[發(fā)明專利]一種橋梁主動防撞報警系統(tǒng)與方法

在審

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• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110335505A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟軍敏;李夢霞;賀益雄;張曉寒;陳耀;王昊;胡清波;張家新
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02;G08B21/24;G08B7/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，包括船舶碰撞信息采集裝置和橋用橋梁防撞報警裝置，

所述船舶碰撞信息采集裝置包括：

船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)，用于采集橋梁的基本信息、船舶自身信息以及動態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)；

船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)，用于根據(jù)船舶操縱運(yùn)動模型分析船舶在下一時刻與橋梁的相對位置；

船橋碰撞風(fēng)險判斷機(jī)構(gòu)，根據(jù)船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的數(shù)據(jù)及船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行船舶與橋梁下舷、船舶與橋梁橋墩相碰撞的風(fēng)險進(jìn)行判斷，并將判斷結(jié)果及船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至橋用橋梁防撞報警裝置的橋用集控中心；

所述橋用橋梁防撞報警裝置包括：

橋用集控中心，用于和船舶進(jìn)行通信，并接收船舶碰撞風(fēng)險判斷機(jī)構(gòu)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果啟動橋用報警機(jī)構(gòu)和橋墩防撞機(jī)構(gòu)；

橋用報警機(jī)構(gòu)，用于進(jìn)行聲光報警，提醒航行船舶避免碰撞；

橋墩防撞機(jī)構(gòu)，設(shè)置有可收縮的高性能柔性彈簧，在碰撞風(fēng)險不可避免的情況下吸收船舶碰撞能量，減小橋墩傷害。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的橋梁基本信息包括通航孔類型、通航孔寬度、橋梁的凈空高度和當(dāng)前水位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的船舶自身信息包括船舶的寬度、最大高度、船舶實(shí)時吃水深度和船舶運(yùn)動參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶的運(yùn)動參數(shù)包括船舶轉(zhuǎn)首角加速度、船舶轉(zhuǎn)首角速度、舵角和船舶航行速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的動態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、水流速度和船舶與橋梁之間的距離。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)采用的船舶操縱運(yùn)動模型為：

其中，K、T為操縱性指數(shù)，為船舶轉(zhuǎn)首角加速度，為船舶轉(zhuǎn)首角速度，δ為舵角。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述橋用報警機(jī)構(gòu)包括LED顯示屏、照明燈、透霧燈、預(yù)警燈等視覺報警設(shè)備以及高音喇叭聲音報警設(shè)備。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁主動防撞報警系統(tǒng)，其特征在于，所述船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)包括紅外線測距儀、風(fēng)速儀和流速儀，分別用于測量船舶與橋梁之間的距離、環(huán)境風(fēng)速和水流速度。

9.一種橋梁主動防撞報警方法，其特征在于,包括以下步驟：

Step1：船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)實(shí)時采集動態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、風(fēng)向、水流速度和船舶與橋梁之間的距離；

Step2：船舶距離橋梁一定距離時，船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集橋梁基本信息和船舶自身信息，并啟動船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)；

Step3：船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)利用船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的數(shù)據(jù)及船舶操縱運(yùn)動模型分析船舶在下一時刻與橋梁橋墩的相對位置；

Step4：船舶碰撞風(fēng)險判斷機(jī)構(gòu)根據(jù)船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)預(yù)測的結(jié)果以及船舶通過橋墩的安全距離，結(jié)合船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的動態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，判斷船舶改向能通過橋梁的改向范圍，改向范圍越大則風(fēng)險越大；

Step5：船舶碰撞風(fēng)險判斷機(jī)構(gòu)根據(jù)船舶行為預(yù)測機(jī)構(gòu)的預(yù)測的下一時刻船舶與橋梁的相對位置，結(jié)合船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的信息，計(jì)算船舶的凈空高度和橋梁的凈空高度，若船舶凈空高度小于橋梁凈空高度，且高度差大于0.5m，則認(rèn)為安全，否則標(biāo)記為風(fēng)險；

Step6：船舶碰撞風(fēng)險判斷機(jī)構(gòu)將船舶與橋梁下舷相碰撞的風(fēng)險、船舶與橋梁橋墩相碰撞的風(fēng)險以及船用數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)采集的信息發(fā)送給橋用防撞報警裝置的橋用集控中心；

Step7：橋用集控中心根據(jù)船舶碰撞信息采集裝置采集的信息以及動態(tài)環(huán)境信息進(jìn)行綜合判斷，一旦船舶有碰撞橋墩或者超高的可能，橋梁安全人員主動與船舶取得聯(lián)系，集控中心將觸橋用報警機(jī)構(gòu)，通過LED顯示屏、高音喇叭、照明燈、透霧燈、預(yù)警燈等提醒船只避免碰撞；

Step8：一旦碰撞風(fēng)險不可避免，橋用集控中心則觸發(fā)橋墩防撞機(jī)構(gòu)。