一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，在航標(biāo)船上設(shè)置航標(biāo)燈和攝像機(jī)，攝像機(jī)的高度低于航標(biāo)燈；攝像機(jī)和視頻采集盒構(gòu)成攝像取證單元，并獲取控制/存儲(chǔ)單元的控制信號(hào)；航標(biāo)船上還設(shè)置碰撞檢測(cè)單元、控制/存儲(chǔ)單元、信息傳輸單元和供電單元；碰撞檢測(cè)單元包含加速度傳感器、柔性陣列式壓力傳感器和傳感器信息采集板，在航標(biāo)船的船艏、船尾和兩舷附近甲板下方的艙室內(nèi)設(shè)置加速度傳感器，在船舷上鋪設(shè)柔性陣列式壓力傳感器；加速度傳感器和柔性陣列式壓力傳感器均安裝在傳感器信息采集板上，并分別將加速度和應(yīng)力測(cè)量值返給傳感器采集板。可以及時(shí)、可靠的檢測(cè)到航標(biāo)撞擊事故，避免檢測(cè)誤差，并能對(duì)肇事船舶進(jìn)行拍照取證和遠(yuǎn)程報(bào)警。
【專利說明】一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]航標(biāo)是指示航道方向、界限與障礙物的標(biāo)志，是船舶安全航行的重要助航設(shè)施。多功能航標(biāo)在傳統(tǒng)航標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的傳感技術(shù)、通信技術(shù)，集成水流速度、水深、大氣溫度、濕度、大氣壓強(qiáng)、降雨量、風(fēng)向、風(fēng)速和溢油等傳感器于航標(biāo)上，為航道管理部門和船舶提供豐富的氣象、水文信息，為船舶安全、監(jiān)視船舶排污提供技術(shù)支持。多功能航標(biāo)不僅可以拓展航標(biāo)的功能，還可以收集更豐富的航道信息，對(duì)于提升內(nèi)河航運(yùn)能力、減少安全事故和環(huán)境污染都有重要的價(jià)值。
[0003]多功能航標(biāo)集成的傳感器數(shù)量多，整體成本較高。而航標(biāo)在工作過程中，航標(biāo)經(jīng)常會(huì)受到來往船只的碰撞。航標(biāo)被撞擊后，不僅造成航標(biāo)及航標(biāo)上設(shè)備的損壞，給航務(wù)部門帶來高額的維修費(fèi)用，而且被撞的航標(biāo)若發(fā)生故障，不能正常履行航標(biāo)的職能，會(huì)給航運(yùn)安全帶來嚴(yán)重的影響。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞和對(duì)肇事船舶進(jìn)行拍照取證，顯得尤為重要。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于航標(biāo)碰撞檢測(cè)的文獻(xiàn)和專利。有部分文獻(xiàn)或?qū)＠惺褂眉铀俣葌鞲衅鱽頇z測(cè)航標(biāo)的加速度值，并設(shè)置一個(gè)閾值，判定航標(biāo)是否被撞。但是，這種方法在實(shí)際使用中，很容易產(chǎn)生誤報(bào)。一方面，江面上的風(fēng)浪會(huì)引起航標(biāo)的劇烈搖晃，若超過設(shè)置的加速度閾值，則會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)，另一方面，當(dāng)船舶駛經(jīng)航標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的浪，使航標(biāo)劇烈搖晃，也容易產(chǎn)生誤報(bào)。因此，碰撞誤報(bào)警是航標(biāo)碰撞檢測(cè)的一個(gè)難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以及時(shí)、可靠的檢測(cè)到航標(biāo)撞擊事故，避免檢測(cè)誤差，并能對(duì)肇事船舶進(jìn)行拍照取證和遠(yuǎn)程報(bào)警，為及時(shí)檢測(cè)碰撞和追緝肇事者并進(jìn)行日常維護(hù)提供技術(shù)支持。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:在航標(biāo)船上設(shè)置航標(biāo)燈和攝像機(jī)，攝像機(jī)的高度低于航標(biāo)燈；攝像機(jī)和視頻采集盒構(gòu)成攝像取證單元，并獲取控制/存儲(chǔ)單元的控制信號(hào)；航標(biāo)船上還設(shè)置碰撞檢測(cè)單元、控制/存儲(chǔ)單元、信息傳輸單元和供電單元；
碰撞檢測(cè)單元測(cè)量航標(biāo)的加速度和作用力，并將檢測(cè)信號(hào)傳輸給控制/存儲(chǔ)單元；碰撞檢測(cè)單元包含加速度傳感器、柔性陣列式壓力傳感器和傳感器信息采集板，在航標(biāo)船的船艏、船尾和兩舷附近甲板下方的艙室內(nèi)設(shè)置加速度傳感器，在船舷上鋪設(shè)柔性陣列式壓力傳感器；加速度傳感器和柔性陣列式壓力傳感器均安裝在傳感器信息采集板上，并分別將加速度和應(yīng)力測(cè)量值返給傳感器采集板；
信息傳輸單元包括GPRS模塊和3G模塊，GPRS模塊與航道管理部門客戶端連接，3G模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接；
