一种基于电子光幕的桥涵防护系统
阅读说明：本技术 一种基于电子光幕的桥涵防护系统 (Bridge and culvert protection system based on electronic light curtain ) 是由 王军锋 尧丰 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于电子光幕的桥涵防护系统,包括：设置在桥涵入口处的车辆高度检测设备,用于检测将驶入桥涵的车辆是否超出预设高度并输出超高信号；与车辆高度检测设备连接的控制器,根据超高信号输出报警信号,且当超出预设高度的车辆驶入桥涵时输出图像采集指令；与控制器连接的电子光幕生成设备,设置在桥涵入口处,接收报警信号后,在超出预设高度的车辆前方生成电子光幕,当超出预设高度的车辆驶入桥涵时生成并发送车辆驶入信号；采集超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像的图像采集设备。本发明对将输入桥涵的超高车辆进行预警,当车辆驶入桥涵时,对违章驶入桥涵的超高车辆摄录抓拍取证,提高桥涵及其防护设施的安全管理水平。(The invention discloses a bridge and culvert protection system based on an electronic light curtain, which comprises: the vehicle height detection equipment is arranged at an entrance of the bridge and culvert and used for detecting whether a vehicle driving into the bridge and culvert exceeds a preset height or not and outputting an ultrahigh signal; the controller is connected with the vehicle height detection equipment and outputs an alarm signal according to the ultrahigh signal, and an image acquisition instruction is output when a vehicle exceeding a preset height enters a bridge; the electronic light curtain generating equipment is connected with the controller, is arranged at the entrance of the bridge and culvert, generates an electronic light curtain in front of the vehicle exceeding the preset height after receiving the alarm signal, and generates and sends a vehicle entering signal when the vehicle exceeding the preset height enters the bridge and culvert; and the image acquisition equipment is used for acquiring the vehicle information of the vehicle exceeding the preset height and the bridge image. The invention carries out early warning on the ultrahigh vehicles which are input into the bridge and culvert, shoots and captures the evidence of the ultrahigh vehicles which illegally drive into the bridge and culvert when the vehicles drive into the bridge and culvert, and improves the safety management level of the bridge and the culvert and the protective facilities.)
技术领域
