本發(fā)明涉及海上、內(nèi)河航行器的交通控制領(lǐng)域，尤其涉及一種橋梁防撞系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)發(fā)展迅速，內(nèi)河航運(yùn)交通變得十分繁忙，以致橋梁被撞事件頻頻發(fā)生。造成船只撞擊橋梁事故發(fā)生的原因有很多，如夜間航行或者大霧等嚴(yán)重影響能見度低氣象條件下航行等客觀原因，還有船只駕駛者的主觀原因等。

為了防止船只撞橋事故的發(fā)生，提高橋梁安全，一般通過(guò)在船只上設(shè)置導(dǎo)航雷達(dá)來(lái)跟蹤船舶的航行軌跡來(lái)進(jìn)行預(yù)警，由于導(dǎo)航雷達(dá)價(jià)格較貴，導(dǎo)致導(dǎo)航雷達(dá)在內(nèi)河航運(yùn)的中小型船舶中并未普及。

或者，在橋梁上安裝攝像頭來(lái)對(duì)船舶進(jìn)行攝像取證，進(jìn)而通過(guò)抓拍的圖片對(duì)船體高度進(jìn)行識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)警。但是在水域較寬的情況下，攝像頭的監(jiān)控范圍通常很難覆蓋整個(gè)水域范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中橋梁防撞系統(tǒng)監(jiān)測(cè)范圍小、普及性差的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種橋梁防撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：水位監(jiān)測(cè)模塊、控制模塊、報(bào)警模塊、移動(dòng)模塊以及設(shè)于所述移動(dòng)模塊上的測(cè)距模塊和定位模塊；所述移動(dòng)模塊用于在被監(jiān)測(cè)區(qū)域上方移動(dòng)，所述測(cè)距模塊用于獲取被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，所述被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，所述定位模塊用于獲取所述測(cè)距模塊的絕對(duì)位置信息，所述水位監(jiān)測(cè)模塊用于檢測(cè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水位信息，所述控制模塊用于根據(jù)所述被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、所述測(cè)距模塊的絕對(duì)位置信息以及所述水位信息來(lái)通知水上公安部門和控制所述報(bào)警模塊的啟停。

其中，所述測(cè)距模塊為三維激光測(cè)距儀。

其中，所述報(bào)警模塊設(shè)于所述移動(dòng)模塊上。

其中，還包括顯示屏，所述顯示屏與所述控制模塊連接。

其中，所述報(bào)警模塊包括報(bào)警喇叭、汽笛和警示信號(hào)燈中的至少一個(gè)。

其中，還包括輔助通航模塊，所述輔助通航模塊與控制模塊連接、用于引導(dǎo)被監(jiān)測(cè)船舶通過(guò)通航孔。

其中，所述輔助通航模塊包括設(shè)于橋梁通航孔內(nèi)側(cè)的照明燈和/或設(shè)于橋墩上的航標(biāo)燈。

本發(fā)明還提供了一種橋梁防撞方法，該方法包括以下步驟：

S0、系統(tǒng)初始化，開始監(jiān)測(cè)，并執(zhí)行步驟S1；

S1、檢測(cè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水位，并將水位信息傳送給控制模塊，控制模塊根據(jù)所述水位信息計(jì)算通航高度；

獲取被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，控制模塊根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊的位置信息和被監(jiān)測(cè)船舶的高度；

獲取測(cè)距模塊的絕對(duì)位置信息，并將測(cè)距模塊的絕對(duì)位置信息傳送給控制模塊；

控制模塊根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊的位置信息和測(cè)距模塊的絕對(duì)位置信息計(jì)算被監(jiān)測(cè)船舶的絕對(duì)位置信息，并執(zhí)行步驟S2；

S2、判斷被監(jiān)測(cè)船舶是否在非通航區(qū)域，若是則執(zhí)行步驟S3，若否則執(zhí)行步驟S4；

S3、判斷步驟S2的執(zhí)行次數(shù)或報(bào)警模塊的啟動(dòng)次數(shù)是否不小于設(shè)定值，若是則執(zhí)行步驟S7，若否則執(zhí)行步驟S5；

S4、判斷通航高度減去船舶高度是否大于設(shè)定閾值，若是則執(zhí)行步驟S6，若否則執(zhí)行步驟S7；

S5、啟動(dòng)報(bào)警模塊，并執(zhí)行步驟S1；

S6、移動(dòng)模塊帶動(dòng)測(cè)距模塊移動(dòng)到下一個(gè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域，并執(zhí)行步驟S0；

S7、通知水上公安部門，并執(zhí)行步驟S6。

其中，步驟S1還包括測(cè)距模塊將被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)傳送給控制模塊，控制模塊通過(guò)將被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的強(qiáng)度和水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的強(qiáng)度進(jìn)行比較，篩選出被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

