[发明专利]中小型航道桥梁监控装置

说明书

本发明提供一种中小型航道桥梁监控装置，其特征在于，用于设置在中小型桥梁上并正对航道从而对该航道中船舶目标进行监控，设置在桥梁上，包括：摄像头，设置在中小型桥梁上并正对航道的中心线设置，用于对该航道进行拍摄从而得到相应的实时监控视频；雷达，设置在中小型桥梁上，至少用于对航道进行持续扫描并在扫描到船舶目标时得到实时扫描位置；警告模块，用于向航道中的船舶目标发出声光警告；以及中央处理器，与摄像头、雷达以及警告模块相通信连接，其中，中央处理器包括神经网络模型存储部、监控信息获取缓存部、船舶目标识别部、视频坐标转换部、雷达坐标转换部、数据融合部、航迹信息识别部、航迹预测部以及预警分析输出部。

技术领域

本发明属于结构安全和航行安全监测领域，尤其是涉及一种基于视频和雷达(光电)融合的中小型航道一体化的桥梁监控系统。

背景技术

船撞桥事故对桥梁公路安全运输、人民的生命财产乃至社会经济的发展均造成重大影响。随着经济持续增长和对交通设施的需求日益加大，我国桥梁的建设数目不断增加，桥梁的建设可以缓解交通压力、促进陆路交通。但是对于水上船舶而言，桥梁却是人工障碍物，船舶在桥下航行通行时，存在着碰撞桥墩或桥跨结构的危险，从而对桥梁、船舶的安全性构成威胁，同时对航道和陆路交通的正常运行也构成威胁。

我国尤其是南方地区水网密布，多年以来建有数目极多的中小型桥梁。大多数小型桥梁处于无人看护状态，在这桥梁中很多都跨越航道，许多船舶航行通过。航行量较大、无人看管给这些中小型桥梁带来了很多安全隐患。同时传统的桥梁主动防撞一般通过船舶交通管理系统(VTS)、船舶自动识别系统(AIS)建立桥梁船撞预警来引导船舶的航行。VTS、AIS需要安装大量昂贵的设备，造价较高且需要较为完整的布线系统，在中小型桥梁上不具有可行性。

发明内容

为解决上述问题，提供一种能够简单地布设在中小型桥梁上并对航道进行实时监控以及防撞预警的桥梁监控装置，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种中小型航道桥梁监控装置，其特征在于，用于设置在中小型桥梁上并正对航道从而对该航道中船舶目标进行监控，设置在桥梁上，包括：摄像头，设置在中小型桥梁上并正对航道的中心线设置，用于对该航道进行拍摄从而得到相应的实时监控视频；雷达，设置在中小型桥梁上，至少用于对航道进行持续扫描并在扫描到船舶目标时得到对应该船舶目标的位置的实时扫描位置；警告模块，设置在中小型桥梁上并至少用于向航道中的船舶目标发出声光警告；以及中央处理器，与摄像头、雷达以及警告模块相通信连接，其中，中央处理器包括神经网络模型存储部、监控信息获取缓存部、船舶目标识别部、视频坐标转换部、雷达坐标转换部、数据融合部、航迹信息识别部、航迹预测部以及预警分析输出部，神经网络模型存储部存储有用于对图像中船舶目标进行检测的船舶检测模型以及用于航迹预测和过桥状态预测的航迹预测模型，监控信息获取缓存部实时获取实时监控视频的视频帧图像以及实时扫描位置并进行缓存，船舶目标识别部用于将视频帧图像输入船舶检测模型从而识别得到视频帧图像中的船舶目标及对应的所在位置，视频坐标转换部基于摄像头与三维空间的映射关系将船舶目标在视频帧图像中的所在位置转换为对应该船舶目标在三维空间中实际坐标的第一实际坐标；雷达坐标转换部将实时扫描位置转化为对应船舶目标在三维空间中实际坐标的第二实际坐标；数据融合部将第一实际坐标以及第二实际坐标进行数据融合从而得到航道中所有船舶目标的船舶坐标，航迹信息识别部持续将每帧获取的船舶坐标输入预设的跟踪器从而识别出包含各个船舶目标的航行轨迹和速度信息的航迹信息，航迹预测部基于航迹信息以及航迹预测模型获取包括船舶目标在未来时段内的预测航迹、抵达桥位时间和通过位置的概率分布的航迹预测信息，预警分析输出部根据航迹预测信息对船舶目标进行分析并在分析出船舶目标可能发生撞击时向警告模块输出预警信号。