專利名稱：基于遠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：
本實用新型涉及一種預(yù)警系統(tǒng)，具體來說，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越大。一旦船橋相撞，嚴重時將造成船毀人亡，橋梁倒塌等重大事故， 經(jīng)濟損失巨大；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，僅我國就發(fā)生了多次此類事故。對船撞橋事故的調(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真，如瞌睡、眩暈、醉酒、看電視、聊天，以及操作失誤、看錯助航標志等失誤導(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助航標志引起的。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。自上世紀八十年代初，國際上對船撞橋以及相應(yīng)防護問題的研究開始得到關(guān)注， 八十年代中后期國際上根據(jù)船橋碰撞的動能或動量原理，提出了橋梁設(shè)計的新標準，1991 年美國各州公路和運輸官員協(xié)會(AASHTO)出版了《船舶碰撞公路橋梁設(shè)計指南》成為橋梁的抵抗船舶碰撞設(shè)計基礎(chǔ)。在國內(nèi)，直到本世紀開始，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)計規(guī)范還存在許多問題有待解決。特別是2007年廣東九江大橋引橋受到運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)部門的重視，各種橋梁的抗船撞設(shè)計得到了發(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)形式來阻擋、或阻止船舶對橋梁的撞擊，或采用什么樣的方法來吸收或轉(zhuǎn)化來撞船舶的巨大動能，即采用接觸式防護方法保護大橋的安全， 研究較少涉及“非接觸”(也稱為“主動”)橋梁防船撞方法。但是由于船舶的巨大動能，這類接觸式防護方法總是會造成橋梁或(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”)防撞措施有1)設(shè)置導(dǎo)航標，施行船舶航行定線制，設(shè)置船舶航行警戒區(qū)，對特殊船舶實行引航措施；2)加強橋區(qū)水上船舶航行安全的監(jiān)測管理，嚴格執(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。但是這些措施會受到氣候、 晝夜的影響，并且有些措施(AIS和VTS)當船舶操縱者處于瞌睡、眩暈、醉酒等狀態(tài)時，可能無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，當發(fā)生事故時的責任歸屬是一個非常麻煩的問題。

實用新型內(nèi)容針對上述問題，本實用新型基于橋梁防船撞圖象處理技術(shù)方法，采用遠紅外熱成像技術(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，當發(fā)現(xiàn)船舶偏離航道進入禁航區(qū)，及時用強烈的音響、燈光等信號向船舶操控者和大橋管理者報警，盡快采取措施避免船撞事故發(fā)生。本實用新型通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)基于遠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、安裝于橋梁上的遠紅外攝像機和警示系統(tǒng)；所述遠紅外攝像機至少為2 臺，對橋梁一側(cè)水域進行監(jiān)視，并與中控電腦連接，所述中控電腦控制警示系統(tǒng)。所述遠紅外攝像機以固定的時間間隔，如1秒，拍攝水面的遠紅外熱像圖片。這些圖片傳送至監(jiān)控室的中控電腦中進行綜合處理，自動識別出水面的船舶目標，并計算出船舶的大小、坐標位置、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“危險條件”等參數(shù)，當中控電腦根據(jù)計算出的船舶參數(shù)判定橋區(qū)水域中的船舶進入“禁航區(qū)域”或符合“危險條件”時，中控電腦將發(fā)出報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)，達到預(yù)警的目的。本實用新型還可做以下改進所述遠紅外攝像機是像素至少為320X240像元的遠紅外攝像機，以獲得更加精準的船舶參數(shù)。采用單個相機可對橋區(qū)海面目標船舶進行坐標定位。當需要監(jiān)視的水域距離橋梁的最遠和最近距離分別為^liax和^lin，攝像機架設(shè)位置距水面高度為H，攝像機垂直方向的視場角度為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、安裝于橋梁上的遠紅外攝像機和警示系統(tǒng)；所述遠紅外攝像機至少為2臺，對橋梁一側(cè)水域進行監(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)，其特征在于所述遠紅外攝像機是像素至少為320X240像元的遠紅外攝像機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于遠紅外交叉熱成像的橋梁防船撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于當需要監(jiān)視的水域距離橋梁的最遠和最近距離分別為Smax和^llin,攝像機架設(shè)位置距水面高度為H，攝像機垂直方向的視場角度為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)，其特征在于所述遠紅外攝像機為搖頭拍攝式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于遠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遠紅外攝像機之間水平方向上至少相隔1000米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中任一項所述的基于遠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測量水位高度裝置，該裝置與中控電腦連接。
專利摘要本實用新型的基于遠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、安裝于橋梁上的遠紅外攝像機和警示系統(tǒng)；所述遠紅外攝像機至少為2臺，對橋梁一側(cè)水域進行監(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，當發(fā)現(xiàn)船舶偏離航道進入禁航區(qū)，及時用強烈的音響、燈光等信號向船舶操控者和大橋管理者報警，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G08G3/02GK202331816SQ201120459148
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:浣石