本发明属于桥涵安防报警技术领域，具体涉及一种基于电子光幕的桥涵防护系统。
背景技术
近年来，随着我国铁路事业的不断发展，铁路桥梁的建设也随之增多，大部分是铁路下建有与公路连接的桥梁和涵洞。由于地方经济的快速发展，公路运输的飞速发展使得机动车辆迅猛增加，大型自卸车、集装箱汽车以及特殊用途车辆大幅增加，造成机动车辆撞击铁路桥梁的事故时有发生，给铁路桥梁及人民生命财产安全造成重大损失。
目前，铁跨公立交桥防护措施大多采取传统防控模式，如加装限高防护架，一旦发生车辆高速撞击事故后，无法有效阻挡肇事车辆对铁跨公桥涵的冲击，同时，由于缺乏有效的铁跨公桥涵预警监控设施，无法对肇事车辆进行追踪与调查取证，给铁路运行部门带来重大的安全隐患和沉重的维护费用。
随着物联网、移动通信、视频监控技术的崛起，利用信息化、智能化手段实现对桥涵保护及超高车辆检测，替代了人工巡检方式的不确定性。目前，大多数技术手段重点解决超高车辆预警检测方面，对桥涵主动防撞、撞击后的监测报警、事故取证等方面研究较少。现有的撞击报警探测研究主要是利用位移传感器、水平仪、倾斜传感等精密传感器构成的探测装置，尚处于研究及实验验证阶段，受限于探测误报率较高、功耗较大、安装部署困难、安装维护成本较高等因素，并未得到广泛应用。以下列出几种较为成熟的超高探测报警系统的技术原理以及应用情况：
(1)基于激光检测技术的超高车辆警示系统
原理：基于激光检测技术的超高车辆警示系统是通过激光对射检测原理，由发射装置发出水平激光线，当红外/激光光幕受到目标阻挡时即产生信号反馈，即当有车辆高度超过预先设定好的高度时，检测设备立即发出指令，在防护架前方设置显示屏幕，超高车辆司机即可查看到车辆超高警示信息。
应用情况：由于受到取网取电难、成本高、误报高等限制因素，该系统尚未形成规模化部署，仅处于试验验证阶段。
(2)基于位移传感器的智能碰撞报警系统
原理：主要由位移探测器、太阳能通信检测报警器和监控设备三部分组成。当立交桥涵被撞发生振动、位移时，位移探测器立即将探测到的报警信号传输到监控设备，监控设备将进行现场抓拍，然后将拍摄信息传输到太阳能通信检测报警器，报警器立即发出警报，同时启动短(彩)信息传输方式将报警信息传送到指定的手机号码。
优劣势：该系统能够对铁路立交桥撞击事件产生报警信息，结合监控设备形成图文报警信息，采用太阳能电池供电，降低了系统供电的技术门槛。
其它专家学者也进行过相关研究，如有专家利用视频的时-空域统计信息背景建模方法对目标进行检测，能够有效的改善桥区复杂背景和传感器抖动的影响，但是视频目标检测环境适应性差。为了解决全天时、全天候的问题，翁卫军等人研究桥梁防撞远红外热成像预警技术，并采用多(双) 台远红外热成像摄像机进行交叉成像，从而提高目标定位精度，但是红外探测抗干扰能力不高，系统复杂且性价比不高。
综上，现有技术手段满足了部分桥涵及其防护设施的限高监测需求，但缺乏应用推广能力。目前，获取桥涵及其防护设施撞击事故信息的手段仍为群众举报、交管部门通知等传统手段，并且工作人员抵达现场后经常无法找到肇事车辆，缺乏有效手段进行事故追责和损坏设施追偿。同时，由于撞击事故通常毁坏性较强，众多桥涵地处偏僻，因此桥涵撞击报警系统及装置需要突破主动防撞、低误报、零漏报、耐用性强、震慑力度大等实际应用问题。
因此，特别需要一种对超高车辆进行有效报警及及时进行桥涵撞击报警的系统。
发明内容
本发明的目的是提出一种对超高车辆进行有效报警及及时进行桥涵撞击预警的基于电子光幕的桥涵防护系统。
为实现上述目的，本发明提供一种基于电子光幕的桥涵防护系统，包括：车辆高度检测设备，所述车辆高度检测设备设置在桥涵入口处，用于检测将驶入所述桥涵的车辆是否超出预设高度并输出超高信号；控制器，所述控制器与所述车辆高度检测设备连接，所述控制器接收来自于所述车辆高度检测设备的超高信号后输出报警信号，且当超出预设高度的车辆驶入所述桥涵时输出图像采集指令；电子光幕生成设备，所述电子光幕生成设备与所述控制器连接，所述电子光幕生成设备设置在所述桥涵入口处，接收来自于所述控制器的报警信号后，在超出预设高度的车辆前方的车道上生成电子光幕，当超出预设高度的车辆驶入所述桥涵时，所述电子光幕生成设备生成并发送车辆驶入信号；图像采集设备，所述图像采集设备与所述控制器连接，所述图像采集设备根据所述图像采集指令采集所述超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像。
可选的，所述电子光幕生成设备包括第一红外发射器和第一红外接收器，所述第一红外发射器和第一红外接收器均与所述控制器连接，所述第一红外发射器用于发射多路红外光，所述第一红外接收器用于接收来自于所述第一红外发射器的多路红外光并生成所述车辆驶入信号。
