本發(fā)明涉及橋梁施工和管理養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)管理方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)隨著世界各地航運(yùn)量不斷增大，受船舶撞擊而誘發(fā)的橋梁跨塌事件日益增多。船舶與橋梁之間的矛盾日益突出，船撞風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大，船撞造成的后果也更加嚴(yán)重。這類事件往往造成橋梁倒塌、船舶沉沒(méi)、人員傷亡和水陸運(yùn)輸干線長(zhǎng)期中斷的嚴(yán)重后果，造成經(jīng)濟(jì)損失巨大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1960至1993年期間，全世界因船撞橋而導(dǎo)致?lián)p毀的大型橋梁已達(dá)29座，其中美國(guó)15座，死亡人數(shù)為321人。在國(guó)內(nèi)，船撞橋事故也是頻繁發(fā)生，自1959年武漢長(zhǎng)江大橋發(fā)生第一起船撞橋事故以來(lái)，長(zhǎng)江干線上已經(jīng)陸續(xù)發(fā)生了近300起船撞橋事故，南京長(zhǎng)江大橋自建成起己發(fā)生了約30起船撞橋事故，重慶白沙沱大橋、佛山九江大橋等都曾發(fā)生船撞橋事故，造成了巨大的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，船橋碰撞及橋梁的防撞研究已成為具有廣泛意義的國(guó)際性問(wèn)題，日益引起橋梁管理部門的關(guān)注。

現(xiàn)有技術(shù)中，橋梁應(yīng)對(duì)船撞的措施主要為：在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理地考慮橋梁抵抗船舶撞擊的能力及增設(shè)防撞減振裝置減低船撞對(duì)橋梁的直接作用，沒(méi)有行之有效的橋梁防撞檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)預(yù)防撞橋事故，使得船舶撞擊橋梁的頻次依舊較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶數(shù)據(jù)，對(duì)船舶撞擊橋墩起到了很好的預(yù)防作用，有效減少船舶撞擊橋梁的頻次。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，用于同時(shí)對(duì)多個(gè)橋梁進(jìn)行防撞監(jiān)測(cè)管理，其特征在于，其包括：

與橋梁數(shù)量相對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)，且每一橋梁上均設(shè)有一所述子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)包括一數(shù)據(jù)采集裝置和多個(gè)船舶信息采集裝置，且每一橋墩上設(shè)有一用于采集船舶數(shù)據(jù)并將船舶數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集裝置的船舶信息采集裝置，所述船舶信息采集裝置包括船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)或紅外攝像機(jī)的一種或幾種；

與所有所述數(shù)據(jù)采集裝置信號(hào)連接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置用于接收和存儲(chǔ)所有橋梁上數(shù)據(jù)采集裝置的船舶數(shù)據(jù)；

與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置信號(hào)連接的數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括地理信息系統(tǒng)GIS，所述地理信息系統(tǒng)獲取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的船舶數(shù)據(jù)，并根據(jù)船舶數(shù)據(jù)計(jì)算船舶與橋墩是否會(huì)發(fā)生碰撞；

報(bào)警裝置，其根據(jù)數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算結(jié)果發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取的船舶數(shù)據(jù)包括：船舶地理位置的經(jīng)緯度和船舶的航行速度；所述雷達(dá)獲取的船舶數(shù)據(jù)包括：船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度；所述紅外攝像機(jī)獲取的船舶數(shù)據(jù)包括：船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)和船舶的航行速度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括用于檢測(cè)水位高度的壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)于橋墩底部。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述地理信息系統(tǒng)還可用于顯示船舶數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供了一種使用上述橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：船舶信息采集裝置獲取船舶數(shù)據(jù)，并將船舶數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集裝置；

S2：數(shù)據(jù)采集裝置采集同一橋梁上所有船舶信息采集裝置獲取的船舶數(shù)據(jù)；

S3：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置接收和存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)采集裝置的船舶數(shù)據(jù)；

S4：數(shù)據(jù)處理裝置獲取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的船舶數(shù)據(jù)，并判斷船舶行駛位置是否偏離航道從而判斷船舶與橋墩是否會(huì)發(fā)生碰撞；

S5：若判斷結(jié)果為船舶與橋墩會(huì)發(fā)生碰撞，則報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟S1還包括：所述船舶信息采集裝置包括船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和紅外攝像機(jī)，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)航行船舶電臺(tái)獲取船舶地理位置的經(jīng)緯度和船舶的航行速度，雷達(dá)通過(guò)實(shí)時(shí)掃描測(cè)量獲取船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度，紅外攝像機(jī)通過(guò)圖像識(shí)別獲取船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)和船舶的航行速度。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和紅外攝像機(jī)獲取的船舶數(shù)據(jù)不一致時(shí)，優(yōu)先使用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取的船舶數(shù)據(jù)，若船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取的船舶數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺失時(shí)，優(yōu)先使用雷達(dá)獲取的船舶數(shù)據(jù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括如下步驟：壓力傳感器檢測(cè)水位高度，結(jié)合壓力傳感器到橋梁底部的高度，計(jì)算出橋梁底部到水面之間的距離。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)雷達(dá)檢測(cè)出的船舶在水面以上的高度大于橋梁底部到水面之間距離時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出紅色報(bào)警，否則，當(dāng)船舶在水面以上的高度超過(guò)橋梁底部到水面之間距離的三分之二時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出黃色預(yù)警。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)通過(guò)采集所有橋墩上船舶信息采集裝置的船舶數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析處理，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶數(shù)據(jù)，對(duì)船舶撞擊橋墩起到了很好的預(yù)防作用，有效減少船舶撞擊橋梁的頻次。