控制/存儲(chǔ)單元將檢測(cè)信號(hào)與預(yù)先設(shè)置的閾值比較，同時(shí)，聯(lián)合壓力傳感器的信息判定航標(biāo)是否被撞擊；具體的判定規(guī)則是:如果加速度值超過閾值并且檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)被撞擊；如果加速度值超過閾值但未檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)未收到撞擊；如果加速度值沒有超過閾值但檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)被撞擊；如果加速度值沒有超過閾值，也沒有檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)沒有被撞擊；如果判定被撞，則控制/存儲(chǔ)單元發(fā)出報(bào)警指令，通過GPRS模塊通知航道管理部門客戶端；同時(shí)，控制/存儲(chǔ)單元控制攝像取證單元開始工作，拍攝肇事船舶的視頻，視頻經(jīng)過壓縮后，通過3G模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器并最終傳送至通知航道管理部門客戶端；如果判定航標(biāo)沒有被撞擊，則不執(zhí)行任何操作；
供電單元中分別為控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元提供電源。
[0007]按上述技術(shù)方案，控制/存儲(chǔ)單元是一臺(tái)工控機(jī)。
[0008]按上述技術(shù)方案，供電單元中，太陽(yáng)能電池板與電源控制器相連，電源控制器與蓄電池相連，電源控制器與控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元的各路負(fù)載相連；所述負(fù)載有:傳感器信息采集板、工控機(jī)、攝像機(jī)和視頻采集盒。
[0009]按照上述技術(shù)方案，攝像機(jī)選用紅外攝像機(jī)，攝像機(jī)數(shù)量根據(jù)實(shí)際航標(biāo)燈在河道位置不同而不同:1)航標(biāo)船在岸邊，船舶只能單側(cè)經(jīng)過，設(shè)置2-3臺(tái)攝像機(jī)；2)航標(biāo)船在河道中央時(shí)設(shè)置4-6臺(tái)攝像機(jī)。
[0010]按照上述技術(shù)方案，航道管理部門客戶端接收航標(biāo)報(bào)警信息；所述客戶端硬件為工業(yè)計(jì)算機(jī)、平板電腦、手機(jī)；客戶端兼容的軟件系統(tǒng)如下:Windows XP、WIN7、Android、Windows CE和嵌入式系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明在航標(biāo)船安裝加速度傳感器后，通過航標(biāo)船實(shí)際使用中的浪涌實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析區(qū)別撞擊和浪涌區(qū)別，然后設(shè)定合理閾值，根據(jù)閾值判斷航標(biāo)碰撞與否。
[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是，利用加速度傳感器和柔性陣列式壓力傳感器及時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)航標(biāo)碰撞，若航標(biāo)被撞擊，能夠?qū)?bào)警信息和肇事船舶的視頻信息返回給航道管理部門，為及時(shí)維護(hù)航標(biāo)和追緝肇事者提供技術(shù)支持，避免了現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法帶來的碰撞不及時(shí)報(bào)警及浪涌多余報(bào)警誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)框架圖。
[0014]圖1中，航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)由控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元和供電單元組成。
[0015]圖2為攝像機(jī)布置示意圖。
[0016]圖2中，攝像機(jī)為與航標(biāo)船甲板上，并且需要安裝支座，以獲得更好的視野。由于不能對(duì)航標(biāo)燈的視野造成阻礙，支座高度需低于航標(biāo)燈。
[0017]圖3為加速度傳感器和柔性陣列式壓力傳感器布置圖。
[0018]圖3中，加速度傳感器位于圖中所示甲板下方的艙室內(nèi)，柔性陣列式壓力傳感器鋪設(shè)在航標(biāo)船的船舷上。
【具體實(shí)施方式】[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖1-3及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明的較佳實(shí)施例的多功能航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:在航標(biāo)船I上設(shè)置航標(biāo)燈2和攝像機(jī)3，攝像機(jī)3的高度低于航標(biāo)燈2 ;攝像機(jī)3和視頻采集盒構(gòu)成攝像取證單元，并獲取控制/存儲(chǔ)單元的控制信號(hào)；
