專(zhuān)利名稱(chēng)：基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種預(yù)警系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)，尤其是涉及一種橋梁防撞預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著河海航運(yùn)量加大與船舶噸位和航速的增加，以及河海橋梁的大量興建，船舶碰撞橋梁的幾率越來(lái)越大。一旦船橋相撞，嚴(yán)重時(shí)將造成船毀人亡，橋梁倒塌等重大事故， 經(jīng)濟(jì)損失巨大；而且還可能由于船體破損泄漏，引起災(zāi)難性環(huán)境污染。近年來(lái)，僅我國(guó)就發(fā)生了多次此類(lèi)事故。對(duì)船撞橋事故的調(diào)查分析表明，大部分事故的原因都是由船舶操縱者的失誤或不認(rèn)真，如瞌睡、眩暈、醉酒、看電視、聊天，以及操作失誤、看錯(cuò)助航標(biāo)志等失誤導(dǎo)致的。例如，平潭海峽大橋在施工期間，已經(jīng)發(fā)生了 7次船舶撞擊事故，這些事故都是由于操作失誤或看錯(cuò)助航標(biāo)志引起的。所以預(yù)警設(shè)施作為橋梁防撞體系的第一道防線，及時(shí)警示船舶操控者以及相關(guān)人員，避免危害性船撞事故的發(fā)生是十分必要的。自上世紀(jì)八十年代初，國(guó)際上對(duì)船撞橋以及相應(yīng)防護(hù)問(wèn)題的研究開(kāi)始得到關(guān)注， 八十年代中后期國(guó)際上根據(jù)船橋碰撞的動(dòng)能或動(dòng)量原理，提出了橋梁設(shè)計(jì)的新標(biāo)準(zhǔn)，1991 年美國(guó)各州公路和運(yùn)輸官員協(xié)會(huì)(AASHTO)出版了《船舶碰撞公路橋梁設(shè)計(jì)指南》成為橋梁的抵抗船舶碰撞設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)，直到本世紀(jì)開(kāi)始，船撞橋的研究才受到較廣泛關(guān)注，但至今各種船撞橋的設(shè)計(jì)規(guī)范還存在許多問(wèn)題有待解決。特別是2007年廣東九江大橋引橋受到運(yùn)沙船的撞擊而倒塌的事故發(fā)生之后，船撞橋的研究才真正得到了相關(guān)部門(mén)的重視，各種橋梁的抗船撞設(shè)計(jì)得到了發(fā)展。然而，橋梁抗船撞裝置技術(shù)研究絕大部分集中于研究采用工程結(jié)構(gòu)的方法防御船舶的撞擊，即采用什么樣的結(jié)構(gòu)形式來(lái)阻擋、或阻止船舶對(duì)橋梁的撞擊，或采用什么樣的方法來(lái)吸收或轉(zhuǎn)化來(lái)撞船舶的巨大動(dòng)能，即采用接觸式防護(hù)方法保護(hù)大橋的安全， 研究較少涉及“非接觸”(也稱(chēng)為“主動(dòng)”)橋梁防船撞方法。但是由于船舶的巨大動(dòng)能，這類(lèi)接觸式防護(hù)方法總是會(huì)造成橋梁或(和)防撞裝置，以及船舶的損壞，因此應(yīng)設(shè)法盡可能避免船舶與結(jié)構(gòu)的接觸與碰撞。目前主要的“非接觸”(“主動(dòng)”)防撞措施有1)設(shè)置導(dǎo)航標(biāo)，施行船舶航行定線制，設(shè)置船舶航行警戒區(qū)，對(duì)特殊船舶實(shí)行引航措施；2)加強(qiáng)橋區(qū)水上船舶航行安全的監(jiān)測(cè)管理，嚴(yán)格執(zhí)行水上交通規(guī)則；3)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)船舶安裝AIS導(dǎo)航系統(tǒng)，橋區(qū)設(shè)置船舶交通管理系統(tǒng)(VTS)，視頻圖象處理技術(shù)等。但是這些措施會(huì)受到氣候、 晝夜的影響，并且有些措施(AIS和VTS)當(dāng)船舶操縱者處于瞌睡、眩暈、醉酒等狀態(tài)時(shí)，可能無(wú)法避免船撞橋事故的發(fā)生。另外，VTS系統(tǒng)使得船舶操縱者失去自由度，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)的責(zé)任歸屬是一個(gè)非常麻煩的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型基于橋梁防船撞圖象處理技術(shù)方法，采用遠(yuǎn)紅外熱成像技術(shù)研制了一種橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，該技術(shù)能在夜間、霧天及雨雪等惡劣氣候中正常工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)船舶偏離航道進(jìn)入禁航區(qū)，及時(shí)用強(qiáng)烈的音響、燈光等信號(hào)向船舶操控者和大橋管理者報(bào)警，盡快采取措施避免船撞事故發(fā)生。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，包括中控電腦、安裝于橋梁上的遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)和警示系統(tǒng)；所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)至少為2 臺(tái)，對(duì)橋梁一側(cè)水域進(jìn)行監(jiān)視，并與中控電腦連接，所述中控電腦控制警示系統(tǒng)。