可选的，所述控制器将所述报警信号发送至所述第一红外发射器，所述第一红外发射器收到所述报警信号后发射红外光，所述第一红外接收器接收来自所述第一红外发射器的红外光，当所述第一红外接收器未接收到所述红外光时，生成所述车辆驶入信号并将所述车辆驶入信号发送至所述控制器，所述控制器根据所述车辆驶入信号确定超出预设高度的车辆驶入所述桥涵。
可选的，所述控制器接收所述车辆驶入信号后，发送所述图像采集指令至所述图像采集设备，所述图像采集设备接收所述图像采集指令后采集所述超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像，并存储所述车辆信息及桥涵图像，及将所述桥涵图像发送至所述控制器。
可选的，所述基于电子光幕桥涵防护系统还包括：管理终端，所述管理终端与所述控制器连接，所述控制器将所述桥涵图像发送至所述管理终端，所述管理终端显示所述桥涵图像。
可选的，所述车辆高度检测设备包括第二红外发射器和第二红外接收器，所述第二红外接收器与所述控制器连接，所述第二红外发射器用于发射红外光，所述第二红外接收器接收来自于所述第二红外发射器的红外光，当所述第二红外接收器未接收到所述红外光时，发送超高信号至所述控制器。
可选的，所述桥涵入口处的两侧分别设有第一支柱和第二支柱，所述第一支柱与所述桥涵入口的距离小于所述第二支柱与所述桥涵入口的距离。
可选的，所述第一红外发射器固定安装在所述桥涵入口处一侧的第一支柱上，所述第一红外接收器固定安装在所述桥涵入口处另一侧的第一支柱上；所述第二红外发射器固定安装在所述桥涵入口处一侧的第二支柱上，所述第二红外接收器固定安装在所述桥涵入口处另一侧的第二支柱上。
可选的，所述车辆高度检测设备设置的高度范围为3.5米至4.5米；所述电子光幕生成设备设置的高度范围为1.5米至4米。
可选的，所述基于电子光幕的桥涵防护系统还包括：灯光报警设备，所述灯光报警设备与所述控制器连接，当所述灯光报警设备接收来自所述控制器的报警信号后，执行灯光报警；声音报警设备，所述声音报警设备与所述控制器连接，当所述声音报警设备接收来自所述控制器的报警信号后，执行声音报警。
本发明的有益效果在于：本发明的基于电子光幕的桥涵防护系统当车辆高度超出桥涵及其防护设施的限制高度时，系统可准确监测并通过声光进行预警提示，通过电子光幕的形式，抑制肇事司机驾车持续前行，从而形成主动防撞机制，避免超高车辆持续前行，导致撞击事故发生，当车辆突破系统的预警机制，发生桥涵及其防护设施的撞击事故时，通过图像采集设备存储的图像查看事故经过，从而提升撞击事故处置监管和事故责任追踪能力，提高桥涵及其防护设施的安全管理水平。
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的基于电子光幕的桥涵防护系统的结构框图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的基于电子光幕的桥涵防护系统的安装示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的基于电子光幕的桥涵防护系统的原理图。
附图标记说明：
102、车辆高度检测设备；104、控制器；106、电子光幕生成设备；108、图像采集设备；110、灯光报警设备；112、声音报警设备。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一种基于电子光幕的桥涵防护系统，包括：车辆高度检测设备，车辆高度检测设备设置在桥涵入口处，用于检测将驶入桥涵的车辆是否超出预设高度并输出超高信号；控制器，控制器与车辆高度检测设备连接，控制器接收来自于车辆高度检测设备的超高信号后输出报警信号，且当超出预设高度的车辆驶入桥涵时输出图像采集指令；电子光幕生成设备，电子光幕生成设备与控制器连接，电子光幕生成设备设置在桥涵入口处，接收来自于控制器的报警信号后，在超出预设高度的车辆前方的车道上生成电子光幕，当超出预设高度的车辆驶入桥涵时，电子光幕生成设备生成并发送车辆驶入信号；图像采集设备，图像采集设备与控制器连接，图像采集设备根据图像采集指令采集超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像。
具体的，车辆高度检测设备采用红外对射检测方式对超高车辆进行准确检测，运用灯光音响信号，对超高车辆进行预警，电子光幕生成设备运用光线发射技术发射红外光线，在超高车辆前方形成一片红色显眼光幕，虚拟成“电子隔离墙”，超高车辆司机能明显识别，当车辆驶入桥涵时，电子光幕生成设备发出车辆驶入信号至控制器，控制器发送图像采集信号至图像采集设备，图像采集设备对违章驶入桥涵的超高车辆摄录抓拍取证。
