一种基于ＡＩＳ的江海大桥主动防撞系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于ＡＩＳ的江海大桥主动防撞系统，包括通航信息处理单元、数据处理单元和语音信号发送单元，数据处理单元分别与通航信息处理单元和语音信号发送单元相连。通航信息处理单元用于向船舶发送通航主桥墩信息，接收船舶信息并将其传输给数据处理单元。数据处理单元根据收到的船舶信息进行运算和分析，判断船舶是否存在碰撞危险，如果存在碰撞危险则将语音警告通过语音信号发送单元发送给船舶和交管中心，如果不存在碰撞危险则将语音提示通过语音信号发送单元发送给船舶。本实用新型专利技术提高了主动防撞系统的自动化程度，降低了船撞桥事故的发生频率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及桥梁工程防撞
，特别是涉及一种基于船舶自动识别系统 (简称“AIS”)的江海大桥主动防撞系统。
技术介绍
随着国民经济和交通运输的迅速发展，一方面通过建造跨江跨海的大型桥梁，以 缓解交通压力、促进陆路交通；另一方面增加运输船舶的吨位和数量，以提高水上运输能 力。对于水上运输船舶而言，桥梁成为人工障碍物。桥梁受船舶撞击事故时有发生，由此而 诱发的桥梁跨塌事件日益增多。长江大桥、跨海大桥已成为我国陆上交通的主动脉，船撞桥 的问题尤其显得突出。从国内外船撞桥事故记载资料中，分析船撞桥事故的原因，可归结为三大类第一 类是人为失误，如违反航行交通规则、操纵失误、错误地估计水流和风速等；第二类是恶劣 的自然环境，如能见度不良、大洪水等；第三类是机械故障，如主机失灵，舵机失灵等。在所 有事故原因中人为失误是最主要，其次是恶劣的自然环境，再次是机械故障。桥梁的防撞措施一股可分为两种方式主动防撞和被动防撞。被动防撞是指通过 桥墩自身的加强或防护设施来抵抗船舶的撞击威胁。至目前为止，国内外对桥墩防撞领域 的研究主要侧重于被动防撞措施，将桥梁保护系统直接安装在桥墩上，以防桥墩直接遭受 船舶碰撞。主动防撞是指通过对船舶的航行进行管理和航行轨迹进行干预，避免船撞桥事 故的发生。可见主动防撞是积极的防预措施，现有的主动防撞措施归纳起来有两类(1)设 立桥涵标。通过视觉标志，如日间标牌、夜间灯光；或通过音响信号，如雾号；或通过雷达标 志，如雷达反射器和雷达应答器等，引导过往船舶认清桥墩位置，选择正确航路，安全过桥。 这种方法简单易行，但受环境气候影响大，能见度差时无效。虽然雷达标志不受气候、能见 度的影响，但由于雷达标志自身存在的技术局限性，也不能达到预期的效果。(2)建立安全 监控系统。通过船舶交通管理系统(简称“VTS”)雷达监控、视频监控预警系统与甚高频 电话配合，对大桥附近水域及驶近大桥的船舶实施24小时的人工监控，及时提醒过往船舶 及早采取措施。其特点是能实时监控过往船舶的航行态势，及早发现事故隐患，但是该方法 成本高，自动化程度低，过往船舶高峰时难以监控。因此，建立成本低、自动化程度高的主动 防撞系统是避免人为失误造成船撞桥事故的重要措施，对江海大桥的安全运营具有重要意 义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于AIS的江海大桥主动防撞系统， 能够提高主动防撞系统的自动化程度，从而避免人为失误造成船撞桥事故的发生。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于AIS的江海大桥 主动防撞系统，包括通航信息处理单元、数据处理单元和语音信号发送单元，所述的数据处 理单元分别与所述的通航信息处理单元和语音信号发送单元相连；所述的通航信息处理单元用于向船舶发送通航主桥墩信息，接收船舶信息并将其传输给所述的数据处理单元；所 述的数据处理单元根据收到的船舶信息进行运算，对船舶的态势进行分析，判断所述的船 舶是否存在碰撞危险，如果存在碰撞危险则及时将语音警告发送给所述的语音信号发送单 元，如果不存在碰撞危险则及时将语音提示发送给所述的语音信号发送单元；所述的语音 信号发送单元用于向所述的船舶发送收到的语音警告或提示和向船舶交通管理系统发送 收到的语音警告。所述的通航信息处理单元包括四台船舶自动识别系统，并平均安装在所述的两个 通航主桥墩上或与所述的船舶交通管理系统安装在一起。所述的数据处理单元为采用改进型哈佛体系结构的数字信号处理器。所述的语音信号发送单元为具有自动应答功能的甚高频无线电话，将由独立的中 文语音合成模块产生的语音信号发送给所述的船舶和船舶交通管理系统。