桥梁防撞系统方案分析.doc

桥梁防撞系统方案分析摘要。本系统通过对桥梁的精确定位并对比沿途的航道和桥梁的通航参数实时分析船舶的运行态势提前发现船舶撞桥隐患、提前预警使桥梁防撞变得更加主动防撞的反应时间更长；通过多终端将驾驶员、船舶公司、桥梁管理单位、行业管理及执法部门有机地联合起来并建立起多方有序的联合防撞机制形成多方联动、协同防撞可以更为有效地防止船撞桥事故的发生维护正常的交通运输秩序保护人民生命财产安全。关键词：桥梁防撞;船舶导航;精确定位;多方联动1概述随着我国公路、铁路建设的蓬勃发展修建了大量的跨江、跨海大桥。水运目前是我国不可或缺且最为经济的物流运输方式大量的货运、客运船舶穿梭在我国的江河湖海不可避免要从大桥底下通过。虽然桥梁在建设过程中对通航桥墩做了一定的防护措施通航桥洞的设计也具备一定的偏航容错能力但是由于航道桥梁通航净宽、净高有限以及船舶驾驶员人为的因素船舶撞桥事故还是时有发生船撞桥事故不但威胁船舶通行的安全且严重影响桥梁的安全运营还常常带来巨大的人民生命和财产的损失2007年的广东省九江大桥重大船舶撞桥事故造成桥面坍塌200米桥上4辆汽车和2名施工人员坠入江中共造成8人死亡经济损失近5000万元更带来了极其严重的社会影响。因此桥梁防撞一直是一个亟待解决的问题。多年来桥梁的建设单位、管理单位及科研人员都在探索桥梁防撞的办法也取得了一定的成果目前国内桥梁防撞的方式总体来说有两类：第一类是在桥墩周围设置防撞防护设施使船舶不能靠近桥墩此类措施对于小型船舶能起到很好的防撞效果却很难防止重型船舶对桥墩的撞击；[1]第二类是在桥梁上加装激光雷达等感应设备以及声光预警设备探测到船舶靠近桥梁且存在风险时对其进行声光警示提醒驾驶员及时采取措施避免偏离航道而撞击桥梁这些方法起到了一定的效果。近年来船撞桥事故在不断减少但还是时有发生归根结底当前的这些防撞手段太过于被动预警的距离太短临近桥梁才能被感知发现异常仓促预警船舶的反应时间不足同时声光预警对于疲劳驾驶的船舶驾驶员可能产生不了任何效果。本系统通过多终端提前预警和多方联动联控将驾驶员、船舶公司、桥梁管理单位、行业管理及执法部门有机地联合起来多方协同防撞可以更为有效地防止船撞桥事故的发生。2系统方案设计2.1实现思路系统的总体实现思路为依据精确的基础数据（包括航道、桥梁等信息）和实时的船舶精确定位实时分析船舶的偏航情况发现船舶撞桥隐患及时预警通过网络化多方联合防控的手段最大可能地防止船舶撞桥事故的发生实现思路如图1。2.1.1建立全面的基础数据建立航线、航道、沿线桥梁、船舶、船舶公司、桥梁管理单位、海事部门等精确的详细数据有了这些基础数据才能精准地分析船舶偏航及撞桥隐患做到多方联合防控各类基础数据的关键信息如表1。2.1.2船舶精确定位实时定位船舶的位置确定船舶的方向、速度以此作为判断船舶偏航及撞桥隐患的依据因此对船舶的精确定位非常重要目前一般的gps定位精度为25米左右精度难以达到要求通过在航道区域建立基站同通过载波相位差分gps技术可以对船舶进行精确定位载波相位差分技术又称为rtk技术（realtimekinematic）[2]建立在实时处理两个基准站的载波相位基础上由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收gps卫星的载波相位与来自基准站的载波相位并组成相位差分观测值进行实时处理通过差分计算处理能实时提供观测点的三维坐标并达到厘米级的高精度定位结果。目前也有提供区域范围内精确定位的第三方服务如千寻位置服务能够提供厘米级、甚至毫米级的三维位置服务而且成本在逐年下降。2.1.3实时监测、智能分析预警提前预警：出发前根据船舶基本信息（高度、宽度）以及航线自动分析能否通航对存在限高限宽不满足通航要求的桥梁进行预警提示。实时预警：实时根据船舶的精确定位信息和航道数据分析船舶的偏离航道行为同时监测前方2公里内的桥梁水域状况发现问题及时预警。2.1.4多方联动、联合防撞发现船舶偏离航道或者有撞桥等安全隐患后首先发送预警信号到船舶的驾驶舱通过导航显示屏和语音提醒驾驶员如果在规定时间内驾驶员未做出处置或者回应系统自动发送预警信息到船舶公司由船舶公司联系驾驶员进行处理。在规定时间内仍未处置完成的系统自动发送预警信息到前方桥梁的管理单位或者水运执法部门由桥梁管理单位或者海事执法部门组织拦截处置。2.2系统总体架构各层说明如图2。2.2.1基础设施层基础设施层主要包括服务器、网络设备、安全设备、声光报警设备、监控设备等基础硬件设备及配套的软件等。2.2.2支撑层包括应用开发平台、中间件（应用服务器、消息中间件、web服务器）以及位置服务、