[实用新型]基于无线传感网络的船舶与桥梁防撞系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及船舶与桥梁防撞领域，具体地讲是一种基于无线传感网络的船舶与桥梁防撞系统。

背景技术

随着内河航运业的快速发展和桥梁数量的增加，船舶通过桥梁时对桥墩的安全性问题日益突出。目前，对于桥墩的防撞措施一般都是在桥墩周围设立防护桩或在桥墩上安装弹性装置，以减小船舶撞击桥梁时的危害。这种方法只是在船舶撞击桥梁已经发生的情况下采取的降低危害的措施，不能有效地防止撞击事件的发生。当船舶在夜间航行或是能见度较低时，驾驶人员不易辨别正确的航向。对于在内河航行的中小型船舶来说，由于船用导航雷达价格较贵，很多船舶都没有配备这一装置。而且即使配备了导航雷达，也由于雷达存在近距离盲区，加上河岸对雷达的影响等，也使得航行安全大打折扣。

近年来，无线传感网络由于使用免许可证的ISM波段，免布线，低功耗，价格低廉等优点而在信息监控领域备受关注，特别是对于节点的定位、测速以及监测报警方面得到了广泛的应用。利用无线传感网络监测桥梁附近船舶的位置、航速与航向等信息，一旦发生险情便可报警，具有很高的实用价值。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于无线传感网络的船舶与桥梁防撞系统。

本实用新型的技术方案是：一种船舶与桥梁防撞系统，由一个主节点、多个安装在桥墩两侧的桥墩子节点以及安装在船舶上的船载子节点组成。主节点由微处理器分别与无线传输模块和GPRS模块相连，电源模块对微处理器、无线传输模块和GPRS模块供电。桥墩子节点由微处理器与无线传输模块相连，电源模块对微处理器和无线传输模块供电。船载子节点由微处理器分别和无线传输模块与报警装置相连，电源模块对微处理器、无线传输模块与报警装置供电。主节点、桥墩子节点、船载子节点之间通过无线传输模块传输数据，主节点通过GPRS模块与航运管理部门传输数据。

桥墩子节点定时向监测区域发送检测信号，一旦有船舶进入监测区域，桥墩子节点便可通过船载子节点检测到该船的位置、航速与航向等信息，并将检测到的结果发至主节点。主节点经过判断，确定该船舶是否有可能撞击桥墩，一旦检测到船舶具有撞击桥墩的潜在危险，主节点立即通知桥墩子节点向船载子节点发送报警信号，以提醒驾驶员采取措施避免碰撞，同时，主节点也将报警信号通过GPRS模块传输到就近的航运管理部门，提醒管理人员采取相应的预警措施。

本实用新型的有益效果是：

1、可以实时检测桥梁附近船舶的位置、航速与航向等信息，可靠性高。

2、能提前对有可能撞击桥墩的船舶发出预警信号，避免事故发生；

附图说明

图1是本实用新型所述的无线传感网络的主节点、桥墩子节点、船载子节点硬件图。

图2是本实用新型所述的基于无线传感网络的船舶与桥梁防撞系统的节点分布图。

图中：1为桥墩，2为桥面，3为主节点，4为桥墩子节点，5为船载子节点，6为船舶。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型是由一个主节点、安装在桥墩两侧的桥墩子节点以及安装在船舶上的船载子节点组成。

主节点由微处理器、无线传输模块、GPRS模块和电源模块组成，其中微处理器分别与无线传输模块和GPRS模块相连，电源模块对微处理器、无线传输模块和GPRS模块供电。桥墩子节点由微处理器、无线传输模块和电源模块，其中微处理器与无线传输模块相连，电源模块对微处理器和无线传输模块供电。船载子节点由微处理器、无线传输模块、报警模块和电源模块组成，其中微处理器分别和无线传输模块与报警装置相连，电源模块对微处理器、无线传输模块与报警装置供电。

主节点、桥墩子节点、船载子节点之间通过无线传输模块传输数据，主节点通过GPRS模块与航运管理部门传输数据。

所述的微处理器的可采用型号为ATmega128的单片机，其内部有4K字节的EEPROM和4K字节的内部SRAM，不需要扩展外围存储器；无线传输模块可采用射频芯片CC2420、天线等组成，传输距离可达1000米以上；电源模块采用锂离子蓄电池；报警模块可采用由IC芯片NE555组成的声光报警装置；GPRS模块可使用的通用型的市售产品。

如图1、2所示，在桥墩两侧将桥墩子节点固定在高于历史最高水位的某处，主节点则固定在桥底靠近桥梁中部的某处。首先，主节点与桥墩子节点将桥梁附近水域的地理坐标存入存储器，桥墩子节点定时向这一区域发送检测信号，一旦有船舶进入该区域，船载子节点将会收到桥墩子节点发来的信号，此时船载子节点按原地址立即应答，桥墩子节点一旦收到应答信号，便通知周围的子节点启动定位程序，对进入监测区域的船载子节点进行定位、测速、运动方向判断等，并将检测到的结果发至主节点，主节点将收到的信号进行综合比较，并判断该船是否有可能撞击桥墩，一旦检测到此船舶偏离应有的航向，具有撞向桥墩的潜在危险时(如图2中的船舶)，主节点立即通知桥墩子节点向船载子节点发送报警信号，以提醒驾驶员采取措施避免碰撞，同时，主节点也将报警信号通过GPRS模块传输到就近的航运管理部门，提醒管理人员采取相应的预警措施。