基于船舶数据生成船舶对应的预警信息，并输出预警信息，第二高度为净空高度与第一高度的差值。
55.可选地，无线通信模块1031为5g通信模块。
56.可以理解的是，通过5g通信模块能够在较短的时间内将船舶数据进行接收并转换成适于主控平台的数据格式发送到主控平台，提高船舶数据传输的速率。作为一种实施方式，无线通信模块1031还可以除5g通信模块外的其他通信模块，例如采用4g通信模块等移动通信模块，可以根据实际情况进行选择。
57.可选地，主控平台104包括电子航道图，以基于船舶数据以及预警信息在电子航道图上生成对预警信息对应的船舶的预警标注。
58.可以理解的是，基于船舶数据以及预警信息在电子航道图上生成对预警信息对应的船舶的预警标注，以图文形式显示所述桥梁所在桥区中各个船舶的身份、航行情况以及预警情况，能够便于海事监测部门直观观测桥区船舶的航行状况。同时，电子航道图还可以对偏离航道的船舶进行预警，以提高船舶航行的准确性，基于船舶的预定航行路线以及船舶的实际航行路线，在船舶偏离预定航线时，在电子航道图上对偏航的船舶进行偏航预警标注。
59.可以理解的是，主控平台104为任何可以进行数据运算的平台，例如主控平台104可以为笔记本、手机、计算机、掌上电脑、处理器等设备，作为一种实施方式，可以将主控平台104安装于云端服务器中。
60.可选地，跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统10还包括：
61.预警设备105，预警设备105用于基于预警信息对船舶进行通航预警，预警设备与主控平台连接。
62.可以理解的是，预警设备105是用于将预警信息进行展示以通知船舶的设备，可以是文字预警、语音预警以及光束预警，文字预警时，预警设备105为激光屏幕，语音预警时预警设备105可以为喇叭，光束预警时预警设备105可以为激光束，图2中以喇叭进行举例。
63.可选地，预警设备105包括：
64.定向高音喇叭，定向高音喇叭用于基于预警信息对船舶进行语音通航预警。
65.可以理解的是，在主控平台104中接收到来自通信基站的船舶数据后，主控平台104就能够根据船舶的经纬度得到船舶所在的方位，通过将高音喇叭对准船舶所在的方位进行通航预警。定向高音喇叭能够针对船舶所处的方向的对船舶进行语音通航警告，提高船舶通航预警的准确性。高音喇叭的频率高、穿透性强即传播距离远，能够保证预警信息被船舶上的相关人员接收并根据预警信息调整船舶的行驶参数(航速、航向等)。
66.可选地，预警设备105包括：
67.激光束发射器，激光束发射器用于基于预警信息朝向船舶发射激光束进行通航预警。
68.可以理解的是，激光发射器中发射的方向性强，能够预警信息朝向船舶发射激光束进行通航预警，提高船舶通航预警的准确性。激光发射器可以采用红激光发射器也可以采用绿激光发射器，可以根据实际需要进行选用。
69.可选地，在船舶的驾驶室中也可以设置一个预警终端，该预警终端能够与预警设
备105，或者与主控平台104通信连接，以接收预警设备105，或者与主控平台104发送的预警信息，并在接收到预警信息后该预警终端输出预警信息，以提示驾驶室中的驾驶员。
70.可选地，跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统10还包括摄像机106，摄像机106与主控平台104连接，在主控平台104向船舶发送预警信息之后，未响应所述预警信息的目标船舶进行视频录制。
71.可选地，摄像机106为星光级监控摄像机。
72.可以理解的是，星光级监控摄像机能够在微光(通常是指在星光环境下无任何辅助光源)情况下显示清晰的彩色图像，星光级监控摄像机不需要红外灯也不需要白光灯，在晚上或者恶劣的天气条件下(例如大雾天气)可以实现不拖尾的、清晰的彩色监控。星光摄像机具有摄像距离长、光线均匀、寿命长、发热量小的特点。
73.作为一种实施方式，可以在跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统中设置视频识别摄像机107，视频识别摄像机107与激光测距雷达101相连，视频识别摄像机107能够对激光测距雷达101中的第一高度进行校验，能够提高激光测距雷达的准测距确性。
74.综上所述，本技术的实施例提供了一种跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统，涉及船舶预警技术领域，所述跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统包括：激光测距雷达、液位计、通信基站以及主控平台，所述激光测距雷达与所述主控平台通信连接，所述液位计与所述主控平台通信连接，所述通信基站与所述主控平台通信连接。所述激光测距雷达，用于测量桥梁所在桥区的船舶位于水面之上的各个部位的第一高度，所述激光测距雷达安装在桥洞两侧的桥墩上，所述液位计，用于测量所述桥洞的顶部到水面的净空高度，所述液位计安装在所述桥洞的所述顶部。所述通信基站，所述通信基站上设置有无线通信模块，所述通信基站通过所述无线通信模块接收船舶数据，所述船舶数据为用于表征所述船舶身份和航行参数的数据。所述主控平台，用于基于所述第一高度和所述净空高度计算第二高度，当所述第二高度小于或等于高度阈值时，基于所述船舶数据生成所述船舶对应的预警信息，并输出所述预警信息，所述第二高度为所述净空高度与所述第一高度的差值。
75.在上述实现过程中，在上述实现过程中，通过通信基站接收桥区的所述船舶的所述船舶数据，并将所述船舶数据传输到所述主控平台，以使所述主控平台能够得到桥区的所述船舶的身份以及航信参数对所述船舶进行识别，在通过所述激光测距雷达得到所述第一高度以及通过所述液位计得到所述净空高度后，计算所述船舶通过所述桥梁时所述船舶距离所述桥洞的顶部的高度差，将所述第二高度也就是高度差与高度阈值进行对比，在所述第二高度小于或等于高度阈值时基于所述船舶数据生成与所述船舶对应的预警信息并输出，能够避免船舶的各个部分过高损毁所述桥梁，提高所述跨海桥梁桥区船舶通航预警监测系统的安全性。
76.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的框图显示了根据本技术的多个实施例的设备的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也
要注意的是，框图中的每个方框、以及框图的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
77.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
78.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。因此本实施例还提供了一种可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行区块数据存储方法中任一项所述方法中的步骤。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。