根据示例性的实施方式，基于电子光幕的桥涵防护系统当车辆高度超出桥涵及其防护设施的限制高度时，系统可准确监测并通过声光进行预警提示，通过电子光幕的形式，抑制肇事司机驾车持续前行，从而形成主动防撞机制，避免超高车辆持续前行，导致撞击事故发生，当车辆突破系统的预警机制，发生桥涵及其防护设施的撞击事故时，通过图像采集设备存储的图像查看事故经过，从而提升撞击事故处置监管和事故责任追踪能力，提高桥涵及其防护设施的安全管理水平。
作为可选方案，电子光幕生成设备包括第一红外发射器和第一红外接收器，第一红外发射器和第一红外接收器均与控制器连接，第一红外发射器用于发射多路红外光，第一红外接收器用于接收来自于第一红外发射器的多路红外光并生成车辆驶入信号。
具体的，第一红外接收器来自第一红外发送器的红外光，形成红外的电子光幕，提醒司机车辆超高，不要驶入，驶入电子光幕时，第一红外接收器接收不到来自第一红外发送器的红外光，说明车辆驶入电子光幕后进入桥涵，阻挡第一红外接收器接收红外光。
作为可选方案，控制器将报警信号发送至第一红外发射器，第一红外发射器收到报警信号后发射红外光，第一红外接收器接收来自第一红外发射器的红外光，当第一红外接收器未接收到红外光时，生成车辆驶入信号并将车辆驶入信号发送至控制器，控制器根据车辆驶入信号确定超出预设高度的车辆驶入桥涵。
具体的，控制器发出报警信号至第一红外发射器后，第一红外发射器发出多路红外光，第一红外接收器来自第一红外发送器的红外光，形成红外的电子光幕，提醒司机车辆超高，不要驶入，驶入电子光幕时，第一红外接收器接收不到来自第一红外发送器的红外光，说明车辆驶入电子光幕后进入桥涵，阻挡第一红外接收器接收红外光，第一红外接收器发送车辆驶入信号至控制器。
作为可选方案，控制器接收车辆驶入信号后，发送图像采集指令至图像采集设备，图像采集设备接收图像采集指令后采集超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像，并存储车辆信息及桥涵图像，及将桥涵图像发送至控制器。
具体的，图像采集设备接收到来自控制器的图像采集指令后采集超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像。
作为可选方案，基于电子光幕桥涵防护系统还包括：管理终端，管理终端与控制器连接，控制器将桥涵图像发送至管理终端，管理终端显示桥涵图像。
具体的，超高车辆撞击桥涵及其防护设施的事故信息可及时有效回传至管理终端，管理终端采取应急措施，第一时间处理事故现场，避免因撞击事故衍生的次生事故发生。
对超高车辆驶入立交后的信息处理，还可以通过手机短信息告知相关管理人员。
作为可选方案，车辆高度检测设备包括第二红外发射器和第二红外接收器，第二红外接收器与控制器连接，第二红外发射器用于发射红外光，第二红外接收器接收来自于第二红外发射器的红外光，当第二红外接收器未接收到红外光时，发送超高信号至控制器。
具体的，第二红外接收器接收第二红外发射器的红外光，当第二红外接收器接收不到红外光时，说明车辆超过了预设高度，阻挡第二红外接收器接收红外光。
作为可选方案，桥涵入口处的两侧分别设有第一支柱和第二支柱，第一支柱与桥涵入口的距离小于第二支柱与桥涵入口的距离。
具体的，第一支柱和第二支柱分别用于安装电子光幕生成设备和车辆高度检测设备，第一支柱设置在比较靠近桥涵入口处的位置，第二支柱比第一支柱离桥涵入口处远。
作为可选方案，第一红外发射器固定安装在桥涵入口处一侧的第一支柱上，第一红外接收器固定安装在桥涵入口处另一侧的第一支柱上；第二红外发射器固定安装在桥涵入口处一侧的第二支柱上，第二红外接收器固定安装在桥涵入口处另一侧的第二支柱上。
具体的，第二红外发射器安装在桥涵入口处一侧的第二支柱上，第二红外接收器安装在桥涵入口处另一侧的第二支柱上，第二红外接收器接收第二红外发射器的红外光，当第二红外接收器接收不到红外光时，说明车辆超过了预设高度，阻挡第二红外接收器接收红外光，第二红外接收器发送超高信号至控制器。
第一红外发射器安装在桥涵入口处一侧的第一支柱上，第一红外接收器安装在桥涵入口处另一侧的第一支柱上，控制器发出报警信号至第一红外发射器后，第一红外发射器发出多路红外光，第一红外接收器来自第一红外发送器的红外光，形成红外的电子光幕，提醒司机车辆超高，不要驶入，驶入电子光幕时，第一红外接收器接收不到来自第一红外发送器的红外光，说明车辆驶入电子光幕后进入桥涵，阻挡第一红外接收器接收红外光，第一红外接收器发送车辆驶入信号至控制器。
作为可选方案，车辆高度检测设备设置的高度范围为3.5米至4.5米；电子光幕生成设备设置的高度范围为1.5米至4米。
具体的，根据桥涵的限制高度设置车辆高度检测设备的高度，根据通用货车车辆的高度，设置电子光幕生成设备的高度。