(2)本發(fā)明的基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)采用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和雷達(dá)、紅外攝像機(jī)采集船舶數(shù)據(jù)，通過(guò)不同方式采集船舶數(shù)據(jù)，獲取的三組數(shù)據(jù)可以相互比較或補(bǔ)充，確保船舶數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，從而提高橋梁防撞檢測(cè)管理系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，用于同時(shí)對(duì)多個(gè)橋梁進(jìn)行防撞監(jiān)測(cè)管理，其包括與橋梁數(shù)量相對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、數(shù)據(jù)處理裝置和報(bào)警裝置。

每一橋梁上均設(shè)有一所述子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)包括一數(shù)據(jù)采集裝置和多個(gè)船舶信息采集裝置，且每一橋墩上設(shè)有一用于采集船舶數(shù)據(jù)并將船舶數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)采集裝置的船舶信息采集裝置。本實(shí)施例中橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)對(duì)象為m個(gè)橋梁，每個(gè)橋梁上均設(shè)有數(shù)據(jù)采集裝置，共有m個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置，分別用標(biāo)號(hào)A1～Am表示；每個(gè)橋梁上設(shè)有n個(gè)橋墩，每個(gè)橋墩上均設(shè)有船舶信息采集裝置，共有m×n個(gè)船舶信息采集裝置，分別用標(biāo)號(hào)A1B1～AmBn表示。

所述船舶信息采集裝置設(shè)置在橋墩頂部外側(cè)。所述船舶信息采集裝置包括船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和紅外攝像機(jī)。所述船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取的船舶數(shù)據(jù)包括：船舶地理位置的經(jīng)緯度和船舶的航行速度；所述雷達(dá)獲取的船舶數(shù)據(jù)包括：船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度；所述紅外攝像機(jī)獲取的船舶數(shù)據(jù)包括：船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)和船舶的航行速度。

基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)采用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和雷達(dá)、紅外攝像機(jī)采集船舶數(shù)據(jù)，通過(guò)不同方式采集船舶數(shù)據(jù)，獲取的三組數(shù)據(jù)可以相互比較或補(bǔ)充，確保船舶數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，從而提高橋梁防撞檢測(cè)管理系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置與所有所述數(shù)據(jù)采集裝置信號(hào)連接，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置用于接收和存儲(chǔ)所有橋梁上數(shù)據(jù)采集裝置的船舶數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)處理裝置與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置信號(hào)連接，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括地理信息系統(tǒng)GIS，所述地理信息系統(tǒng)獲取所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的船舶數(shù)據(jù)，并根據(jù)船舶數(shù)據(jù)計(jì)算船舶與橋墩是否會(huì)發(fā)生碰撞。所述地理信息系統(tǒng)還可用于顯示船舶數(shù)據(jù)。

報(bào)警裝置根據(jù)數(shù)據(jù)處理裝置計(jì)算結(jié)果發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)水位高度的壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)于橋墩底部。

根據(jù)壓力傳感器檢測(cè)出的水位高度、以及壓力傳感器到橋梁底部的高度，即可得出橋梁底部到水面之間的距離，當(dāng)雷達(dá)檢測(cè)出的船舶在水面以上的高度大于橋梁底部到水面之間距離時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出紅色報(bào)警，否則，當(dāng)船舶在水面以上的高度超過(guò)橋梁底部到水面之間距離的三分之二時(shí)，報(bào)警裝置發(fā)出黃色預(yù)警。

本發(fā)明的基于GIS的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)通過(guò)采集所有橋墩上船舶信息采集裝置的船舶數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析處理，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶數(shù)據(jù)，對(duì)船舶撞擊橋墩起到了很好的預(yù)防作用，有效減少船舶撞擊橋梁的頻次。

參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種使用上述橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的橋梁防撞監(jiān)測(cè)管理方法，包括如下步驟：

S1：船舶信息采集裝置通過(guò)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和紅外攝像機(jī)獲取船舶數(shù)據(jù)，并將船舶數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集裝置；

S2：數(shù)據(jù)采集裝置采集同一橋梁上所有船舶信息采集裝置獲取的船舶數(shù)據(jù)；

S3：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置接收和存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)采集裝置的船舶數(shù)據(jù)；

S4：數(shù)據(jù)處理裝置獲取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的船舶數(shù)據(jù)，并判斷船舶行駛位置是否偏離航道從而判斷船舶與橋墩是否會(huì)發(fā)生碰撞；

S5：若判斷結(jié)果為船舶與橋墩會(huì)發(fā)生碰撞，則報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

所述步驟S1還包括：船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)航行船舶電臺(tái)獲取船舶地理位置的經(jīng)緯度和船舶的航行速度，雷達(dá)通過(guò)實(shí)時(shí)掃描測(cè)量獲取船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)、船舶的航行速度和船舶在水面以上的高度，紅外攝像機(jī)通過(guò)圖像識(shí)別獲取船舶與橋墩的相對(duì)位置坐標(biāo)和船舶的航行速度。

當(dāng)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)和紅外攝像機(jī)獲取的船舶數(shù)據(jù)不一致時(shí)，優(yōu)先使用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取的船舶數(shù)據(jù)，若船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取的船舶數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺失時(shí)，優(yōu)先使用雷達(dá)獲取的船舶數(shù)據(jù)。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。