一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警方法及系统

1.本发明属于桥梁防撞领域，涉及数据处理技术，具体是一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警方法及系统。


背景技术：

2.近年来，随着海上交通行业的不断发展，以及内河运输需求的上涨，内河船桥墩避碰防撞问题的热度也逐步上升，内河桥墩碰撞的风险也在逐步增加，造成桥梁受损坍塌、航道受阻、人民生命财产受威胁、环境污染等重大损失。
3.现有的桥梁防船撞智能预警方法仅能够通过船舶的航行数据进行数值分析对桥梁的撞击风险进行判定，在出现撞击风险时对船舶进行预警提醒；然而，预警提醒是通过信息传输的方式进行的，信息的传输与接受过程均可能出现异常，进而导致船舶驾驶人员无法接收到预警信号最终导致船舶撞击桥梁；同时在存在撞击风险时无法结合桥梁的通行状态对事故严重程度进行反馈。
4.针对上述技术问题，本技术提出了一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警方法及系统，用于解决现有的桥梁防船撞智能预警方法无法结合桥梁的通行状态对事故严重程度进行反馈的问题；
6.本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以结合桥梁的通行状态对事故严重程度进行反馈的桥梁防船撞智能预警方法及系统。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警系统，包括智能预警平台，所述智能预警平台通信连接有船舶监测模块、预警分析模块、桥梁分析模块以及存储模块；
9.所述船舶监测模块用于对船舶进行航行监测分析：为桥梁设定监测区域，将监测区域内的船舶标记为监测对象，获取的危险系数wx；通过存储模块获取到危险阈值wxmax，将监测对象的危险系数wx与危险阈值wxmax进行比较并通过比较结果将监测对象标记为安全对象或危险对象，对船舶进行航行监测分析，结合船舶运行的实时数据以及桥梁的桥洞参数进行综合分析，进而通过危险系数对船舶通过桥梁的危险性进行反馈，在存在撞击危险时及时进行预警，从而降低船舶的实际撞击率，提高船舶航行安全的同时对桥梁提供保护；
10.所述预警分析模块用于对危险对象进行预警，对危险信号的传输与接收过程进行监控，在危险信号的传输与接收过程存在异常时及时采取对应措施，进而将无法防治的撞击造成的损害降到最低；
11.所述桥梁分析模块用于在接收到桥梁预警信号后对桥梁的通行状态进行检测分析：获取桥梁通行的机动数据jd、电动数据dd以及步行数据bx，通过公式yj＝γ1*jd+γ2*
dd+γ3*bx得到桥梁的预警系数yj，其中γ1、γ2以及γ3均为比例系数，且γ1＞γ2＞γ3＞1；通过存储模块获取到预警阈值yjmin、yjmax，其中yjmin为最小预警阈值，yjmax为最大预警阈值，将桥梁的预警系数yj与预警阈值yjmin、yjmax进行比较并通过比较结果将桥梁的预警等级标记为一等级、二等级或三等级，对桥梁的通行状态进行检测分析，通过桥梁上的当前通行车辆、人员数据进行分析，对桥梁遭受撞击时造成的危险程度进行判定，从而根据不同的预警等级设置不同的预警范围，提醒未上桥的车辆与人员进行路径更换，降低事故影响范围的同时也降低了交通堵塞程度。
12.作为本发明的一种优选实施方式，监测对象的危险系数wx的获取过程包括：获取监测对象的速度数据sd、船高数据cg以及数量数据sl，监测对象的速度数据sd为监测对象的实时航行速度值，监测对象的船高数据cg的获取过程包括：通过红外热摄像头获取监测对象顶部与水面的距离值并标记为船距值cj，将桥梁桥洞与水面的最大距离值标记为洞距值dj，将桥梁桥洞与水面距离最大的表面的宽度值并标记为洞宽值dk；通过公式cg＝α1*(dj-cj)+α2*dk得到船高数据cg，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；监测对象的数量数据sl为监测区域内监测对象的数量值；通过公式wx＝(β1*sd+β2*sl)/(β3*cg)得到监测对象的危险系数wx，其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1。
