技術(shù)方案 | 河道橋梁防碰撞解決方案（雷球聯(lián)動）

毫米波雷達視覺融合&可視化綜合平臺管控

湖南時變通訊科技有限公司

Time Varying Transmission Co., Ltd

河道與橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵節(jié)點，是連接區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要紐帶，在水路運輸和陸路交通中承擔著核心樞紐功能。橋梁結(jié)構(gòu)的安全性直接關(guān)系到過往車輛、船舶及人員的生命財產(chǎn)安全，而河道內(nèi)船舶碰撞、異常漂浮物沖擊等風險，可能導致橋梁結(jié)構(gòu)損傷、交通中斷甚至災難性事故，擾亂正常的交通運輸秩序，給海事、交通等政府部門帶來繁重的管理工作。因此，針對河道橋梁的特殊場景，亟需構(gòu)建一套集實時監(jiān)測、精準預警、智能聯(lián)動于一體的安全防護系統(tǒng)，通過高科技智能化技術(shù)實現(xiàn)對碰撞風險的全方位防控，為橋梁安全運營和通航安全提供堅實保障。

河道橋梁所處的水域環(huán)境具有顯著特殊性：一方面，河道內(nèi)船舶航行頻繁，船型大小不一、航速動態(tài)變化，且存在夜間照明不足、駕駛員視線受限等問題；另一方面，自然環(huán)境復雜多變，水流、風浪、雨霧、霧霾等天氣條件會影響監(jiān)測設(shè)備的感知精度，漂浮物、水鳥、水面波動等干擾因素易導致誤判。此外，橋梁下方凈空高度、航道寬度等參數(shù)直接影響船舶通行安全，需對異常接近行為進行實時預警。

強干擾性圖示例

基于上述環(huán)境特點，河道橋梁防碰撞系統(tǒng)需滿足以下核心要求：

• 高精準探測：對接近橋梁的船舶、大型漂浮物等目標實現(xiàn)精準定位，濾除水鳥、波浪、落葉等非威脅性目標的干擾，將誤報率控制在極低水平；

• 全天候監(jiān)測：設(shè)備需具備抗雨霧、抗強光、抗電磁噪音干擾能力，支持 24 小時連續(xù)運行，確保在惡劣天氣和復雜條件下穩(wěn)定工作；

• 智能聯(lián)動響應：一旦檢測到碰撞風險（如船舶偏離航道、超高超寬船只接近），系統(tǒng)需即時觸發(fā)聲光報警、視頻追蹤、數(shù)據(jù)上傳等聯(lián)動機制，為管理部門提供實時決策依據(jù)；

• 可視化管理：通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)與視頻畫面實時耦合，實現(xiàn)對橋梁周邊水域的全場景可視化監(jiān)控，支持歷史數(shù)據(jù)回溯與風險趨勢分析。

本方案采用先進的毫米波雷達視覺融合橋梁防撞監(jiān)測技術(shù)，通過多維度、多模態(tài)的感知手段對橋梁周邊水域進行全天候監(jiān)測，精準捕捉船舶異常接近、超高超寬船舶通行、漂浮物撞擊等碰撞風險，實時將預警信息推送至航道管理部門與橋梁運維單位，同時觸發(fā)視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動上屏，實現(xiàn)全流程可視化預警管理。

系統(tǒng)由周界安防雷達傳感器、全彩智能球機、雷視融合智能AI終端盒子和緊急報警等周界防范設(shè)備組成，基于主動式碰撞風險預警聯(lián)動機制，可實現(xiàn)聲光警示、視頻追蹤、數(shù)據(jù)上傳的一體化響應。具備對船舶、大型漂浮物的精確測距與定位，能有效過濾水鳥、波浪等環(huán)境干擾，實現(xiàn)橋梁周邊水域的立體化、可視化監(jiān)測覆蓋。

通過雷達實時數(shù)據(jù)與高清視頻的深度融合分析，系統(tǒng)可精準識別目標類型（區(qū)分船舶、漂流物、水生物等）并動態(tài)追蹤運動軌跡，在檢測到碰撞風險時自動觸發(fā)三級預警：通過 VHF 船舶通信系統(tǒng)發(fā)送語音警示；現(xiàn)場聲光電預警（船用探照燈、電笛和LED橋輪廓閃爍報警）；智能球機自動鎖定目標并啟動超高清追蹤錄像，實時畫面秒級推送至監(jiān)控中心大屏，向值班人員發(fā)送包含目標坐標、速度、風險等級的詳細預警信息，形成 "監(jiān)測 - 識別 - 預警 - 處置" 的全閉環(huán)防控體系。

