内河航道桥梁防撞预警系统的制作方法

1.本发明涉及一种船舶航行辅助装置，具体是一种在内河航道行驶的船舶超高或偏航时，对桥梁防撞预警系统。


背景技术：

2.近年来，海事部门广泛利用信息技术开展工作，基本实现了海事工作的电子化，各类业务软件已成为海事日常工作不可或缺的工具。无论是现场动态监管、船舶、船员、船舶检验等业务工作，还是公文办理、人力资源、装具管理等日常事务都有相关软件系统，实现了网上办理，但是，“内河航道桥梁超高防撞预警的互联网 ”海事监管“还存在一些不适应的方面，主要表现为感知信息和感知手段及其缺乏。感知是实现“智慧海事”的基础，只有将海事相关的客观世界感知为具体的可以处理的数据，才能通过相关业务系统，进行自动化、信息化处理，从而实现“智慧海事”。对于海事业务，就是要把海事业务相关的客观世界的物理属性，例如高精度北斗船舶导航定位信息、环境信息、船舶动态信息等等，通过感知系统，转变为具体的数据。实时收集船上、岸上的各类海事信息，并通过这些统计、分析这些数据，做出相应的反应，目前，这种感知能力、手段相对缺乏，有待提升。
3.中国专利局于2020年12月1日公开的，专利申请号为：202010945318.2的桥梁监测防撞预警方法、系统、计算机设备及存储介质，通过获取预定水域内的船舶的基本信息，并采集预定水域内的特定区域的水位数据、桥梁通航高度阈值计算数据及桥墩位置坐标，然后根据所述水位数据及桥梁通航高度阈值计算数据进行计算，得到桥梁的实时净高数据，并根据所述实时净高数据计算得到桥梁实时通航高度阈值，且根据所述船舶的船舶航向、船舶航速计算得到对应的船舶预测航线，接着根据桥梁实时通航高度阈值和船舶预测航线区分正常船舶及异常船舶，随后对异常船舶进行追踪监控，在异常船舶进入到特定区域的情况下，向其发出碰撞警示信号，以此让船舶人员根据信号采取相应措施，以及让桥梁上的工作人员做好防护措施。这种根据船舶的基本信息和区域的水位数据计算出桥梁实时通航高度阈值，确定是否能通过桥梁，从技术上达不到船舶碰撞桥梁预警功能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对上述现有使用的缺陷和不足，为人们提供一种能准确、稳定地进行船舶超高监测，发送桥梁防撞预警的预警系统。
5.为实现上述目的本发明所采取的技术方案是：该内河航道桥梁防撞预警系统，它包括北斗差分基站、云平台服务器，在云平台服务器内布置地图服务（gis）、数据服务和数据库，数据库储存有内河航道各桥梁的通航海拔标高和航道警界线等数据；在船舶驾驶台顶部安装有北斗定位主机，在驾驶台内安装有船载服务器以及预警显示屏；北斗定位主机能获取船舶的船体海拔标高并传输到船载服务器，船载服务器通过无线路由器将船体海拔标高、经纬坐标、行进方向数据发送到云平台服务器，云平台服务器通过对比船舶的船体海拔标高和桥梁的通航海拔标高后，判断船舶是否能通过桥梁，并将判断结果发送至船载服
务器，船载服务器控制预警显示屏发出防撞预警的指令；云平台服务器还会通过船舶经纬坐标、行进方向模拟出行进轨迹，与航道警界线对比，并将对比结果发送至船载服务器，船载服务器控制预警显示屏发出偏航的指令。
6.所述的预警显示屏上显示船舶实时的船舶海拔标高、要经过的桥梁的海拔标高、船舶经纬坐标、行进方向和航道警界线。
7.所述的预警显示屏集成有语音播放器，当船舶进入桥梁两侧设置的预警距离或区域，船载服务器根据云平台服务器判断结果，控制语音播放防撞预警、偏航或允许通行的指令。
8.所述的北斗差分基站能将北斗定位主机获取的船体海拔标高数据矫正得到高精度数据，船体海拔标高精度误差小于2cm。