13.作为本发明的一种优选实施方式，危险系数wx与危险阈值wxmax进行比较的具体过程包括：
14.若危险系数wx小于危险阈值wxmax，则判定监测对象的航行状态满足要求，将对应的监测对象标记为安全对象；
15.若危险系数wx大于等于危险阈值wxmax，则判定监测对象的航行状态不满足要求，将对应的监测对象标记为危险对象；将危险对象发送至智能预警平台，智能预警平台接收到危险对象将危险对象发送至预警分析模块。
16.作为本发明的一种优选实施方式，预警分析模块通过智能预警平台向危险对象管理人员的手机终端发送危险信号，将预警分析模块发出危险信号的时间标记为预警开始时间，在预警开始时间之后的m1分钟内对危险对象的危险系数进行实时获取，并判定m1分钟内危险对象的危险系数的平均值是否小于危险阈值：若是，则将危险对象标记为安全对象；若否，预警分析模块向智能预警平台发送桥梁预警信号，智能预警平台接收到桥梁预警信号后将桥梁预警信号发送至桥梁分析模块。
17.作为本发明的一种优选实施方式，桥梁通行的机动数据jd为桥梁当前的通行机动车辆总数量，桥梁通行的电动数据dd为桥梁当前的电动车辆总数量，机动数据jd与电动数据dd的获取过程包括：在桥梁的两端对机动车辆与电动车辆的车牌号进行扫描，将桥梁两端扫描到的车牌号进行匹配，将无法匹配的车牌号标记为通行车牌号，将通行车牌号对应的机动车辆总数量标记为机动数据jd，将通行车牌号对应的电动车辆总数量标记为dd；桥梁通行的步行数据bx为桥梁当前通行人员总数量。
18.作为本发明的一种优选实施方式，预警系数yj与预警阈值yjmin、yjmax进行比较的具体过程包括：
19.若yj≤yjmin，则将桥梁的预警等级标记为三等级；
20.若yjmin＜yj＜yjmax，则将桥梁的预警等级标记为二等级；
21.若yj≥yjmax，则将桥梁的预警等级标记为一等级。
22.一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警方法，包括以下步骤：
23.步骤一：对船舶进行航行监测分析：为桥梁设定监测区域，将监测区域内的船舶标记为监测对象，获取监测对象的速度数据sd、船高数据cg以及数量数据sl并进行数值计算得到监测对象的危险系数，通过危险系数的数值大小将监测对象标记为危险对象或安全对象；
24.步骤二：对危险对象进行预警：将预警分析模块发出危险信号的时间标记为预警开始时间，在预警开始时间之后的m1分钟内对危险对象的危险系数进行实时获取，通过m1分钟内危险对象的危险系数的数值大小对危险对象的航行状态进行反馈；
25.步骤三：对桥梁的通行状态进行检测分析：获取桥梁通行的机动数据jd、电动数据dd以及步行数据bx并进行数值计算得到桥梁的预警系数yj，通过预警系数yj的数值大小将桥梁的预警等级标记为一等级、二等级或三等级；根据桥梁的预警等级为桥梁分配预警距离。
26.本发明具备下述有益效果：
27.1、通过船舶监测模块可以对船舶进行航行监测分析，结合船舶运行的实时数据以及桥梁的桥洞参数进行综合分析，进而通过危险系数对船舶通过桥梁的危险性进行反馈，在存在撞击危险时及时进行预警，从而降低船舶的实际撞击率，提高船舶航行安全的同时对桥梁提供保护；
28.2、通过预警分析模块可以对危险信号的传输与接收过程进行监控，在危险信号的传输与接收过程存在异常时及时采取对应措施，进而将无法防治的撞击造成的损害降到最低；
29.3、通过桥梁分析模块对桥梁的通行状态进行检测分析，通过桥梁上的当前通行车辆、人员数据进行分析，对桥梁遭受撞击时造成的危险程度进行判定，从而根据不同的预警等级设置不同的预警范围，提醒未上桥的车辆与人员进行路径更换，降低事故影响范围的同时也降低了交通堵塞程度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
31.图1为本发明实施例一的系统框图；
32.图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
33.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一
35.如图1所示，一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警系统，包括智能预警平台，智能预警平台通信连接有船舶监测模块、预警分析模块、桥梁分析模块以及存储模块。
