基于云平台的桥梁主动防撞预警系统设计

摘要：主动防撞系统的实施，是桥梁安全防船撞的保障，可以提前对经过的船舶进行提醒。针对偏离主航道的船舶发出警报信息，对于保护大桥结构的安全，提高桥梁和航道的管理水平和积极的意义。

关键词：主动防撞系统；系统架构设计

1 绪论

近来来，全国的大江大河上的航道桥梁的迅猛发展，同时，由于经济的发展，大多数航道日益繁忙，船撞桥的事故发生地频度越来越大，造成的社会经济损失也成比例增加。如武汉长江大桥自1957年建成以来[1]，大约发生了70起船撞桥事故；南京长江大桥建成自今大约发生了70起船撞桥事故；2007年6月15日，一艘佛山籍运沙船“南桂机035”行航经325国道九江大桥时撞击九江大桥桥墩[2]，造成325国道九江大桥约200m桥面坍塌，4辆汽车坠江，9人死亡，直接经济损失达3亿元人民币；由于三峡水位经常变化的特点，万州长江大桥[35]修建的被动式“拱形自浮式水上升降防撞装置”，很好的保护了桥梁，避免了日益增大的通航量和水位变化对桥梁造成的安全隐患被动式的防撞系统价格比较昂贵，万州长江大桥防撞装置花费2.1亿，黄花园大桥防撞装置花费1800万；而主动式桥梁防撞系统，一般作为桥梁健康监测的子系统，价格相对适中，并且可以对偏离航道的船只进行预警和报警处理，完全可以起到保护桥梁的作用，大大降低船撞的安全隐患，有很好的社会效益和经济效益。

2 基于云平台的系统架构设计

基于云平台的系统架构设计桥梁防撞系统，大桥预警系统总体架构以云计算技术为基础，无需用户构建监控中心，无需购买监控中心物理服务器，无需购买监控中心存储设备，也无需用户对监控中心设备进行维护以及对数据进行管理。该系统可作为健康监测系统的一个子系统接入健康监测系统。采用该方案的桥梁防撞智能预警系统，成本低，且具有非常高的灵活性、稳定性和可维护性。

在该架构方案中，采用虚拟机替代物理服务器，每台虚拟机的IT资源可以灵活定制。可对多座桥梁防撞智能预警系统进行集中管理，分布式控制。借助于云平台虚拟机IT资源可灵活定制的特性，该架构方案改变了传统监测系统中多个子系统共享一台物理服务器的设计思路，而是为每个子系统提供一台专门的虚拟机服务器，减少各个子系统的耦合关系，保障各子系统运行稳定。这些服务器分别是采集服务器、数据库服务器、预警服务器、Web服务器和视频服务器，由此组成了所谓的虚拟监控中心，向用户提供桥梁防撞智能预警系统服务。桥梁防撞智能预警系统现场系统架构采用现场控制系统云平台用户模式，即B（浏览器）/S（服务器）模式，现场控制系统选用高档工业控制计算机主机或专用服务器，布置在各个桥梁控制点，通过光纤或4G信号与云平台传输信息备份数据，云平台提供用户账号，使用者可以在任何地方通过浏览器访问现场控制系统数据，观看现场设备测量采集的参数及运行状态，并可以對现场设备实施控制。一般情况下，现场控制系统承担现场监控系统的设备控制及数据存储工作，云平台承担数据备份工作，当云平台或网络系统故障时，现场控制系统应该能独立控制现场设备工作并储存数据，网络故障解除，现场控制系统的数据应该能自动与云平台同步。现场控制系统一旦发生故障，云平台应该能检测到故障信息并通知相关部门进行处理，架构模式原理图如下图。

系统架构模式示意图

中心服务器及现场服务器组成双备份控制系统，无论中心服务器、还是现场服务器任何一个损坏，都不会影响系统的正常使用及数据安全。

云平台及现场服务器组成双备份控制系统，无论云平台系统、还是现场服务器任何一个损坏，都不会影响系统的正常使用及数据安全。

3 结论

针对偏离主航道的船舶发出警报信息，

对于保护大桥结构的安全，提高桥梁和航道的管理水平和积极的意义。

（1）对大桥过往船舶进行安全预警提示，并给出相应的处置措施。

（2）大桥桥梁防撞智能预警系统总体架构以云计算技术为基础，无需用户构建监控中心，无需购买监控中心物理服务器，无需购买监控中心存储设备，也无需用户对监控中心设备进行维护以及对数据进行管理，成本低，可维护性高。

（3）通过珠海大桥桥梁防碰撞智能预警系统的示范带动作用，为珠海全市桥梁科学化运营管养水平的提升提供重要支撑。

参考文献：

[1]张景程.内河桥梁工程施工期船撞桥主动防御措施研究.武汉理工大学，2010.

[2]九江大桥船撞风险评估与防撞系统方案研究.广东公路交通.2013.

[3]余葵，刘洋，等.万州长江公路大桥防撞设施工程通航论证.水运工程，2012.

[4]土君杰，土福敏，赵君黎，等.桥梁船撞研究与工程应用[M]北京：人民交通出版社，2011.

[5]余葵，青润生，李晓飙，等.水上升降式防撞装置：中国，200920293771[P].20110406.

项目：交通运输部交通行业联合科技攻关项目（项目编号2008-353-344-340）

作者简介：程呈（1990），男，汉族，四川宜宾市人，硕士研究生在读，主要研究桥梁防撞与无损检测方向。