此外航標(biāo)船I上還設(shè)置碰撞檢測(cè)單元、控制/存儲(chǔ)單元、信息傳輸單元和供電單元；碰撞檢測(cè)單元測(cè)量航標(biāo)的加速度和作用力，并將檢測(cè)信號(hào)傳輸給控制/存儲(chǔ)單元；碰撞檢測(cè)單元包含加速度傳感器5、柔性陣列式壓力傳感器4和傳感器信息采集板，在航標(biāo)船的船艏、船尾和兩舷附近甲板下方的艙室內(nèi)設(shè)置加速度傳感器5，在船舷上鋪設(shè)柔性陣列式壓力傳感器4 ;加速度傳感器5和柔性陣列式壓力傳感器4均安裝在傳感器信息采集板上，并分別將加速度和應(yīng)力測(cè)量值返給傳感器采集板；
信息傳輸單元包括GPRS模塊和3G模塊，GPRS模塊與航道管理部門客戶端連接，3G模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接；
控制/存儲(chǔ)單元將檢測(cè)信號(hào)與預(yù)先設(shè)置的閾值比較，該閾值通過大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得出。同時(shí)，聯(lián)合壓力傳感器的信息判定航標(biāo)是否被撞擊。具體的判定規(guī)則是:如果加速度值超過閾值并且檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)被撞擊；如果加速度值超過閾值但未檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)未收到撞擊；如果加速度值沒有超過閾值但檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)被撞擊；如果加速度值沒有超過閾值，也沒有檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)沒有被撞擊。如果判定被撞，則控制/存儲(chǔ)單元發(fā)出報(bào)警指令，通過GPRS模塊通知航道管理部門客戶端；同時(shí)，控制/存儲(chǔ)單元控制攝像取證單元開始工作，拍攝肇事船舶的視頻，視頻經(jīng)過壓縮后，通過3G模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器并最終傳送至通知航道管理部門客戶端；如果判定航標(biāo)沒有被撞擊，則不執(zhí)行任何操作；
供電單元中，太陽(yáng)能電池板與電源控制器相連，電源控制器與蓄電池相連，電源控制器與控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元的各路負(fù)載相連。航標(biāo)燈的供電是套獨(dú)立的系統(tǒng)，因而不屬于該負(fù)載。
[0021]按上述技術(shù)方案，供電單元中，太陽(yáng)能電池板與電源控制器相連，電源控制器與蓄電池相連，電源控制器與控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元的各路負(fù)載相連；所述負(fù)載有:傳感器信息采集板、工控機(jī)、攝像機(jī)和視頻采集盒。
[0022]按照上述技術(shù)方案，攝像機(jī)選用紅外攝像機(jī)，攝像機(jī)數(shù)量根據(jù)實(shí)際航標(biāo)燈在河道位置不同而不同:1)航標(biāo)船在岸邊，船舶只能單側(cè)經(jīng)過，設(shè)置2-3臺(tái)攝像機(jī)；2)航標(biāo)船在河道中央時(shí)設(shè)置4-6臺(tái)攝像機(jī)。
[0023]控制/存儲(chǔ)單元是一臺(tái)工控機(jī)，既能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，又能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0024]加速度傳感器數(shù)量并不固定，可根據(jù)實(shí)際情況安裝在航標(biāo)船的船艏、船尾和兩舷；柔性陣列式壓力傳感器由于有很好的柔韌性，可以自由彎曲甚至折疊，能夠方便的鋪設(shè)在形狀復(fù)雜的表面，可以將柔性陣列式壓力傳感器鋪設(shè)在船舷上。
[0025]如圖1所示，碰撞檢測(cè)單元與控制/存儲(chǔ)單元相連，攝像取證單元與控制/存儲(chǔ)單元相連，控制/存儲(chǔ)單元提供兩種信息傳輸方式，供電單元為碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元和控制/存儲(chǔ)單元提供電源。[0026]供電單元中太陽(yáng)能電池板通過電源控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電,蓄電池對(duì)航標(biāo)燈和系統(tǒng)所有其他單元供電。
[0027]碰撞檢測(cè)單元中加速度傳感器和柔性陣列式壓力傳感器測(cè)量航標(biāo)的加速度值和作用在航標(biāo)上的力，測(cè)量值經(jīng)由傳感器信息采集板，傳輸至控制/存儲(chǔ)單元。
[0028]測(cè)量值發(fā)生變化時(shí)，控制/存儲(chǔ)單元根據(jù)預(yù)先設(shè)置的閾值對(duì)航標(biāo)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行判定:
