船闸闸门防撞预警系统及其预警方法

摘要

本发明公开了一种船闸闸门防撞预警系统及其预警方法，尤其涉及船闸闸门的安全监控领域。船闸闸门防撞预警系统包括有：红外检测模块、人机交互模块、视频监视模块、信号分析处理模块、PLC控制模块以及声光报警模块；工作时，信号分析处理模块接收PLC控制模块的输入信号后，控制红外检测模块进行工作，并分析其反馈信号进行相应决策以控制视频监视模块和声光报警模块的工作状况。本发明结构简单且能有效地对船闸闸门安全区域进行监控，并及时发出预警，有效保护船闸闸门、船舶和船员的生命及财产安全。

说明书

技术领域

本发明涉一种船闸闸门防撞预警系统及其预警方法，尤其涉及船闸闸门的安全监控领域。

背景技术

船闸是重要的通航建筑物，船闸的安全运转是确保航道正常通航的关键，设置在闸室两端的闸门则是船闸的主要设施之一，它的正常开启和关闭是船闸安全运营的必要条件。

随着经济的快速发展，水路运输迅速增长，由于通航船舶数量大，闸门遭受船舶碰撞的事件越来越多，许多重要内河航运干线的闸门因碰撞受损严重，严重威胁着船闸的安全运营，目前各船闸仅通过船闸安全界限灯对船闸闸门安全区域进行提示，作用十分有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术中的不足，提出一种基于红外的船闸闸门防撞预警系统及其预警方法，能起到对船闸闸门安全良好的监控和预警效果，在发生船舶碰撞危险时及时采取补救措施，既能保证船闸闸门运行安全，又能有效保护过闸船舶及船员生命和财产安全。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种船闸闸门防撞预警系统，包括：红外检测模块、信号分析处理模块、人机交互模块、声光报警模块、视频监视模块、PLC控制模块；其中红外检测模块、信号分析处理模块、人机交互模块采用双向数据连接，PLC控制模块的输出端与信号分析处理模块的输入端进行连接，信号分析处理模块的输出端分别与声光报警模块和视频监视模块的输入端进行连接。

进一步地，上述船闸闸门防撞预警系统的红外检测模块包括红外传感器和旋转联动装置；红外传感器安装在旋转联动装置表面，旋转联动装置可在一定角度范围内旋转以保证红外传感器的检测范围；工作时，旋转联动装置以固定的角度旋转，这样可以保证有效的监控范围。

进一步地，上述船闸闸门防撞预警系统的人机交互模块由LCD显示屏和键盘组成，人机交互模块用于控制设置以及历史记录查询，键盘用于输入相关信息、设置参数以及相关要求的输入，LCD显示屏用于显示当前设置参数、历史信息以及系统工作状况，LCD显示屏与键盘集成在一个小型装置上便于操作。

进一步地，上述船闸闸门防撞预警系统的信号分析处理模块由单片机系统与存储器组成，单片机系统用于分析处理相关信息并做相应决策，存储器用于存储一些历史信息便于查询使用。

进一步地，上述船闸闸门防撞预警系统的声光报警模块由语音报警装置与LED报警装置组成；语音报警装置由语音驱动电路与扬声器构成，用于发出声音报警信号；LED报警装置由红色LED灯构成，当船闸闸门区域安全时，LED红灯长亮，当船闸闸门区域不安全时，LED红灯闪烁，此装置的功能可代替目前船闸普遍使用的安全界限灯。

进一步地，上述船闸闸门防撞预警系统的视频监视模块由前端摄像机及后台视频系统组成，前端摄像机对闸门相关监控区域的实时图像进行采集，后台视频系统与信号分析处理模块进行联动，当信号分析处理模块需要视频监视模块工作时，后台视频系统控制前端摄像机工作，自动切换图像到监控大屏幕，并存储相关视频图像；视频监视模块可根据船闸实际情况利用船闸现有视频设备。

进一步地，上述船闸闸门防撞预警系统的PLC控制模块用于提供闸门工作状态的相关信息，PLC控制模块将相关监测信息传输给信号分析处理模块，信号分析处理模块做出相应判断并控制红外检测模块工作，红外检测模块将采集到的相关信息反馈给信号分析处理模块以便其分析处理，并做出相应决策，控制视频监视模块与声光报警模块工作；PLC控制模块可根据船闸实际情况利用船闸现有自动控制设备。

进一步地，基于红外的船闸闸门防撞预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：将红外检测模块和声光报警模块同杆布置在船闸闸门安全范围边界线对应位置；将视频监视模块前端摄像机安装在闸首闸首附近适当位置，保证其监视范围能够覆盖闸门安全区域；将信号分析处理模块、人机交互模块和PLC控制模块布置在船闸闸首机房内；将视频监视模块后台视频系统布置在船闸监控中心。

步骤B：将步骤A所述各模块进行连接并调试，启动系统；

步骤C：采用设置在闸首机房内的PLC控制模块，自动监测船闸闸门工作状态，当监测到船闸闸门正在工作或处于全关状态时，则通过人机交互模块发送信号至信号分析处理模块，信号分析处理模块控制红外检测模块进行工作；

步骤D：红外检测模块对船闸安全区域边界进行检测，并将检测的信号实时传输给信号分析处理模块；

步骤E：信号分析处理模块分析处理红外检测模块传回得信号，判断船闸安全区域内是否有船舶：

E-1、当船闸安全区域内有船舶时，立即启动视频监视模块，进行视频图像采集并记录，同时启动声光报警装置进行语音和灯光报警，提醒船舶进行相关补救操作，消除报警后，返回步骤C；

E-2、当船闸安全区域内没有船舶时，返回步骤C。

 

