基于云平臺的橋梁主動防撞預警系統設計

摘要：主動防撞系統的實施，是橋梁安全防船撞的保障，可以提前對經過的船舶進行提醒。針對偏離主航道的船舶發出警報信息，對于保護大橋結構的安全，提高橋梁和航道的管理水平和積極的意義。

關鍵詞：主動防撞系統；系統架構設計

1 緒論

近來來，全國的大江大河上的航道橋梁的迅猛發展，同時，由于經濟的發展，大多數航道日益繁忙，船撞橋的事故發生地頻度越來越大，造成的社會經濟損失也成比例增加。如武漢長江大橋自1957年建成以來[1]，大約發生了70起船撞橋事故；南京長江大橋建成自今大約發生了70起船撞橋事故；2007年6月15日，一艘佛山籍運沙船“南桂機035”行航經325國道九江大橋時撞擊九江大橋橋墩[2]，造成325國道九江大橋約200m橋面坍塌，4輛汽車墜江，9人死亡，直接經濟損失達3億元人民幣；由于三峽水位經常變化的特點，萬州長江大橋[35]修建的被動式“拱形自浮式水上升降防撞裝置”，很好的保護了橋梁，避免了日益增大的通航量和水位變化對橋梁造成的安全隱患被動式的防撞系統價格比較昂貴，萬州長江大橋防撞裝置花費2.1億，黃花園大橋防撞裝置花費1800萬；而主動式橋梁防撞系統，一般作為橋梁健康監測的子系統，價格相對適中，并且可以對偏離航道的船只進行預警和報警處理，完全可以起到保護橋梁的作用，大大降低船撞的安全隱患，有很好的社會效益和經濟效益。

2 基于云平臺的系統架構設計

基于云平臺的系統架構設計橋梁防撞系統，大橋預警系統總體架構以云計算技術為基礎，無需用戶構建監控中心，無需購買監控中心物理服務器，無需購買監控中心存儲設備，也無需用戶對監控中心設備進行維護以及對數據進行管理。該系統可作為健康監測系統的一個子系統接入健康監測系統。采用該方案的橋梁防撞智能預警系統，成本低，且具有非常高的靈活性、穩定性和可維護性。

在該架構方案中，采用虛擬機替代物理服務器，每臺虛擬機的IT資源可以靈活定制。可對多座橋梁防撞智能預警系統進行集中管理，分布式控制。借助于云平臺虛擬機IT資源可靈活定制的特性，該架構方案改變了傳統監測系統中多個子系統共享一臺物理服務器的設計思路，而是為每個子系統提供一臺專門的虛擬機服務器，減少各個子系統的耦合關系，保障各子系統運行穩定。這些服務器分別是采集服務器、數據庫服務器、預警服務器、Web服務器和視頻服務器，由此組成了所謂的虛擬監控中心，向用戶提供橋梁防撞智能預警系統服務。橋梁防撞智能預警系統現場系統架構采用現場控制系統云平臺用戶模式，即B（瀏覽器）/S（服務器）模式，現場控制系統選用高檔工業控制計算機主機或專用服務器，布置在各個橋梁控制點，通過光纖或4G信號與云平臺傳輸信息備份數據，云平臺提供用戶賬號，使用者可以在任何地方通過瀏覽器訪問現場控制系統數據，觀看現場設備測量采集的參數及運行狀態，并可以對現場設備實施控制。一般情況下，現場控制系統承擔現場監控系統的設備控制及數據存儲工作，云平臺承擔數據備份工作，當云平臺或網絡系統故障時，現場控制系統應該能獨立控制現場設備工作并儲存數據，網絡故障解除，現場控制系統的數據應該能自動與云平臺同步。現場控制系統一旦發生故障，云平臺應該能檢測到故障信息并通知相關部門進行處理，架構模式原理圖如下圖。

系統架構模式示意圖

中心服務器及現場服務器組成雙備份控制系統，無論中心服務器、還是現場服務器任何一個損壞，都不會影響系統的正常使用及數據安全。

云平臺及現場服務器組成雙備份控制系統，無論云平臺系統、還是現場服務器任何一個損壞，都不會影響系統的正常使用及數據安全。

3 結論

針對偏離主航道的船舶發出警報信息，

對于保護大橋結構的安全，提高橋梁和航道的管理水平和積極的意義。

（1）對大橋過往船舶進行安全預警提示，并給出相應的處置措施。

（2）大橋橋梁防撞智能預警系統總體架構以云計算技術為基礎，無需用戶構建監控中心，無需購買監控中心物理服務器，無需購買監控中心存儲設備，也無需用戶對監控中心設備進行維護以及對數據進行管理，成本低，可維護性高。

（3）通過珠海大橋橋梁防碰撞智能預警系統的示范帶動作用，為珠海全市橋梁科學化運營管養水平的提升提供重要支撐。

參考文獻：

[1]張景程.內河橋梁工程施工期船撞橋主動防御措施研究.武漢理工大學，2010.

[2]九江大橋船撞風險評估與防撞系統方案研究.廣東公路交通.2013.

[3]余葵，劉洋，等.萬州長江公路大橋防撞設施工程通航論證.水運工程，2012.

[4]土君杰，土福敏，趙君黎，等.橋梁船撞研究與工程應用[M]北京：人民交通出版社，2011.

[5]余葵，青潤生，李曉飆，等.水上升降式防撞裝置：中國，200920293771[P].20110406.

項目：交通運輸部交通行業聯合科技攻關項目（項目編號2008-353-344-340）

作者簡介：程呈（1990），男，漢族，四川宜賓市人，碩士研究生在讀，主要研究橋梁防撞與無損檢測方向。