該方案針對河道橋梁復雜水域環(huán)境優(yōu)化設(shè)計，具備強抗雨霧干擾、高精度目標分類、低誤報率預警等技術(shù)優(yōu)勢，可有效解決傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)在夜間監(jiān)測盲區(qū)、惡劣天氣誤報、目標定位模糊等問題，為橋梁結(jié)構(gòu)安全與航道通航安全提供全方位技術(shù)保障。

河道橋梁防碰撞系統(tǒng)示意圖

本系統(tǒng)是開放式的河道橋梁防碰撞監(jiān)測預警系統(tǒng)，具備強大的兼容性，可無縫對接航道管理常用的各類監(jiān)測設(shè)備，如船舶AIS自動識別系統(tǒng)、航道水文監(jiān)測傳感器、橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測裝置、CCTV視頻監(jiān)控等系統(tǒng)。系統(tǒng)既能獨立運行，對河道橋梁進行實時監(jiān)測預警，也能與其他系統(tǒng)實現(xiàn)集成聯(lián)動，快速確認碰撞風險并進行處理，全方位保障橋梁和通航安全。

時變通訊聚焦河道橋梁安全防護領(lǐng)域，持續(xù)深耕技術(shù)研發(fā)。此次推出的河道橋梁防碰撞監(jiān)測預警系統(tǒng)，是公司多年技術(shù)積累與創(chuàng)新實踐的重要成果。該系統(tǒng)已在國內(nèi)多個項目中投入使用，經(jīng)過實際場景驗證，其監(jiān)測誤報率低，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，各項性能指標均達到并超越行業(yè)標準，能夠為河道橋梁安全管理提供堅實保障 。

雷達數(shù)據(jù)與攝像機數(shù)據(jù)

GB50198-94 民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范

lGB50343-2004 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范

lGB50348-2004 安全防范工程技術(shù)規(guī)范

lGB50394-2007 入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范

lGB50395-2007 視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范

lGB50396-2007 出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范

lGB10408.1 入侵探測器通用技術(shù)條件

lGB12663-2001 防盜報警控制器通用技術(shù)條件

lGA/T75-94 安全防范工程程序與要求

lGA/T367-2001 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求

lGA/T368-2001 入侵報警系統(tǒng)技術(shù)要求

lIEC1000-95 電磁兼容性·EMC。

本河道橋梁防碰撞監(jiān)測預警系統(tǒng)將前端設(shè)備周界安防雷達傳感器、全彩智能球機安裝于橋梁關(guān)鍵部位，依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)安全要求與航道通航規(guī)則，從橋梁核心區(qū)域到航道外圍，劃分出一級、二級、三級危險預警區(qū)域，構(gòu)建起全方位、多層次的立體防護體系。

當識別有碰撞風險的船舶或漂浮物進入三級預警區(qū)域時，系統(tǒng)通過 VHF 船舶通信系統(tǒng)發(fā)送語音警示，提醒目標及時調(diào)整航向、規(guī)避危險；若目標繼續(xù)逼近，進入二級預警區(qū)域，系統(tǒng)將自動觸發(fā)現(xiàn)場聲光電預警（船用探照燈、電笛和LED橋輪廓閃爍報警）;一旦目標闖入一級核心危險區(qū)域，系統(tǒng)開啟視頻追蹤功能，高清智能球機迅速鎖定目標，實時采集視頻畫面并上傳至監(jiān)控中心，發(fā)送包含目標坐標、速度、風險等級的詳細預警信息，供管理人員研判風險，同步聯(lián)動航道管理部門、海事執(zhí)法單位等相關(guān)力量，快速響應并采取管制、攔截等應急處置措施。

三層預警防護示意圖

系統(tǒng)包含周界安防雷達傳感器、全彩智能球機和雷視融合智能AI終端盒子等核心設(shè)備組成，運用先進的數(shù)據(jù)融合算法，具備極強的抗環(huán)境干擾能力，即便在雨霧、夜間等惡劣條件下，也能實現(xiàn)遠距離精準探測，有效識別船舶、大型漂浮物等威脅目標，保持極低的誤報率。

通過平臺系統(tǒng)以二維或三維電子地圖為可視化載體，直觀呈現(xiàn)橋梁周邊水域態(tài)勢，精準定位危險目標，取代傳統(tǒng)單一監(jiān)測設(shè)備的局限性。一旦監(jiān)測到碰撞風險，系統(tǒng)將迅速聯(lián)動海事通信系統(tǒng)、船舶交通管理系統(tǒng)、橋梁運維管理平臺，實時推送預警信息至各相關(guān)部門及執(zhí)勤崗位，實現(xiàn)險情快速發(fā)現(xiàn)、高效處置，為河道橋梁安全運行筑牢可靠防線。