1)若判定結(jié)果是航標(biāo)沒有被撞擊，則不執(zhí)行任何操作；
2)若判定航標(biāo)被撞擊，則將報(bào)警信息通過GPRS傳輸至航道管理部門，同時(shí)，控制/存儲(chǔ)單元給攝像機(jī)和視頻采集盒發(fā)出開始工作的指令，視頻采集盒將攝像機(jī)拍攝的視頻經(jīng)過處理后存儲(chǔ)至控制/存儲(chǔ)單元，控制/存儲(chǔ)單元將壓縮后的視頻通過3G網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器；航道管理部門通過訪問遠(yuǎn)程服務(wù)器，可以獲得航標(biāo)被撞擊時(shí)的視頻信息。
【權(quán)利要求】
1.一種航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:在航標(biāo)船上設(shè)置航標(biāo)燈和攝像機(jī)，攝像機(jī)的高度低于航標(biāo)燈；攝像機(jī)和視頻采集盒構(gòu)成攝像取證單元，并獲取控制/存儲(chǔ)單元的控制信號(hào); 航標(biāo)船上還設(shè)置碰撞檢測(cè)單元、控制/存儲(chǔ)單元、信息傳輸單元和供電單元； 碰撞檢測(cè)單元測(cè)量航標(biāo)的加速度和作用力，并將檢測(cè)信號(hào)傳輸給控制/存儲(chǔ)單元；碰撞檢測(cè)單元包含加速度傳感器、柔性陣列式壓力傳感器和傳感器信息采集板，在航標(biāo)船的船艏、船尾和兩舷附近甲板下方的艙室內(nèi)設(shè)置加速度傳感器，在船舷上鋪設(shè)柔性陣列式壓力傳感器；加速度傳感器和柔性陣列式壓力傳感器均安裝在傳感器信息采集板上，并分別將加速度和應(yīng)力測(cè)量值返給傳感器采集板； 信息傳輸單元包括GPRS模塊和3G模塊，GPRS模塊與航道管理部門客戶端連接，3G模塊與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接； 控制/存儲(chǔ)單元將檢測(cè)信號(hào)與預(yù)先設(shè)置的閾值比較，同時(shí)，聯(lián)合壓力傳感器的信息判定航標(biāo)是否被撞擊；具體的判定規(guī)則是:如果加速度值超過閾值并且檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)被撞擊；如果加速度值超過閾值但未檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)未收到撞擊；如果加速度值沒有超過閾值但檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)被撞擊；如果加速度值沒有超過閾值，也沒有檢測(cè)到撞擊壓力，則判定航標(biāo)沒有被撞擊；如果判定被撞，則控制/存儲(chǔ)單元發(fā)出報(bào)警指令，通過GPRS模塊通知航道管理部門客戶端；同時(shí)，控制/存儲(chǔ)單元控制攝像取證單元開始工作，拍攝肇事船舶的視頻，視頻經(jīng)過壓縮后，通過3G模塊網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器并最終傳送至通知航道管理部門客戶端；如果判定航標(biāo)沒有被撞擊，則不執(zhí)行任何操作； 供電單元中分別為控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制/存儲(chǔ)單元是一臺(tái)工控機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:供電單元中，太陽(yáng)能電池板與電源控制器相連，電源控制器與蓄電池相連，電源控制器與控制/存儲(chǔ)單元、碰撞檢測(cè)單元、攝像取證單元、信息傳輸單元的各路負(fù)載相連；所述負(fù)載有:傳感器信息采集板、工控機(jī)、攝像機(jī)和視頻米集盒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:攝像機(jī)選用紅外攝像機(jī)，攝像機(jī)數(shù)量根據(jù)實(shí)際航標(biāo)燈在河道位置不同而不同:1)航標(biāo)船在岸邊，船舶只能單側(cè)經(jīng)過，設(shè)置2-3臺(tái)攝像機(jī)；2)航標(biāo)船在河道中央時(shí)設(shè)置4-6臺(tái)攝像機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的航標(biāo)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:航道管理部門客戶端接收航標(biāo)報(bào)警信息；所述客戶端硬件為工業(yè)計(jì)算機(jī)、平板電腦、手機(jī)；客戶端兼容的軟件系統(tǒng)如下:Windows XP、WIN7、Android、Windows CE 和嵌入式系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK103558414SQ201310536790
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】尹奇志, 黃剛, 柳晨光, 初秀民, 嚴(yán)新平, 萬(wàn)江龍 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)