本发明采用以上技术方案具有如下有益效果：

1、能实时对船闸闸门安全区域进行监控，并及时发出预警，有效保护船闸闸门、船舶以及船员的生命和财产安全。

2、系统结构简单、可靠性高。

附图说明

图1为本发明系统组成模块框图；

图2为本发明系统结构框图；

图3为本发明系统结构示意图；

图4为本发明部分系统布置示意图；

图5为图4的a-a方向剖面布置示意图；

图6为图4的b-b方向剖面布置示意图；

图7为本发明系统工作流程图。

图中标号解释：1、人机交互模块，1-1、键盘，1-2、LCD显示屏，2、PLC控制模块，3、信号分析处理模块，3-1、单片微机系统，3-2、存储器，4、红外检测模块，4-1、旋转联动装置，4-2、红外传感器，5、视频监视模块，5-1、后台视频系统，5-2、前端摄像机，6、声光报警模块，6-1、语音报警装置，6-2、LED报警装置，7、闸门，8、闸门安全区域边界，9、船闸闸室墙壁。

具体实施方案

下面结合附图对技术方案的实施做进一步的详细描述：

如图1、图2、图3所示，船闸闸门防撞预警系统包括有：红外检测模块4、人机交互模块1、信号分析处理模块3、视频监视模块5、PLC控制模块2以及声光报警模块6；其中红外检测模块4、人机交互模块1、信号分析处理模块3均采用双向数据连接，PLC控制模块2的输出端与信号分析处理模块3的输入端进行连接，信号分析处理模块3的输出端分别与声光报警模块6以及视频监视模块5的输入端进行连接。

红外检测模块4包括红外传感器4-2和旋转联动装置4-1；使用时，红外传感器4-2安装在旋转联动装置4-1表面，旋转联动装置4-1可在180度范围内旋转以保证红外传感器4-2的检测范围为半圆面，工作时，旋转联动装置4-1以固定的角度旋转，这样可以保证有效的监控范围。

人机交互模块1由LCD显示屏1-2和键盘1-1组成，人机交互模块1用于控制设置以及历史记录查询，键盘1-1用于输入相关信息、设置参数以及相关要求的输入，LCD显示屏1-2用于显示当前设置参数、历史信息以及系统工作状况，LCD显示屏1-2与键盘1-1集成在一个小型装置上便于操作。

信号分析处理模块3由单片机系统3-1与存储器3-2组成，单片微机系统3-1用于分析处理相关信息并做相应决策，存储器3-2用于存储一些历史信息便于查询使用。

视频监视模块5由前端摄像机5-2与后台视频系统5-1组成，前端摄像机5-2用于对船闸安全区域的实时图像进行监控，后台视频系统5-1与信号分析处理模块3联动，当信号分析处理模块3需要视频监视模块5工作时，后台视频系统5-1控制前端摄像机5-2工作，同时图像自动切换到监控大屏上并存储相关视频图像。

PLC控制模块用于提供闸门工作状态信息，PLC控制模块将检测到的状态信息传输给信号分析处理模块3，信号分析处理模块3做出相应判断并控制红外检测模块4工作，红外检测模块4将采集到的相关信息反馈给信号分析处理模块以便其分析处理，并作出相应决策控制视频监视模块5与声光报警模块6工作。

声光报警模块6由语音报警装置与LED报警装置组成；语音报警装置由语音驱动电路与扬声器构成，用于发出声音提示预警信号；LED报警装置由红色LED灯构成，当船闸闸门区域安全时，LED红灯长亮，当船闸闸门区域不安全时，LED红灯闪烁。

如图4、图5以及图6所示：将红外检测模块4和声光报警模块6同杆布置在船闸闸门安全区域边界8对应位置，将视频监视模块前端摄像机5-2安装在船闸闸首附近适当位置（红外检测模块4附近），保证视频监视模块的工作范围能够覆盖闸门安全区域。整个船闸一共布置8套红外检测模块4和8套声光报警模块6以及4套视频监视模块5。

如图7所示：船闸闸门防撞预警系统工作时的程序如下：

步骤A：将各模块进行连接并调试，启动系统；

步骤B：采用设置在闸首机房内的PLC控制模块2，自动检测船闸闸门工作状态，当检测到闸门正在工作或全关状态时，则发送信号至信号分析处理模块3，信号分析处理模块3控制红外检测模块4进行工作；

步骤C：红外检测模块4对船闸安全区域边界进行检测，并将检测的信号实时传输给信号分析处理模块3；

步骤D：信号分析处理模块3分析处理红外传感器4-2传回得信号，判断船闸安全区域内是否有船舶：

D-1：当船闸安全区域内有船舶时，立即启动视频监视模块5，该视频图像自动切换到监控大屏并记录存储图像，同时启动声光报警装置进行报警，提醒船只进行相关补救操作，消除报警后，返回步骤B；

D-2：当船闸安全区域内没有船舶时，返回步骤B。

具体实施例：当一艘船舶出现在船闸闸门安全区域边界8内，系统将如下工作：

首先，启动系统，当PLC控制模块2检测到闸门正在工作或全关状态时，将检测信号传输给信号分析处理模块3，信号分析处理模块3立刻启动红外检测模块4进行工作，红外传感器4-2随着旋转联动装置4-1在闸门安全区域线上墙壁测90度范围内快速检测，检测到船舶之后将信号传输给信号分析处理模块3，信号分析处理模块3分析处理后，立刻启动视频监视模块5进行视频信息自动切换到监控大屏，并记录存储图像信号备查，同时启动声光报警模块6进行语音报警提示，且LED灯为红灯闪烁。报警状态解除后，进入新一轮工作。

显然，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明的技术基础上，对个别部件进行的改进和等同变化，不应排除在本发明的保护范围之外。