所述的通航主桥墩信息包括桥墩位置信息、桥墩名、桥墩的航向和航速，其中，桥 墩位置、航向和航速由数据处理单元产生；所述的船舶信息包括船舶名、船舶位置、海上移 动识别码、船舶的航向和航速。所述的桥墩的航速为模拟航速，其速度大小设为0. 3-0. 5节。有益效果由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，具有以下的优点和积 极效果利用数据处理单元对过往船舶的运动态势进行分析，预测船舶过桥时与通航主桥 墩的距离，通过甚高频无线电话(简称“VHF-DSC”)用语音方式提示或警告过往船舶，使船 舶驾驶员及早认清船舶的航行状况，采取有效措施安全过桥。在船舶过桥的整个过程中，只 在会发生碰撞危险的情况下才实施人工监控，大大提高了整个系统的自动化程度。通航信 息处理单元在向船舶发送通航主桥墩信息时，将桥墩的航速设为0. 3-0. 5节，提高动态信 息发送频率，保证过往船舶的雷达图像具有较高的刷新频率，降低了因人为失误而造成船 撞桥事故的发生频率。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的组成框图；图3是本技术的数字信号处理器各接口连线图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本 技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。本技术的实施方式涉及一种基于AIS的江海大桥主动防撞系统，通过AIS发 送通航主桥墩的数据使过往船舶的雷达上能显示出大桥的主桥墩的位置，明确大桥的主通 航孔的间距，为船舶驾驶人员摆正船位提供依据，同时通过AIS接收过往船舶的数据，经过 数据处理单元的数据处理，对进入警戒区域内的过往船舶进行跟踪，判别过往船舶运动态势、预测船舶过桥时与通航主桥墩的距离，由语音信号发送单元通过语音方式提示或警告 过往船舶，使船舶驾驶人员能及早认清船舶的航行状况，采取有效措施，安全过桥。对于存 在撞桥危险的船舶，系统还会用语音方式通知VTS，使VTS的工作人员加强对该船舶的监 管，直至船舶脱离撞桥危险。如图1所示，该主动防撞系统包括通航信息处理单元、数据处 理单元和语音信号发送单元，所述的数据处理单元分别与所述的通航信息处理单元和语音 信号发送单元相连；所述的通航信息处理单元用于向船舶发送通航主桥墩信息，接收船舶 信息并将其传输给所述的数据处理单元；所述的数据处理单元根据收到的船舶信息进行运 算对船舶的态势进行分析，判断所述的船舶是否存在碰撞危险，如果存在碰撞危险则及时 将语音警告发送给所述的语音信号发送单元，如果不存在碰撞危险则及时将语音提示发送 给所述的语音信号发送单元；所述的语音信号发送单元用于向所述的船舶发送收到的语音 警告或提示和向船舶交通管理系统发送收到的语音警告。图2所示的是本技术的组成框图。通航信息处理单元包括四台AIS，AIS选用 Class A类的设备，为了使雷达图像上能清晰地显示通航主桥墩的位置，在每个通航主桥墩 位置安装两台AIS，AIS将桥墩的位置数据、桥墩名(南北岸或东西岸)、航向(顺应航道的 方向)和航速(航速为零)不断发送给过往船舶，在过往船舶的AIS上显示通航主桥墩信 息，并在雷达屏幕上指示出两个主桥墩的位置，图2中通航信息处理单元由北岸的两台AIS 和南岸的两台AIS组成。语音信号发送单元为VHF-DSC，其发送功率为1瓦，设置为自动应答方式，并将后 续的无线电通信频道设为VHF 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＡＩＳ的江海大桥主动防撞系统，包括通航信息处理单元、数据处理单元和语音信号发送单元，其特征在于，所述的数据处理单元分别与所述的通航信息处理单元和语音信号发送单元相连；所述的通航信息处理单元用于向船舶发送通航主桥墩信息，接收船舶信息并将其传输给所述的数据处理单元；所述的语音信号发送单元用于向所述的船舶发送收到的语音警告或提示和向船舶交通管理系统发送收到的语音警告。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：季本山，谷溪，李胜永，
申请(专利权)人：南通航运职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]