基于云平臺(tái)的橋梁主動(dòng)防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：主動(dòng)防撞系統(tǒng)的實(shí)施，是橋梁安全防船撞的保障，可以提前對(duì)經(jīng)過(guò)的船舶進(jìn)行提醒。針對(duì)偏離主航道的船舶發(fā)出警報(bào)信息，對(duì)于保護(hù)大橋結(jié)構(gòu)的安全，提高橋梁和航道的管理水平和積極的意義。

關(guān)鍵詞：主動(dòng)防撞系統(tǒng)；系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1 緒論

近來(lái)來(lái)，全國(guó)的大江大河上的航道橋梁的迅猛發(fā)展，同時(shí)，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大多數(shù)航道日益繁忙，船撞橋的事故發(fā)生地頻度越來(lái)越大，造成的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失也成比例增加。如武漢長(zhǎng)江大橋自1957年建成以來(lái)[1]，大約發(fā)生了70起船撞橋事故；南京長(zhǎng)江大橋建成自今大約發(fā)生了70起船撞橋事故；2007年6月15日，一艘佛山籍運(yùn)沙船“南桂機(jī)035”行航經(jīng)325國(guó)道九江大橋時(shí)撞擊九江大橋橋墩[2]，造成325國(guó)道九江大橋約200m橋面坍塌，4輛汽車墜江，9人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3億元人民幣；由于三峽水位經(jīng)常變化的特點(diǎn)，萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋[35]修建的被動(dòng)式“拱形自浮式水上升降防撞裝置”，很好的保護(hù)了橋梁，避免了日益增大的通航量和水位變化對(duì)橋梁造成的安全隱患被動(dòng)式的防撞系統(tǒng)價(jià)格比較昂貴，萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋防撞裝置花費(fèi)2.1億，黃花園大橋防撞裝置花費(fèi)1800萬(wàn)；而主動(dòng)式橋梁防撞系統(tǒng)，一般作為橋梁健康監(jiān)測(cè)的子系統(tǒng)，價(jià)格相對(duì)適中，并且可以對(duì)偏離航道的船只進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警處理，完全可以起到保護(hù)橋梁的作用，大大降低船撞的安全隱患，有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 基于云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)橋梁防撞系統(tǒng)，大橋預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，無(wú)需用戶構(gòu)建監(jiān)控中心，無(wú)需購(gòu)買監(jiān)控中心物理服務(wù)器，無(wú)需購(gòu)買監(jiān)控中心存儲(chǔ)設(shè)備，也無(wú)需用戶對(duì)監(jiān)控中心設(shè)備進(jìn)行維護(hù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。該系統(tǒng)可作為健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)接入健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。采用該方案的橋梁防撞智能預(yù)警系統(tǒng)，成本低，且具有非常高的靈活性、穩(wěn)定性和可維護(hù)性。

在該架構(gòu)方案中，采用虛擬機(jī)替代物理服務(wù)器，每臺(tái)虛擬機(jī)的IT資源可以靈活定制?？蓪?duì)多座橋梁防撞智能預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，分布式控制。借助于云平臺(tái)虛擬機(jī)IT資源可靈活定制的特性，該架構(gòu)方案改變了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中多個(gè)子系統(tǒng)共享一臺(tái)物理服務(wù)器的設(shè)計(jì)思路，而是為每個(gè)子系統(tǒng)提供一臺(tái)專門的虛擬機(jī)服務(wù)器，減少各個(gè)子系統(tǒng)的耦合關(guān)系，保障各子系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。這些服務(wù)器分別是采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、預(yù)警服務(wù)器、Web服務(wù)器和視頻服務(wù)器，由此組成了所謂的虛擬監(jiān)控中心，向用戶提供橋梁防撞智能預(yù)警系統(tǒng)服務(wù)。橋梁防撞智能預(yù)警系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)架構(gòu)采用現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)云平臺(tái)用戶模式，即B（瀏覽器）/S（服務(wù)器）模式，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)選用高檔工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主機(jī)或?qū)Ｓ梅?wù)器，布置在各個(gè)橋梁控制點(diǎn)，通過(guò)光纖或4G信號(hào)與云平臺(tái)傳輸信息備份數(shù)據(jù)，云平臺(tái)提供用戶賬號(hào)，使用者可以在任何地方通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，觀看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備測(cè)量采集的參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)施控制。一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)承擔(dān)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，云平臺(tái)承擔(dān)數(shù)據(jù)備份工作，當(dāng)云平臺(tái)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)應(yīng)該能獨(dú)立控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)故障解除，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)該能自動(dòng)與云平臺(tái)同步?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，云平臺(tái)應(yīng)該能檢測(cè)到故障信息并通知相關(guān)部門進(jìn)行處理，架構(gòu)模式原理圖如下圖。

系統(tǒng)架構(gòu)模式示意圖

中心服務(wù)器及現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器組成雙備份控制系統(tǒng)，無(wú)論中心服務(wù)器、還是現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器任何一個(gè)損壞，都不會(huì)影響系統(tǒng)的正常使用及數(shù)據(jù)安全。

云平臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器組成雙備份控制系統(tǒng)，無(wú)論云平臺(tái)系統(tǒng)、還是現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器任何一個(gè)損壞，都不會(huì)影響系統(tǒng)的正常使用及數(shù)據(jù)安全。

3 結(jié)論

針對(duì)偏離主航道的船舶發(fā)出警報(bào)信息，

對(duì)于保護(hù)大橋結(jié)構(gòu)的安全，提高橋梁和航道的管理水平和積極的意義。

（1）對(duì)大橋過(guò)往船舶進(jìn)行安全預(yù)警提示，并給出相應(yīng)的處置措施。

（2）大橋橋梁防撞智能預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，無(wú)需用戶構(gòu)建監(jiān)控中心，無(wú)需購(gòu)買監(jiān)控中心物理服務(wù)器，無(wú)需購(gòu)買監(jiān)控中心存儲(chǔ)設(shè)備，也無(wú)需用戶對(duì)監(jiān)控中心設(shè)備進(jìn)行維護(hù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，成本低，可維護(hù)性高。

（3）通過(guò)珠海大橋橋梁防碰撞智能預(yù)警系統(tǒng)的示范帶動(dòng)作用，為珠海全市橋梁科學(xué)化運(yùn)營(yíng)管養(yǎng)水平的提升提供重要支撐。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目：交通運(yùn)輸部交通行業(yè)聯(lián)合科技攻關(guān)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)2008-353-344-340）

作者簡(jiǎn)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(wú)損檢測(cè)方向。