[发明专利]基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法及装置

权利要求书

1.一种基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其特征在于，包括：

根据桥梁设计数据和/或施工数据建立桥梁BIM，获取安装在桥梁上的雷达位置，并映射到桥梁BIM中对应的虚拟位置；

雷达实时监测航道中的船舶数据信号，并将实时监测的船舶数据信号传输至安装在桥梁上的边缘计算节点设备；

边缘计算节点设备根据实时监测的船舶数据信号计算船舶通过桥梁的位置处或与桥梁发生碰撞的位置处与雷达的距离，将与桥梁发生碰撞的位置处发送给桥梁BIM系统服务端；

桥梁BIM系统的服务端确定与桥梁发生碰撞的位置处与雷达的距离，通过该距离与雷达在桥梁BIM中的虚拟位置，映射出碰撞的位置处在桥梁BIM中对应的虚拟位置，并对碰撞的位置处对应桥梁BIM中的虚拟位置处设置告警标记；

桥梁BIM系统的服务端将碰撞的位置处对应桥梁BIM中的虚拟位置处的告警标记发送桥梁BIM系统的客户端用于告警展示。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其特征在于，所述雷达实时监测的船舶数据信号，具体包括：

利用雷达波往返时间差获得雷达与船舶的距离S，获取每个雷达波信号发射瞬间与桥梁长度方向形成的横向角度α，以及与桥梁长度方向和宽度方向形成平面的纵向角度β，根据距离S和角度α、β得到相对于雷达的船舶数据信号；

设以雷达为坐标系原点，桥梁长度方向为X轴，桥梁宽度方向为Y轴，桥梁高度方向为Z轴，则船舶在X，Y，Z轴上的距离可表示为：

x＝S cosβcosα

y＝S cosβsinα

z＝S sinβ。

3.根据权利要求2所述的基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其特征在于，边缘计算节点设备根据实时监测的船舶数据信号计算船舶通过桥梁的位置处或与桥梁发生碰撞的位置处，具体包括：

边缘计算节点设备通过实时计算获取船舶相对于雷达的距离、速度矢量，根据船舶相对于雷达的距离、速度矢量，通过积分得到船舶的运行轨迹；

在以雷达为坐标系原点的平面坐标系(x，y)中，船舶的运行轨迹与桥梁位置相交点，为船舶通过桥梁的位置处或者船舶碰撞桥梁的位置处。

4.根据权利要求2所述的基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其特征在于，边缘计算节点设备根据实时监测的船舶数据信号计算船舶通过桥梁的位置处或与桥梁发生碰撞的位置处，具体包括：

边缘计算节点设备根据实时监测的船舶数据信号基于滑动窗口算法计算船舶通过桥梁的位置处或船舶碰撞桥梁的位置处；

1)通过处理基于时间序列的雷达探测到船舶的距离数据，获得雷达探测到船舶的距离数据集，数据集数量可为N个；

2)设置滑动窗口宽度，对数据集采取滑动窗口算法进行计算；

3)不断滑动窗口得到新的窗口，获取各个滑动窗口内雷达探测到船舶的距离数据总和；

4)遍历完成整个数据集，选取数据和最小的滑动窗口内的数据集；

5)对数据和最小的滑动窗口内的数据集求平均值，该平均值为船舶通过桥梁的位置处或与桥梁发生碰撞的位置处离雷达的距离。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其特征在于，还包括：

桥梁BIM系统的服务端获取监控视频，将船舶碰撞桥梁前后的监控视频片段链接在桥梁BIM虚拟位置处，并发送给桥梁BIM系统的客户端用于播放展示。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其特征在于，还包括：

当安装在航道两侧激光射装置监测到经过的船舶超高时，将超高报警传输至BIM系统的服务端，BIM系统的服务端通过网络传输装置启动安装在桥梁上的雷达和摄像头进行监控。