36.船舶监测模块用于对船舶进行航行监测分析：为桥梁设定监测区域，将监测区域内的船舶标记为监测对象，获取监测对象的速度数据sd、船高数据cg以及数量数据sl，监测对象的速度数据sd为监测对象的实时航行速度值，监测对象的船高数据cg的获取过程包括：通过红外热摄像头获取监测对象顶部与水面的距离值并标记为船距值cj，将桥梁桥洞与水面的最大距离值标记为洞距值dj，将桥梁桥洞与水面距离最大的表面的宽度值并标记为洞宽值dk；通过公式cg＝α1*(dj-cj)+α2*dk得到船高数据cg，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；监测对象的数量数据sl为监测区域内监测对象的数量值；通过公式wx＝(β1*sd+β2*sl)/(β3*cg)得到监测对象的危险系数wx，危险系数是一个反应船舶撞击风险的数值，危险系数的数值越大，则对应船舶的撞击风险越大；其中β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3＞1；通过存储模块获取到危险阈值wxmax，将监测对象的危险系数wx与危险阈值wxmax进行比较：若危险系数wx小于危险阈值wxmax，则判定监测对象的航行状态满足要求，将对应的监测对象标记为安全对象；若危险系数wx大于等于危险阈值wxmax，则判定监测对象的航行状态不满足要求，将对应的监测对象标记为危险对象；将危险对象发送至智能预警平台，智能预警平台接收到危险对象将危险对象发送至预警分析模块；对船舶进行航行监测分析，结合船舶运行的实时数据以及桥梁的桥洞参数进行综合分析，进而通过危险系数对船舶通过桥梁的危险性进行反馈，在存在撞击危险时及时进行预警，从而降低船舶的实际撞击率，提高船舶航行安全的同时对桥梁提供保护。
37.预警分析模块用于在接收到危险对象后对危险对象进行预警：预警分析模块通过智能预警平台向危险对象管理人员的手机终端发送危险信号，将预警分析模块发出危险信号的时间标记为预警开始时间，在预警开始时间之后的m1分钟内对危险对象的危险系数进行实时获取，并判定m1分钟内危险对象的危险系数的平均值是否小于危险阈值：若是，则将危险对象标记为安全对象；若否，预警分析模块向智能预警平台发送桥梁预警信号，智能预警平台接收到桥梁预警信号后将桥梁预警信号发送至桥梁分析模块；对危险信号的传输与接收过程进行监控，在危险信号的传输与接收过程存在异常时及时采取对应措施，进而将无法防治的撞击造成的损害降到最低。
38.桥梁分析模块用于在接收到桥梁预警信号后对桥梁的通行状态进行检测分析：获取桥梁通行的机动数据jd、电动数据dd以及步行数据bx，桥梁通行的机动数据jd为桥梁当前的通行机动车辆总数量，桥梁通行的电动数据dd为桥梁当前的电动车辆总数量，机动数据jd与电动数据dd的获取过程包括：在桥梁的两端对机动车辆与电动车辆的车牌号进行扫描，将桥梁两端扫描到的车牌号进行匹配，将无法匹配的车牌号标记为通行车牌号，将通行车牌号对应的机动车辆总数量标记为机动数据jd，将通行车牌号对应的电动车辆总数量标记为dd；桥梁通行的步行数据bx为桥梁当前通行人员总数量，通过公式yj＝γ1*jd+γ2*dd+γ3*bx得到桥梁的预警系数yj，预警系数是一个反应桥梁发生撞击时造成的危险程度，预警系数的数值越大，则表示桥梁发生撞击时造成的危险程度越大，其中γ1、γ2以及γ3均为比例系数，且γ1＞γ2＞γ3＞1；通过存储模块获取到预警阈值yjmin、yjmax，其中yjmin为最小预警阈值，yjmax为最大预警阈值，将桥梁的预警系数yj与预警阈值yjmin、yjmax进行比较：若yj≤yjmin，则将桥梁的预警等级标记为三等级；若yjmin＜yj＜yjmax，则将桥梁
的预警等级标记为二等级；若yj≥yjmax，则将桥梁的预警等级标记为一等级；根据桥梁的预警等级为桥梁分配预警距离，预警等级为一等级的预警距离越大，预警等级为三等级的预警距离最小；对桥梁的通行状态进行检测分析，通过桥梁上的当前通行车辆、人员数据进行分析，对桥梁遭受撞击时造成的危险程度进行判定，从而根据不同的预警等级设置不同的预警范围，提醒未上桥的车辆与人员进行路径更换，降低事故影响范围的同时也降低了交通堵塞程度。
39.实施例二