9.所述的船舶驾驶台内安装有2d传感器，该2d传感器位于北斗定位主机的正下方，通过2d传感器能测得船身倾斜角度，通过船体海拔标高和倾斜角度，计算出船头海拔标高，云平台服务器通过对比船头海拔标高和桥梁的通航海拔标高后，判断船舶是否能通过桥梁。
10.本发明是建立在高精度北斗的感知信息，结合大数据云平台交换，无线4g/5g技术，实现在内河航道行驶的船舶超高或偏航时，对桥梁防撞预警的准确性和系统的稳定性。
附图说明
11.图1为本发明的系统框图。
12.图2为本发明船头海拔标高计算示意图。
具体实施方式
13.如图1所示，本发明为一种内河航道桥梁防撞预警系统，它包括北斗差分基站、云平台服务器，在云平台服务器内布置地图服务（gis）、数据服务和数据库。首先需要利用高精度北斗对内河航道各桥梁的通航海拔标高（桥梁通航的海拔高度）进行测量，并储存在云平台服务器的数据库内，并根据桥梁的高度和底部形状，拟定航道警界线。
14.在船舶驾驶台顶部安装有北斗定位主机，在驾驶台内安装有船载服务器以及预警显示屏。北斗定位主机能获取船舶的船体海拔标高（船体驾驶台顶部的海拔高度）以及船体的经纬坐标、行进方向数据，并传输到船载服务器，船载服务器通过无线路由器将船体海拔标高数据发送到云平台服务器，云平台服务器通过对比船舶的船体海拔标高和桥梁的通航海拔标高后，判断船舶是否能通过桥梁，如果船体海拔标高超过通航海拔标高，船载服务器控制预警显示屏发出防撞预警的指令。云平台服务器还会通过船舶经纬坐标、行进方向模拟出行进轨迹，与航道警界线对比，如果行进轨迹越过警界线，船载服务器控制预警显示屏发出偏航的指令。
15.所述的预警显示屏上显示船舶实时的船舶海拔标高、要经过的桥梁的海拔标高、船舶经纬坐标、行进方向和航道警界线，并且拟定的行进轨迹也会在预警显示屏上显示。所述的预警显示屏集成有语音播放器，当船舶进入桥梁两侧设置的预警距离或区域，船载服务器根据云平台服务器判断结果，控制语音播放防撞预警、偏航或允许通行的指令，所有指令同步在预警显示屏上显示。
16.所述的北斗差分基站能将北斗定位主机获取的船体海拔标高数据矫正得到高精度数据，船体海拔标高精度误差小于2cm。
17.如图2所示，所述的船舶驾驶台内安装有2d传感器，该2d传感器位于北斗定位主机的正下方，2d传感器在船体水平时与船头等高，通过2d传感器能测得船身倾斜角度，通过船体海拔标高和倾斜角度，计算出船头海拔标高。在船舶高速航行时，船头向上倾斜，船头海拔标高会超过船体海拔标高，这样也容易出现船头与桥梁碰撞的情形。
18.船头海拔标高的计算，设船体海拔标高为h，北斗定位主机所在点为a点，2d传感器所在为b点，船头位置为c点。线段ab、bc的长度可测量，船身倾斜角度为a。
19.则船头海拔标高h'=h
‑
cos∠a*ab sin∠a*bc。
20.在预警显示屏上能显示船舶驾驶台的标高、船头的标高、过桥前显示每一整的通航海拔标高，并能显示云平台服务器发送的各种指令。
21.当船舶开始移动航行，定位主机迅速会把船体海拔标高和船头海拔标高等数据，通过无线路由器发送给云平台服务器，云平台服务器得到船体海拔标高和船头海拔标高后和内河航道的所有桥梁通航海拔标高数据库分析，如果能通过所有桥梁，云平台服务器会向船载服务器发送可通行指令，预警显示屏显示：“请继续航行，所有桥梁都能通过”，同时语音播放器也会以语音形式播报。
22.如果有桥梁不能通过，云平台服务器会向船载服务器发送不可通行指令，预警显示屏显示：“某某桥梁不能通过，请不要前往”，同时语音播放器也会以语音形式播报。
23.如果无需通行整条航道，可以设置目的地，云平台服务器对前往目的地的这段航道内的桥梁通航海拔标高数据库分析。
24.本发明是建立在高精度北斗的感知信息，结合大数据云平台交换，无线4g/5g技术，实现在内河航道行驶的船舶超高或偏航时，对桥梁防撞预警的准确性和系统的稳定性。