所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)以固定的時(shí)間間隔，如1秒，拍攝水面的遠(yuǎn)紅外熱像圖片。這些圖片傳送至監(jiān)控室的中控電腦中進(jìn)行綜合處理，自動(dòng)識(shí)別出水面的船舶目標(biāo)，并計(jì)算出船舶的大小、坐標(biāo)位置、航速和航向等參數(shù)。所述中控電腦中預(yù)存有橋區(qū)的地理和水域平面圖，管理人員可在該平面圖上設(shè)定“禁航區(qū)域”范圍以及“危險(xiǎn)條件”等參數(shù)，當(dāng)中控電腦根據(jù)計(jì)算出的船舶參數(shù)判定橋區(qū)水域中的船舶進(jìn)入“禁航區(qū)域”或符合“危險(xiǎn)條件”時(shí)，中控電腦將發(fā)出報(bào)警指令傳送至警示系統(tǒng)，警示系統(tǒng)提醒橋梁管理人員或船舶操作人員作出反應(yīng)，達(dá)到預(yù)警的目的。本實(shí)用新型還可做以下改進(jìn)所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)是像素至少為320X240像元的遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)，以獲得更加精準(zhǔn)的船舶參數(shù)。采用單個(gè)相機(jī)可對(duì)橋區(qū)海面目標(biāo)船舶進(jìn)行坐標(biāo)定位。當(dāng)需要監(jiān)視的水域距離橋梁的最遠(yuǎn)和最近距離分別為^liax和^lin，攝像機(jī)架設(shè)位置距水面高度為H，攝像機(jī)垂直方向的視場(chǎng)角度為2 β，安裝俯仰角為α，則α和β應(yīng)分別滿足以下關(guān)系
權(quán)利要求1.基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于包括中控電腦、安裝于橋梁上的遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)和警示系統(tǒng)；所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)至少為2臺(tái)，對(duì)橋梁一側(cè)水域進(jìn)行監(jiān)視，并與中控電腦連接，所述中控電腦控制警示系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)是像素至少為320X240像元的遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)需要監(jiān)視的水域距離橋梁的最遠(yuǎn)和最近距離分別為Smax和^llin,攝像機(jī)架設(shè)位置距水面高度為H，攝像機(jī)垂直方向的視場(chǎng)角度為2β，安裝俯仰角為α，則α和β應(yīng)分別滿足以下關(guān)系1H2 + S Sβ= -arccos-sa^2s-^2[(孖 2+d2+o]α = β +arctan (H/Smax)
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)為搖頭拍攝式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述每臺(tái)遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)之間水平方向上至少相隔1000米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述警示系統(tǒng)包括發(fā)聲設(shè)備和發(fā)光設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于還包括自動(dòng)測(cè)量水位高度裝置，該裝置與中控電腦連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的基于遠(yuǎn)紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，屬于橋梁防撞預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域。包括中控電腦、安裝于橋梁上的遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)和警示系統(tǒng)；所述遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)至少為2臺(tái)，對(duì)橋梁一側(cè)水域進(jìn)行監(jiān)視，并與中控電腦連接，所述中控電腦控制警示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了遠(yuǎn)紅外熱成像技術(shù)，能在夜間、霧天及雨雪等惡劣氣候中正常工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)船舶偏離航道進(jìn)入禁航區(qū)，及時(shí)用強(qiáng)烈的音響、燈光等信號(hào)向船舶操控者和大橋管理者報(bào)警，盡快采取措施避免船撞事故發(fā)生?？蓮V泛用于各種橋梁的防撞預(yù)警技術(shù)措施中。
文檔編號(hào)G08G3/02GK202331816SQ201120459148
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者徐沖, 浣石, 翁衛(wèi)軍 申請(qǐng)人:浣石