本發明涉及海上、內河航行器的交通控制領域，尤其涉及一種橋梁防撞系統及方法。

背景技術：

近年來，隨著國內國民經濟的高速增長，內河航運事業發展迅速，內河航運交通變得十分繁忙，以致橋梁被撞事件頻頻發生。造成船只撞擊橋梁事故發生的原因有很多，如夜間航行或者大霧等嚴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生，提高橋梁安全，一般通過在船只上設置導航雷達來跟蹤船舶的航行軌跡來進行預警，由于導航雷達價格較貴，導致導航雷達在內河航運的中小型船舶中并未普及。

或者，在橋梁上安裝攝像頭來對船舶進行攝像取證，進而通過抓拍的圖片對船體高度進行識別來實現預警。但是在水域較寬的情況下，攝像頭的監控范圍通常很難覆蓋整個水域范圍。

技術實現要素：

本發明要解決的是現有技術中橋梁防撞系統監測范圍小、普及性差的技術問題。

為解決上述問題，本發明提供了一種橋梁防撞系統，該系統包括：水位監測模塊、控制模塊、報警模塊、移動模塊以及設于所述移動模塊上的測距模塊和定位模塊；所述移動模塊用于在被監測區域上方移動，所述測距模塊用于獲取被監測區域的點云數據，所述被監測區域的點云數據包括被監測船舶的點云數據和水面的點云數據，所述定位模塊用于獲取所述測距模塊的絕對位置信息，所述水位監測模塊用于檢測被監測區域的水位信息，所述控制模塊用于根據所述被監測船舶的點云數據、所述測距模塊的絕對位置信息以及所述水位信息來通知水上公安部門和控制所述報警模塊的啟停。

其中，所述測距模塊為三維激光測距儀。

其中，所述報警模塊設于所述移動模塊上。

其中，還包括顯示屏，所述顯示屏與所述控制模塊連接。

其中，所述報警模塊包括報警喇叭、汽笛和警示信號燈中的至少一個。

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、用于引導被監測船舶通過通航孔。

其中，所述輔助通航模塊包括設于橋梁通航孔內側的照明燈和/或設于橋墩上的航標燈。

本發明還提供了一種橋梁防撞方法，該方法包括以下步驟：

S0、系統初始化，開始監測，并執行步驟S1；

S1、檢測被監測區域的水位，并將水位信息傳送給控制模塊，控制模塊根據所述水位信息計算通航高度；

獲取被監測船舶的點云數據，控制模塊根據被監測船舶的點云數據計算被監測船舶相對于測距模塊的位置信息和被監測船舶的高度；

獲取測距模塊的絕對位置信息，并將測距模塊的絕對位置信息傳送給控制模塊；

控制模塊根據被監測船舶相對于測距模塊的位置信息和測距模塊的絕對位置信息計算被監測船舶的絕對位置信息，并執行步驟S2；

S2、判斷被監測船舶是否在非通航區域，若是則執行步驟S3，若否則執行步驟S4；

S3、判斷步驟S2的執行次數或報警模塊的啟動次數是否不小于設定值，若是則執行步驟S7，若否則執行步驟S5；

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

S5、啟動報警模塊，并執行步驟S1；

S6、移動模塊帶動測距模塊移動到下一個被監測區域，并執行步驟S0；

S7、通知水上公安部門，并執行步驟S6。

其中，步驟S1還包括測距模塊將被監測區域的點云數據傳送給控制模塊，控制模塊通過將被監測船舶的點云數據的強度和水面的點云數據的強度進行比較，篩選出被監測船舶的點云數據。

其中，步驟S1還包括控制模塊根據被監測船舶的絕對位置信息，并利用現實增強技術在顯示屏顯示被監測船舶的三維模型。

本發明通過利用移動模塊帶動測距模塊和定位模塊依次到達多個被監測區域，實現了對每個被監測區域中過往船舶的監控，從而既增大了監測的范圍，又無需在船舶上設置安裝，進而提高了普及性。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的一種橋梁防撞系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例2的一種橋梁防撞方法的流程圖。

附圖標記：

1、控制模塊；2、移動模塊；3、測距模塊；4、定位模塊；

5、水位監測模塊；6、報警模塊；7、顯示屏；

8、輔助通航模塊。

具體實施方式

為使發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合發明中的附圖，對發明中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于發明保護的范圍。

需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”應做廣義理解，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，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

實施例1

如圖1所示，本發明提供了一種橋梁防撞系統，該系統包括：水位監測模塊5、控制模塊1、報警模塊6、移動模塊2以及設于移動模塊2上的測距模塊3和定位模塊4；移動模塊2用于在被監測區域上方移動，測距模塊3用于獲取被監測區域的點云數據，被監測區域的點云數據包括被監測船舶的點云數據和水面的點云數據，定位模塊4用于獲取測距模塊3的絕對位置信息，水位監測模塊5用于檢測被監測區域的水位信息，控制模塊1用于根據被監測船舶的點云數據、測距模塊3的絕對位置信息以及水位信息來通知水上公安部門和控制報警模塊6的啟停。

