桥梁主动防撞预警系统方案

一、定义

桥梁主动防撞预警系统是一种集成了传感、通信、数据处理和预警发布功能的智能化系统。其核心思想是由被动预防转为主动预防，通过在船舶与桥梁发生碰撞之前，实时探测、识别潜在的危险船舶，并提前向船方和桥方发出警报，从而争取到宝贵的时间来采取避让措施，避免碰撞事故发生。

它与被动防撞（如桥墩周围的防撞护舷、独立防撞岛等，在碰撞发生后减轻损失）形成互补，构成了现代桥梁防撞的“双重保险”。有效的保护了人民的生命财产安全，大大降低了事故的发生率。

二、系统组成

一个典型的主动防撞预警系统通常由以下几个子系统构成：

 

1.感知探测层

雷达系统：核心传感器，提供大范围、全天候的目标探测，能够获取船舶的位置、速度、航向等信息。

AIS（自动识别系统）：接收船舶自发播报的静态信息（船名、船长、船宽等）和动态信息（位置、航速、航向等）。AIS数据与雷达数据融合，可以大大提高目标识别的准确性。

视频监控系统：提供直观的视觉影像，用于目标复核、行为分析和事后取证。通常采用高清、透雾、夜视摄像头。

激光/红外测距系统：作为补充，在特定条件下（如雾、霾）提供高精度的距离和位置信息。

水位/流速监测仪：监测航道水文条件，为风险评估提供环境参数。

2.数据处理与智能分析层

数据融合中心：将来自雷达、AIS、视频等多个来源的数据进行融合处理，形成统一的、高精度的航道交通态势图。

风险评估算法：这是系统的“大脑”。基于国际通行的CPA（最近会遇点）和TCPA（到达最近会遇点时间）模型，结合船舶的实时轨迹、尺寸、类型、桥梁通航孔的几何参数、水文气象条件等，计算船舶与桥梁发生碰撞的风险概率。

预警决策模块：根据风险评估结果，自动生成预警等级（例如：正常、提醒、警告、严重警告）。

 

3.预警信息发布层

对船方预警：

VHF（甚高频）语音广播：通过特定频道向危险船舶或所有船舶进行语音警告。

AIS报文预警：向特定的危险船舶的AIS设备发送文本预警信息，直接显示在船方的电子海图或AIS屏幕上。

LED显示屏/信号灯：在桥梁主塔或引桥上安装大型LED屏，显示文字警告或使用信号灯（如红灯闪烁）进行视觉警示。

强声/强光报警器：在能见度不良时，通过定向声波和强光束向船舶发出强烈警示。

对桥方/管理方预警：

监控中心大屏：在桥梁运营管理中心，系统将危险目标、预警等级、预计碰撞时间等信息醒目地显示在电子江图/海图上，并发出声光报警。

手机App/短信通知：将高级别预警信息推送给相关管理人员。

三、工作流程

1.目标探测与跟踪：雷达和AIS持续扫描监控区域，发现并跟踪所有船舶。

2.数据融合与身份关联：将雷达轨迹与AIS信息进行匹配，确认每艘船的“身份”。

3.轨迹预测与风险评估：系统基于船舶当前运动状态，预测其未来短时间内的航行轨迹，并计算其与桥梁各部位的CPA/TCPA。

4.预警等级判定：

正常（绿色）：船舶航迹安全，无风险。

提醒（蓝色）：船舶进入监控区，需保持关注。

警告（黄色）：船舶航向/航速异常，存在潜在风险，需注意。

严重警告（红色）：船舶存在极高的碰撞风险，立即触发警报。

5.多模式预警发布：根据预警等级，系统自动或由管理人员确认后，通过上述渠道向船方和桥方发布预警信息。

6.联动与处置：桥方监控中心接到警报后，可立即通过VHF与船方沟通，必要时启动应急预案，联系海事部门进行干预。

四、技术优势与特点

主动性：防患于未然，将事故遏制在发生之前。

实时性：7x24小时不间断监控，响应速度快。

智能化：基于AI和大数据分析，能够智能识别偏航、失控等危险行为。

可视化：为管理人员提供直观的全局态势感知。

多手段联动：综合运用多种预警方式，确保信息有效传达。

五、应用场景

通航孔狭窄的大型跨海/跨江大桥（如港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥）。

桥区水文条件复杂、水流湍急的桥梁。

受雾、雨、雪等恶劣天气影响频繁的桥梁。

位于繁忙港口、航道交汇处的桥梁。

总结来说，桥梁主动防撞预警系统是智慧交通和智能航运的重要组成部分，它通过高科技手段为桥梁和航行船舶筑起了一道“无形的防护网”，极大地提升了桥梁通航的安全水平和运营管理效率。