40.如图2所示，一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警方法，包括以下步骤：
41.步骤一：对船舶进行航行监测分析：为桥梁设定监测区域，将监测区域内的船舶标记为监测对象，获取监测对象的速度数据sd、船高数据cg以及数量数据sl并进行数值计算得到监测对象的危险系数，通过危险系数的数值大小将监测对象标记为危险对象或安全对象，对船舶进行航行监测分析，结合船舶运行的实时数据以及桥梁的桥洞参数进行综合分析，进而通过危险系数对船舶通过桥梁的危险性进行反馈，在存在撞击危险时及时进行预警，从而降低船舶的实际撞击率，提高船舶航行安全的同时对桥梁提供保护；
42.步骤二：对危险对象进行预警：将预警分析模块发出危险信号的时间标记为预警开始时间，在预警开始时间之后的m1分钟内对危险对象的危险系数进行实时获取，通过m1分钟内危险对象的危险系数的数值大小对危险对象的航行状态进行反馈，对危险信号的传输与接收过程进行监控，在危险信号的传输与接收过程存在异常时及时采取对应措施，进而将无法防治的撞击造成的损害降到最低；
43.步骤三：对桥梁的通行状态进行检测分析：获取桥梁通行的机动数据jd、电动数据dd以及步行数据bx并进行数值计算得到桥梁的预警系数yj，通过预警系数yj的数值大小将桥梁的预警等级标记为一等级、二等级或三等级；根据桥梁的预警等级为桥梁分配预警距离，对桥梁的通行状态进行检测分析，通过桥梁上的当前通行车辆、人员数据进行分析，对桥梁遭受撞击时造成的危险程度进行判定，从而根据不同的预警等级设置不同的预警范围，提醒未上桥的车辆与人员进行路径更换，降低事故影响范围的同时也降低了交通堵塞程度。
44.一种基于多源数据融合的桥梁防船撞智能预警方法及系统，工作时，对船舶进行航行监测分析：为桥梁设定监测区域，将监测区域内的船舶标记为监测对象，获取监测对象的速度数据sd、船高数据cg以及数量数据sl并进行数值计算得到监测对象的危险系数，通过危险系数的数值大小将监测对象标记为危险对象或安全对象，对船舶进行航行监测分析，结合船舶运行的实时数据以及桥梁的桥洞参数进行综合分析，进而通过危险系数对船舶通过桥梁的危险性进行反馈，在存在撞击危险时及时进行预警，从而降低船舶的实际撞击率，提高船舶航行安全的同时对桥梁提供保护；对危险对象进行预警：将预警分析模块发出危险信号的时间标记为预警开始时间，在预警开始时间之后的m1分钟内对危险对象的危险系数进行实时获取，m1为数值常量，m1的具体数值由管理人员自行设置；通过m1分钟内危险对象的危险系数的数值大小对危险对象的航行状态进行反馈，对危险信号的传输与接收过程进行监控，在危险信号的传输与接收过程存在异常时及时采取对应措施，进而将无法防治的撞击造成的损害降到最低；对桥梁的通行状态进行检测分析：获取桥梁通行的机动数据jd、电动数据dd以及步行数据bx并进行数值计算得到桥梁的预警系数yj，通过预警系
数yj的数值大小将桥梁的预警等级标记为一等级、二等级或三等级；根据桥梁的预警等级为桥梁分配预警距离，对桥梁的通行状态进行检测分析，通过桥梁上的当前通行车辆、人员数据进行分析，对桥梁遭受撞击时造成的危险程度进行判定，从而根据不同的预警等级设置不同的预警范围，提醒未上桥的车辆与人员进行路径更换，降低事故影响范围的同时也降低了交通堵塞程度。
45.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
46.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式wx＝(β1*sd+β2*sl)/(β3*cg)；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的危险系数；将设定的危险系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到β1、β2以及β3的取值分别为5.68、3.92和2.16；
47.系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的危险系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如危险系数与速度数据的数值成正比。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。