其中，步驟S1還包括控制模塊根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶的絕對(duì)位置信息，并利用現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)在顯示屏顯示被監(jiān)測(cè)船舶的三維模型。

本發(fā)明通過(guò)利用移動(dòng)模塊帶動(dòng)測(cè)距模塊和定位模塊依次到達(dá)多個(gè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域中過(guò)往船舶的監(jiān)控，從而既增大了監(jiān)測(cè)的范圍，又無(wú)需在船舶上設(shè)置安裝，進(jìn)而提高了普及性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的一種橋梁防撞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的一種橋梁防撞方法的流程圖。

附圖標(biāo)記：

1、控制模塊；2、移動(dòng)模塊；3、測(cè)距模塊；4、定位模塊；

5、水位監(jiān)測(cè)模塊；6、報(bào)警模塊；7、顯示屏；

8、輔助通航模塊。

具體實(shí)施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合發(fā)明中的附圖，對(duì)發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種橋梁防撞系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：水位監(jiān)測(cè)模塊5、控制模塊1、報(bào)警模塊6、移動(dòng)模塊2以及設(shè)于移動(dòng)模塊2上的測(cè)距模塊3和定位模塊4；移動(dòng)模塊2用于在被監(jiān)測(cè)區(qū)域上方移動(dòng)，測(cè)距模塊3用于獲取被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，定位模塊4用于獲取測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息，水位監(jiān)測(cè)模塊5用于檢測(cè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水位信息，控制模塊1用于根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息以及水位信息來(lái)通知水上公安部門和控制報(bào)警模塊6的啟停。

由此，將橋梁附近的水域劃分成多個(gè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域，移動(dòng)模塊2帶動(dòng)測(cè)距模塊3和定位模塊4到達(dá)其中一個(gè)被檢測(cè)區(qū)域的上方后，水位監(jiān)測(cè)模塊5以固定頻率獲取被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水位信息、并發(fā)送給控制模塊1，定位模塊4獲取測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息、并發(fā)送給控制模塊1，測(cè)距模塊3獲取該被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、并發(fā)送給控制模塊1。由于不同材料的反射面的反射率不同時(shí)，對(duì)應(yīng)反射光束的能量強(qiáng)度也不同，水面的反射率低于船面的反射率，因此水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度小于該被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度。從而控制模塊1可通過(guò)比較被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度和水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度，從被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中篩選出被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。進(jìn)而，控制模塊1可通過(guò)被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算出被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊3的位置信息和被監(jiān)測(cè)船舶的高度、以及通過(guò)水位信息計(jì)算出通航高度，再通過(guò)被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊3的位置信息和測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息計(jì)算出被監(jiān)測(cè)船舶的絕對(duì)位置信息，最后根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果判斷是否需要通知水上公安部門或開啟報(bào)警模塊6。

優(yōu)選地，測(cè)距模塊3為三維激光測(cè)距儀。更加優(yōu)選地，三維激光測(cè)距儀與移動(dòng)模塊2轉(zhuǎn)動(dòng)連接。當(dāng)三維激光測(cè)距儀到達(dá)被監(jiān)測(cè)區(qū)域上方后，三維激光測(cè)距儀以指定的頻率相對(duì)移動(dòng)模塊2轉(zhuǎn)動(dòng)，三維激光測(cè)距儀每轉(zhuǎn)動(dòng)一次時(shí)，會(huì)向被監(jiān)測(cè)區(qū)域發(fā)出多條位于同一平面的光束，且相鄰兩條光束之間具有夾角。由此，三維激光測(cè)距儀的監(jiān)測(cè)范圍可覆蓋到整個(gè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域。另外，通過(guò)計(jì)算發(fā)射光束和反射光束之間的時(shí)間間隔就可以得到被監(jiān)測(cè)船體與測(cè)距模塊3之間的距離，即被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊3的位置信息。

優(yōu)選地，報(bào)警模塊6設(shè)于移動(dòng)模塊2上，則報(bào)警模塊6也位于測(cè)距模塊3所監(jiān)測(cè)的被監(jiān)測(cè)區(qū)域的上方，從而報(bào)警模塊6的警示更有針對(duì)性，效果更好。

其中，還包括顯示屏7，顯示屏7與控制模塊1連接。由此，控制模塊1可將被檢測(cè)船舶的三維輪廓信息發(fā)送給顯示屏7，并通過(guò)顯示屏7將被監(jiān)測(cè)船舶顯示在虛擬場(chǎng)景中，使監(jiān)測(cè)更加直觀形象。

