背景

随着我国内河航运事业的迅速发展，由于航道桥梁通航净高有限，天气水文等因素的影响以及船舶驾驶人员的失误，所造成的船只碰撞桥梁的事故屡次出现，严重威胁船舶通行的安全、影响了桥梁的结构安全和运营，带来了巨大经济损失。

船舶碰撞桥梁的原因通常有个三方面：

一是部分早前建设桥梁已无法满足当下船舶的通航需求；

部分桥梁如东莞万江桥、中山沙口大桥、南沙洪奇沥大桥等多修建于 90 年代初期，在当时的社会发展条件下，通航水域内船舶数量少、吨位小，满足通航要求；我国近 30 年的高速发展，船舶数量越来越多，吨位越来越大，当时修建的桥梁面对现实通航宽度和高度要求已经不足，造成了近年来船撞桥毁事故频发。

二是船舶航行受气侯和水文变化的影响和人员违规失误：

对通航孔高度判断失误（金塘桥、东莞万江桥、温州大桥、莲溪大桥被撞）；航线偏离（九江大桥、洪奇沥大桥被撞）；台风、洪水及其它原因等造成的船舶失控等（杭州湾大桥、磨刀门大桥被撞）。

三是航道交通标识设置不当：

通航水域沿线警示设施设置管理不合理或不健全；桥梁通航高度标示、宽度标示、警示标示不规范等。
为避免行船碰撞桥梁的安全事故发生，和有效的提升现状通航等级，实施对河道行船相对桥梁的超限情况、行驶偏航情况以及影响船只通行的水文参数的动态监视、预警防范，成为一项重要的内容。

相关标准

1）《通航海轮桥梁通航标准》（JTJ311-97）

2）《航道整治工程技术规范》（JTJ312-2003）

3）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

4）《内河通航标准》（GB50139-2014）

5）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）

6）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012）

7）《中华人民共和国内河避碰规则(2003)》

8）《结构健康监测系统设计标准》（CECS 333:2012）

9）《建筑与桥梁结构监测技术规范》（GB 50982-2014）

系统功能

综合利用激光扫描技术、机器视觉技术、声光预警技术、物联网及工业互联网技术等，并结合 AIS 技术手段开发对桥梁栈道两侧水域的航行状态进行监测的自动化电子监测预警系统，实施对河道上欲穿行桥梁的行船监测，识别、警示超高行船停行，监测预判行船在临近桥梁航道上航行与桥梁发生碰撞的风险状态和预警，并针对欲碰撞风险状态下对桥墩防碰撞装置等的控制启动。

1）结合船舶出水高度、水文、桥梁当前通航净高，动态识别、分析行船与桥洞高差状态。（限高监测）

2）结合船舶行驶的动态过程、桥梁通航的净宽，动态识别、分析船舶行驶的航道状态。（限航监测）

3）监测水位、流速等水文和环境信息

4）通过大屏显示、声光报警装置等实施与船舶、管理等人员的信息交互，警示航行状态。

5）实施视频影像系统的可视化监管与自动录像拍摄取证存储。

6）建立工业互联网系统，实施专项监管信息的云端大数据管理

系统主要功能有：船舶超高监测预警功能、船舶偏航监测预警功能、水文信息监测功能、航道信息声光警示功能、视频影像录制功能以及监管数据信息管理功能（信息发布功能、软件管理、数据查询及大数据统计功能等）

桥梁防碰撞监测预警系统的主要功能描述如下：

1）船舶超高监测预警功能

在桥梁的上下游方向分别安装布置“桥梁专用防碰撞激光水平扫描装置”“视频摄像装置”，捕捉、采集、分析经过桥梁的船舶是否存在超过桥梁净高的设施状态，如果监测发生船舶出现超高情况，将通过声光警示单元向船舶发出报警信号，【监测采集超高船舶航行到限定桥距时，启动控制桥墩防碰撞装置】。

2）船舶偏航监测预警功能

在桥梁的上下游方向分别安装布置“桥梁专用防碰撞激光垂直扫描装置”，捕捉、采集、分析经过桥梁的船舶是否存在限制的航道越界状况，如果监测发生船舶出现越界航道航行情况，将通过声光警示单元向船舶发出报警信号，【启动控制桥墩防碰撞装置】

3）水文信息监测功能

采用水流流速传感器、水位传感器、能见度传感器、风速风向温度传感器等实施对水流流速、水位高度、能见度、风速、风向、温度、湿度进行数字化信息采集和声光警示单元的数字屏显，程序化判定多种水文、环境条件下的航行条件，并通过声光警示单元向船舶发出提示信号。

4）航道信息声光警示功能

采用大尺寸 LED 显示屏、警示灯报警器（强光探照灯）、电笛报警器等，实现监测系统对船舶人员的警示与信息状态标示。

5）视频影像录制功能

①普通视频监控

系统设置视频监控单元，7×24 小时全天候监视桥区的工作状态，一旦发生船舶碰撞事故，视频监控资料作为一个重要的取证资料。

③通过桥梁航行的自动拍照及短视频功能

船舶进入桥区检测系统监控区域，系统自动进行拍摄照片以及短视频录制，获取船舶航行通过时的图像及视频数据。

6）监管数据信息管理功能（信息发布功能、软件管理、数据查询及大数据统计功能等）

接收监测系统前端数据，实施云端平台系统的信息数字化管理，系统保存异常报警的时间、录像数据，航行船舶的相关信息数据，相关管理人员可实施数据的查阅、统计、分析。

7）AIS 监管数据信息管理功能（扩展）

水域船舶信息系统功能：获取 AIS 数据服务功能，获取船舶信息，关联对应监测采集数据和影像数据的复合叠加。

虚拟航标、船舶功能：获取 AIS 数据服务功能，系统将展现记录航道上的船舶航标位置等信息，以及实现限制航行区域的预警分析功能。

航运监管信息发布功能：系统通过 AIS 短信方式自动向驶入监测水域的船舶发布相关监管信息，如桥梁施工信息、封航信息等。

8）VHF 功能（扩展）

系统通过 VHF 语音警示船舶人员。