由此，將橋梁附近的水域劃分成多個被監測區域，移動模塊2帶動測距模塊3和定位模塊4到達其中一個被檢測區域的上方后，水位監測模塊5以固定頻率獲取被監測區域的水位信息、并發送給控制模塊1，定位模塊4獲取測距模塊3的絕對位置信息、并發送給控制模塊1，測距模塊3獲取該被監測區域的點云數據、并發送給控制模塊1。由于不同材料的反射面的反射率不同時，對應反射光束的能量強度也不同，水面的反射率低于船面的反射率，因此水面的點云數據的能量強度小于該被監測船舶的點云數據的能量強度。從而控制模塊1可通過比較被監測船舶的點云數據的能量強度和水面的點云數據的能量強度，從被監測區域的點云數據中篩選出被監測船舶的點云數據。進而，控制模塊1可通過被監測船舶的點云數據計算出被監測船舶相對于測距模塊3的位置信息和被監測船舶的高度、以及通過水位信息計算出通航高度，再通過被監測船舶相對于測距模塊3的位置信息和測距模塊3的絕對位置信息計算出被監測船舶的絕對位置信息，最后根據上述計算結果判斷是否需要通知水上公安部門或開啟報警模塊6。

優選地，測距模塊3為三維激光測距儀。更加優選地，三維激光測距儀與移動模塊2轉動連接。當三維激光測距儀到達被監測區域上方后，三維激光測距儀以指定的頻率相對移動模塊2轉動，三維激光測距儀每轉動一次時，會向被監測區域發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，三維激光測距儀的監測范圍可覆蓋到整個被監測區域。另外，通過計算發射光束和反射光束之間的時間間隔就可以得到被監測船體與測距模塊3之間的距離，即被監測船舶相對于測距模塊3的位置信息。

優選地，報警模塊6設于移動模塊2上，則報警模塊6也位于測距模塊3所監測的被監測區域的上方，從而報警模塊6的警示更有針對性，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可將被檢測船舶的三維輪廓信息發送給顯示屏7，并通過顯示屏7將被監測船舶顯示在虛擬場景中，使監測更加直觀形象。

優選地，報警模塊6包括報警喇叭、汽笛和警示信號燈中的至少一個。

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、用于引導被監測船舶通過通航孔。在夜晚或光線不足時，當被監測船舶駛入通航區域時，控制模塊1啟動輔助通航模塊8，引導被監測船舶安全通過通航孔。

進一步地，輔助通航模塊8包括設于橋梁通航孔內側的照明燈和/或設于橋墩上的航標燈。

實施例2

如圖2所示，本發明還提供了一種橋梁防撞方法，該方法包括以下步驟：

S0、系統初始化，開始監測，并執行步驟S1；

S1、檢測被監測區域的水位，并將水位信息傳送給控制模塊1，控制模塊1根據水位信息計算通航高度；例如，可通過設置在副通航孔的超聲波液位傳感器以固定頻率檢測水位。

獲取被監測船舶的點云數據，控制模塊1根據被監測船舶的點云數據計算被監測船舶相對于測距模塊3的位置信息和被監測船舶的高度；

獲取測距模塊3的絕對位置信息，并將測距模塊3的絕對位置信息傳送給控制模塊1；

控制模塊1根據被監測船舶相對于測距模塊3的位置信息和測距模塊3的絕對位置信息計算被監測船舶的絕對位置信息，并執行步驟S2；

S2、判斷被監測船舶是否在非通航區域，若是則執行步驟S3，若否則執行步驟S4；控制模塊將預先存儲的通航區域的位置信息和非通航區域的位置信息分別與被監測船舶的絕對位置信息進行比較，由此判斷被監測船舶是否在非通航區域。

S3、判斷步驟S2的執行次數或報警模塊6的啟動次數是否不小于設定值，若是則執行步驟S7，若否則執行步驟S5；例如，判斷步驟S2的執行次數是否不小于兩次。若步驟S2的執行次數為兩次，則執行步驟S7。上述過程相當于第一次執行步驟S1后，發現被監測船舶駛入非通航區域，此時由于步驟S1的執行次數小于兩次，則啟動報警模塊6進行警告，并再次執行步驟S1，若發現被監測船舶仍處于非通航區域，由于此時步驟S1已經執行兩次了，則直接通知水上公安部門進行攔截，而不是啟動報警模塊6。可見上述過程中，步驟S1執行兩次時，報警模塊6只啟動了一次。因此若要以報警模塊6的啟動次數為基準實現與上述狀況相同的處理結果時，報警模塊6的啟動次數對應的設定值要比步驟S1對應的設定值少一次。

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

S5、啟動報警模塊6，并執行步驟S1；

S6、移動模塊2帶動測距模塊3移動到下一個被監測區域，并執行步驟S0；

S7、通知水上公安部門，并執行步驟S6。

優選地，步驟S1還包括測距模塊3將被監測區域的點云數據傳送給控制模塊1，控制模塊1通過將被監測船舶的點云數據的強度和水面的點云數據的強度進行比較，篩選出被監測船舶的點云數據。

由于不同材料的反射面的反射率不同時，對應反射光束的能量強度也不同，水面的反射率低于船面的反射率，因此水面的點云數據的能量強度小于該被監測船舶的點云數據的能量強度。從而控制模塊1可通過比較被監測船舶的點云數據的能量強度和水面的點云數據的能量強度，從被監測區域的點云數據中篩選出被監測船舶的點云數據。

其中，步驟S1還包括控制模塊1根據被監測船舶的絕對位置信息，并利用現實增強技術在顯示屏7顯示被監測船舶的三維模型。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。