優(yōu)選地，報(bào)警模塊6包括報(bào)警喇叭、汽笛和警示信號(hào)燈中的至少一個(gè)。

另外，還包括輔助通航模塊8，輔助通航模塊8與控制模塊1連接、用于引導(dǎo)被監(jiān)測(cè)船舶通過(guò)通航孔。在夜晚或光線不足時(shí)，當(dāng)被監(jiān)測(cè)船舶駛?cè)胪ê絽^(qū)域時(shí)，控制模塊1啟動(dòng)輔助通航模塊8，引導(dǎo)被監(jiān)測(cè)船舶安全通過(guò)通航孔。

進(jìn)一步地，輔助通航模塊8包括設(shè)于橋梁通航孔內(nèi)側(cè)的照明燈和/或設(shè)于橋墩上的航標(biāo)燈。

實(shí)施例2

如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種橋梁防撞方法，該方法包括以下步驟：

S0、系統(tǒng)初始化，開始監(jiān)測(cè)，并執(zhí)行步驟S1；

S1、檢測(cè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水位，并將水位信息傳送給控制模塊1，控制模塊1根據(jù)水位信息計(jì)算通航高度；例如，可通過(guò)設(shè)置在副通航孔的超聲波液位傳感器以固定頻率檢測(cè)水位。

獲取被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，控制模塊1根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊3的位置信息和被監(jiān)測(cè)船舶的高度；

獲取測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息，并將測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息傳送給控制模塊1；

控制模塊1根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶相對(duì)于測(cè)距模塊3的位置信息和測(cè)距模塊3的絕對(duì)位置信息計(jì)算被監(jiān)測(cè)船舶的絕對(duì)位置信息，并執(zhí)行步驟S2；

S2、判斷被監(jiān)測(cè)船舶是否在非通航區(qū)域，若是則執(zhí)行步驟S3，若否則執(zhí)行步驟S4；控制模塊將預(yù)先存儲(chǔ)的通航區(qū)域的位置信息和非通航區(qū)域的位置信息分別與被監(jiān)測(cè)船舶的絕對(duì)位置信息進(jìn)行比較，由此判斷被監(jiān)測(cè)船舶是否在非通航區(qū)域。

S3、判斷步驟S2的執(zhí)行次數(shù)或報(bào)警模塊6的啟動(dòng)次數(shù)是否不小于設(shè)定值，若是則執(zhí)行步驟S7，若否則執(zhí)行步驟S5；例如，判斷步驟S2的執(zhí)行次數(shù)是否不小于兩次。若步驟S2的執(zhí)行次數(shù)為兩次，則執(zhí)行步驟S7。上述過(guò)程相當(dāng)于第一次執(zhí)行步驟S1后，發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)船舶駛?cè)敕峭ê絽^(qū)域，此時(shí)由于步驟S1的執(zhí)行次數(shù)小于兩次，則啟動(dòng)報(bào)警模塊6進(jìn)行警告，并再次執(zhí)行步驟S1，若發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)船舶仍處于非通航區(qū)域，由于此時(shí)步驟S1已經(jīng)執(zhí)行兩次了，則直接通知水上公安部門進(jìn)行攔截，而不是啟動(dòng)報(bào)警模塊6。可見上述過(guò)程中，步驟S1執(zhí)行兩次時(shí)，報(bào)警模塊6只啟動(dòng)了一次。因此若要以報(bào)警模塊6的啟動(dòng)次數(shù)為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)與上述狀況相同的處理結(jié)果時(shí)，報(bào)警模塊6的啟動(dòng)次數(shù)對(duì)應(yīng)的設(shè)定值要比步驟S1對(duì)應(yīng)的設(shè)定值少一次。

S4、判斷通航高度減去船舶高度是否大于設(shè)定閾值，若是則執(zhí)行步驟S6，若否則執(zhí)行步驟S7；

S5、啟動(dòng)報(bào)警模塊6，并執(zhí)行步驟S1；

S6、移動(dòng)模塊2帶動(dòng)測(cè)距模塊3移動(dòng)到下一個(gè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域，并執(zhí)行步驟S0；

S7、通知水上公安部門，并執(zhí)行步驟S6。

優(yōu)選地，步驟S1還包括測(cè)距模塊3將被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)傳送給控制模塊1，控制模塊1通過(guò)將被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的強(qiáng)度和水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的強(qiáng)度進(jìn)行比較，篩選出被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

由于不同材料的反射面的反射率不同時(shí)，對(duì)應(yīng)反射光束的能量強(qiáng)度也不同，水面的反射率低于船面的反射率，因此水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度小于該被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度。從而控制模塊1可通過(guò)比較被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度和水面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能量強(qiáng)度，從被監(jiān)測(cè)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中篩選出被監(jiān)測(cè)船舶的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

其中，步驟S1還包括控制模塊1根據(jù)被監(jiān)測(cè)船舶的絕對(duì)位置信息，并利用現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)在顯示屏7顯示被監(jiān)測(cè)船舶的三維模型。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。