[发明专利]一种桥梁主动防撞报警系统与方法

权利要求书

1.一种桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，包括船舶碰撞信息采集装置和桥用桥梁防撞报警装置，

所述船舶碰撞信息采集装置包括：

船用数据采集机构，用于采集桥梁的基本信息、船舶自身信息以及动态环境数据；

船舶行为预测机构，用于根据船舶操纵运动模型分析船舶在下一时刻与桥梁的相对位置；

船桥碰撞风险判断机构，根据船用数据采集机构采集的数据及船舶行为预测机构的预测结果进行船舶与桥梁下舷、船舶与桥梁桥墩相碰撞的风险进行判断，并将判断结果及船用数据采集机构采集的数据发送至桥用桥梁防撞报警装置的桥用集控中心；

所述桥用桥梁防撞报警装置包括：

桥用集控中心，用于和船舶进行通信，并接收船舶碰撞风险判断机构发送的数据进行报警判断，并根据判断结果启动桥用报警机构和桥墩防撞机构；

桥用报警机构，用于进行声光报警，提醒航行船舶避免碰撞；

桥墩防撞机构，设置有可收缩的高性能柔性弹簧，在碰撞风险不可避免的情况下吸收船舶碰撞能量，减小桥墩伤害。

2.根据权利要求1所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述船用数据采集机构采集的桥梁基本信息包括通航孔类型、通航孔宽度、桥梁的净空高度和当前水位。

3.根据权利要求1所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述船用数据采集机构采集的船舶自身信息包括船舶的宽度、最大高度、船舶实时吃水深度和船舶运动参数。

4.根据权利要求3所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述船舶的运动参数包括船舶转首角加速度、船舶转首角速度、舵角和船舶航行速度。

5.根据权利要求1所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述船用数据采集机构采集的动态环境数据包括风速、风向、水流速度和船舶与桥梁之间的距离。

6.根据权利要求1所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述船舶行为预测机构采用的船舶操纵运动模型为：

其中，K、T为操纵性指数，为船舶转首角加速度，为船舶转首角速度，δ为舵角。

7.根据权利要求1所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述桥用报警机构包括LED显示屏、照明灯、透雾灯、预警灯等视觉报警设备以及高音喇叭声音报警设备。

8.根据权利要求1所述的桥梁主动防撞报警系统，其特征在于，所述船用数据采集机构包括红外线测距仪、风速仪和流速仪，分别用于测量船舶与桥梁之间的距离、环境风速和水流速度。

9.一种桥梁主动防撞报警方法，其特征在于,包括以下步骤：

Step1：船用数据采集机构实时采集动态环境数据包括风速、风向、水流速度和船舶与桥梁之间的距离；

Step2：船舶距离桥梁一定距离时，船用数据采集机构采集桥梁基本信息和船舶自身信息，并启动船舶行为预测机构；

Step3：船舶行为预测机构利用船用数据采集机构采集的数据及船舶操纵运动模型分析船舶在下一时刻与桥梁桥墩的相对位置；

Step4：船舶碰撞风险判断机构根据船舶行为预测机构预测的结果以及船舶通过桥墩的安全距离，结合船用数据采集机构采集的动态环境数据，判断船舶改向能通过桥梁的改向范围，改向范围越大则风险越大；

Step5：船舶碰撞风险判断机构根据船舶行为预测机构的预测的下一时刻船舶与桥梁的相对位置，结合船用数据采集机构采集的信息，计算船舶的净空高度和桥梁的净空高度，若船舶净空高度小于桥梁净空高度，且高度差大于0.5m，则认为安全，否则标记为风险；

Step6：船舶碰撞风险判断机构将船舶与桥梁下舷相碰撞的风险、船舶与桥梁桥墩相碰撞的风险以及船用数据采集机构采集的信息发送给桥用防撞报警装置的桥用集控中心；

Step7：桥用集控中心根据船舶碰撞信息采集装置采集的信息以及动态环境信息进行综合判断，一旦船舶有碰撞桥墩或者超高的可能，桥梁安全人员主动与船舶取得联系，集控中心将触桥用报警机构，通过LED显示屏、高音喇叭、照明灯、透雾灯、预警灯等提醒船只避免碰撞；

Step8：一旦碰撞风险不可避免，桥用集控中心则触发桥墩防撞机构。