系統(tǒng)集成拓撲圖

系統(tǒng)以 “零誤報、零漏報” 為核心目標，從設(shè)備選型、技術(shù)架構(gòu)到功能設(shè)計全方位保障可靠性。在設(shè)備選型上，選用工業(yè)級高精度周界安防雷達傳感器、全彩智能球機，內(nèi)置自適應濾波算法與目標識別 AI 模型，通過對船舶航行軌跡、漂浮物運動特征的深度學習，有效排除波浪起伏、水鳥活動等干擾因素，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)精準可靠。同時采用多閾值分級報警機制，結(jié)合目標速度、距離、航向角等多維參數(shù)綜合判斷，相比傳統(tǒng)單一閾值報警大幅降低誤報概率。

針對設(shè)備故障、網(wǎng)絡中斷等突發(fā)情況，系統(tǒng)構(gòu)建冗余備份機制：關(guān)鍵節(jié)點部署雙雷達、雙球機互為熱備，當主設(shè)備異常時自動切換，保障信息實時穩(wěn)定傳輸。此外，前端設(shè)備均通過防水防塵、抗沖擊認證，可配備防拆卸報警裝置，一旦發(fā)生非法拆卸或外力破壞，立即觸發(fā)系統(tǒng)警報，確保設(shè)備全天候穩(wěn)定運行。

系統(tǒng)采用全數(shù)字化架構(gòu)進行頂層設(shè)計，以開放性協(xié)議為基礎(chǔ)，支持與現(xiàn)有航道管理系統(tǒng)、海事通信系統(tǒng)無縫對接。通過數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、清洗與分析，避免信息孤島。

在可視化層面，以二維或三維電子地圖為可視化載體，將雷達監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻畫面、航道水文信息等深度融合，為管理人員提供全局視角的橋梁水域安全態(tài)勢，形成 "監(jiān)測 - 識別 - 預警 - 處置" 全流程數(shù)字化閉環(huán)管理。

充分復用河道管理部門現(xiàn)有的通信基站、光纖網(wǎng)絡等基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)設(shè)備采用標準化接口與協(xié)議，可直接接入現(xiàn)有監(jiān)控平臺，避免重復建設(shè)與資源浪費。同時，支持模塊化彈性部署，根據(jù)橋梁重要程度、航道通航密度等差異，靈活調(diào)整設(shè)備配置與監(jiān)測范圍：繁忙航道加密部署多雷達、球機陣列，偏遠區(qū)域精簡設(shè)備組合，實現(xiàn)按需防護，杜絕過度投資或防護盲區(qū)。

面向未來發(fā)展需求，系統(tǒng)具備強大的擴展能力：硬件層面預留標準化接口，可無縫接入新增的雷達、傳感器等設(shè)備；軟件層面采用微服務架構(gòu)，支持功能模塊的動態(tài)擴展與升級，輕松應對船舶流量增長、新航道開通等變化，持續(xù)滿足河道橋梁安全管理的多樣化需求。

河道橋梁防碰撞系統(tǒng)采用毫米波雷達與視覺識別融合技術(shù)，通過前端設(shè)備協(xié)同工作，實現(xiàn)高精度監(jiān)測與低誤報預警。其中周界安防雷達傳感器利用電磁波對橋梁周邊水域進行實時掃描，精準探測船舶、漂浮物的位置、速度及運動軌跡；全彩智能球機憑借高清攝像頭與智能算法，對目標進行視覺識別，區(qū)分船舶類型、判斷漂浮物危險程度；雷視融合智能AI終端盒子則作為系統(tǒng)核心，對雷達回波數(shù)字信號進行深度分析，同步開展視覺智能識別，并將雷達數(shù)據(jù)與視覺信息進行融合處理，通過時空校準、特征關(guān)聯(lián)等算法，消除單一傳感器在惡劣天氣（雨霧、黑夜）、水面波動、鳥類活動等復雜環(huán)境下的誤判風險，實現(xiàn)高性能、低誤報的精準監(jiān)測；報警網(wǎng)絡控制中心模塊作為系統(tǒng)中樞，接收處理預警信息，聯(lián)動海事部門、航道管理系統(tǒng)及現(xiàn)場聲光報警裝置，實現(xiàn)快速響應。

該系統(tǒng)具備高度兼容性，支持與現(xiàn)有航道管理設(shè)備無縫對接，如船舶自動識別系統(tǒng)、橋梁健康監(jiān)測傳感器、航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。前端設(shè)備可通過網(wǎng)絡 IP 協(xié)議或物理接口，輕松接入航道監(jiān)控平臺，既可作為子系統(tǒng)融入整體管理體系，也能獨立運行，通過專用可視化綜合平臺進行設(shè)備管控、數(shù)據(jù)展示與預警操作，靈活滿足不同橋梁與航道的安全管理需求。