作为可选方案，基于电子光幕的桥涵防护系统还包括：灯光报警设备，灯光报警设备与控制器连接，当灯光报警设备接收来自控制器的报警信号后，执行灯光报警；声音报警设备，声音报警设备与控制器连接，当声音报警设备接收来自控制器的报警信号后，执行声音报警。
具体的，通过声光进行预警提示，提醒司机不要将超高车辆驶入桥涵。
实施例
图1示出了根据本发明的一个实施例的基于电子光幕的桥涵防护系统的结构框图。图2示出了根据本发明的一个实施例的基于电子光幕的桥涵防护系统的安装示意图。图3示出了根据本发明的一个实施例的基于电子光幕的桥涵防护系统的原理图。
结合图1、图2和图3所示，该基于电子光幕的桥涵防护系统，包括：车辆高度检测设备102，车辆高度检测设备102设置在桥涵入口处，用于检测将驶入桥涵的车辆是否超出预设高度并输出超高信号；控制器104，控制器104与车辆高度检测设备102连接，控制器接收来自于车辆高度检测设备102的超高信号后输出报警信号，且当超出预设高度的车辆驶入桥涵时输出图像采集指令；电子光幕生成设备106，电子光幕生成设备106与控制器104连接，电子光幕生成设备106设置在桥涵入口处，接收来自于控制器104的报警信号后，在超出预设高度的车辆前方的车道上生成电子光幕，当超出预设高度的车辆驶入桥涵时，电子光幕生成设备106生成并发送车辆驶入信号；图像采集设备108，图像采集设备108与控制器104连接，图像采集设备108根据图像采集指令采集超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像。
其中，电子光幕生成设备106包括第一红外发射器和第一红外接收器，第一红外发射器和第一红外接收器均与控制器104连接，第一红外发射器用于发射多路红外光，第一红外接收器用于接收来自于第一红外发射器的多路红外光并生成车辆驶入信号。
其中，控制器104将报警信号发送至第一红外发射器，第一红外发射器收到报警信号后发射红外光，第一红外接收器接收来自第一红外发射器的红外光，当第一红外接收器未接收到红外光时，生成车辆驶入信号并将车辆驶入信号发送至控制器104，控制器104根据车辆驶入信号确定超出预设高度的车辆驶入桥涵。
其中，控制器104接收车辆驶入信号后，发送图像采集指令至图像采集设备108，图像采集设备108接收图像采集指令后采集超出预设高度的车辆的车辆信息及桥涵图像，并存储车辆信息及桥涵图像，及将桥涵图像发送至控制器104。
其中，基于电子光幕桥涵防护系统还包括：管理终端，管理终端与控制器104连接，控制器104将桥涵图像发送至管理终端，管理终端显示桥涵图像。
其中，车辆高度检测设备102包括第二红外发射器和第二红外接收器，第二红外接收器与控制器104连接，第二红外发射器用于发射红外光，第二红外接收器接收来自于第二红外发射器的红外光，当第二红外接收器未接收到红外光时，发送超高信号至控制器104。
其中，桥涵入口处的两侧分别设有第一支柱和第二支柱，第一支柱与桥涵入口的距离小于第二支柱与桥涵入口的距离。
其中，第一红外发射器固定安装在桥涵入口处一侧的第一支柱上，第一红外接收器固定安装在桥涵入口处另一侧的第一支柱上；第二红外发射器固定安装在桥涵入口处一侧的第二支柱上，第二红外接收器固定安装在桥涵入口处另一侧的第二支柱上。
其中，车辆高度检测设备设置102的高度范围为3.5米至4.5米；电子光幕生成设备设置106的高度范围为1.5米至4米。
其中，基于电子光幕的桥涵防护系统还包括：灯光报警设备110，灯光报警设备110与控制器104连接，当灯光报警设备110接收来自控制器104 的报警信号后，执行灯光报警；声音报警设备112，声音报警设备112与控制器104连接，当声音报警设备接收来自控制器104的报警信号后，执行声音报警。
在图3中，防护系统提供即时短信报警功能，控制器与GSM通信模块连接，使相关人员能够在第一时间接收到超高车辆的违章通行信息，便于实时掌握桥涵及其防护设施是否有超高通行的车辆，为快速高效启动后续事故处理程序，提供了基础保证。
系统还提供远程网络监控，能有效提高管理效率和质量。当超高车辆进入桥涵及其防护设施时，系统软件可从视频文档中，迅速查找调阅，及时从回放视频中了解车辆违章通过桥涵所造成的后果，便于事故处理，以及快速启动后续清障程序。
系统的取证采用高清设备，无论是白天还是黑夜，违章通行的超高车辆外观及车牌号码，均能清晰抓拍，保障了事后的取证和事故处理需要。
系统采用的电子光幕技术，可全天时全天候工作，不受太阳光线强弱影响，违章司机可以直观的观察到“电子隔离墙”，对违章司机产生较强的威慑作用。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
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