桥梁建造于复杂的自然和人为环境中，经受各种外部作用，因此桥梁损毁事故时有发生。为了保障桥梁及桥上行车、行人的安全性，国内外开展了大量的桥梁防撞的研究。桥梁防撞是通过提高桥梁的抗力和增加缓冲装置的方式来保证桥梁在发生船撞事件后具有足够的抗力而不发生倒塌事故，这种方式在一定程度上能够保障桥梁的安全，但也具有以下两点不足：1）不能避免或者减少船撞事故的发生；2）不能保证发生船撞事故后引起的船舶损伤和船员的伤亡，如2007年1月在东海大桥颗珠山斜拉桥发生的船撞事件就导致船舶的沉没。

为了弥补以上两点不足，需要在桥区附近建立桥梁船撞预警系统来 引导船舶的航行，避免或者减少船撞事故的发生。船撞预警系统是通 过监控桥区航道上的船舶，根据船舶的运行状态分析其撞桥的概率和 撞桥的危险性，进而进行预警，通过预警来阻止或避免船撞事故的发 生。目前，主要的防船撞监控系统有船舶交通管理系统（简称VTS）、 船舶自动识别系统（简称AIS）、防船撞视频监控系统等。但VTS和 AIS均需要安装大量而昂贵的设备，系统造价较高。在综合比较VTS、AIS、视频监控的各自特点的基础，我公司提出了基于多点多源视频信息融合的桥梁船撞预警系统。系统将基于多个红外热成像以及可见光视频监控装置获得的视频信息进行船舶的识别，并基于识别的结果进行预警。

     系统采用了多视场的红外热成像仪和可见光完成目标探测，获取 船舶和环境的图像信息，在此基础上，采用图像处理和模式识别等技 术，对图像进行增强、滤波、分割、目标特征参数提取等一系列处理，研究分类、识别、跟踪、融合方法，兼顾处理机的实时性和灵活性，合理分配专用硬件和软件，组成图像处理服务器。监控人员通过远程访问的方式获得船舶的信息和预警状态的信息。同时系统在发生预 警事件后可以通过无线电通信和现场预警方式等两种方式提醒预警船 舶，避免船撞事故的发生。相对于VTS和AIS而言，该系统不需要在船 舶上安装任何装置，具有造价低、船舶识别率高、航道流量统计等功能，同时也可以作为VTS和AIS系统的有力补充。

桥梁防船撞监测预警系统由系统硬件和系统软件两个部分。系统 硬件的功能有：

1）完成监控图像的采集、传输、处理、存储功能；

2）提供实时监控视频、分析结果的显示功能；

3）提供与船舶的声、光、通讯等交流方式。 系统软件的功能有：

1）能够识别监测范围内的船舶大小、位置、航速、方向、航迹、 数量,并对船撞的危险性和可能性进行桥梁防船撞预警评估；

2）在发生预警事件后能够采用声、光、通讯等方式与船舶进行沟 通、报警；

3）基于监测数据对船舶类型、流量、航行轨迹等进行统计。

    系统硬件可分为视频监控设备、视频传输与处理设备、报警装置三个部 分。视频监控设备包含有固定布设的红外热成像系统和转动的可见光视频监 控系统，视频传输与处理设备包括有视频光端机、硬盘录像机、监视器、图 像处理服务器，报警装置主要有VHF电台、高音喇叭、透雾灯等。

系统功能

    24小时不间断监测桥梁上下游一定范围内的船舶，包括在浓雾境况下和夜晚的监测； 能够识别监测范围内的船舶大小、位置、航速、方向、航迹、数量，并具有触发预警功能，能够对闯入限制区域、超速行船、低速行船、强行通航 等行为进行判断，并依据船舶的大小、航速、行驶区域、航向等综合评定后 进行不同级别预警；

在发生预警事件后不仅能够采用声音的方式及时通知监控人员，也能够 采用声、光、通讯等方式与船舶进行沟通、报警；

发生预警事件后，系统能够自动抓拍预警图片，并能够对预警船舶进行 跟踪；

   在积累一定量的数据后，进行船舶瞬态预测预警和主动预警； 在积累一定量的数据后，启动船舶模式自学习功能，对航道内的船舶进

行自动归类和统计。

船舶预警包括有触发预警、短时预测预警和主动预警三个层次。 

触发预警  

   触发预警是一种被动预警方式，其是在船舶发生违规事件后系统发出预警信息，提醒管 理人员采取相应的措施，避免造成重大的损失。其包含有以下几种情况：闯入限制区域、超速行船、低速行船、逆向行船等。

瞬态预测预警 瞬态预测预警是依据船舶当前的航行状态和过去短时间内的航行轨迹来预测船舶短时间内的行为状态和运动位置，依据预测的结果决定是否需要提高当前的预警级别。依据瞬态预 测结果可以保持预警级别和提高预警级别两种结果，当船舶航迹的预测结果中出现船舶进入 危险区域时应该提高预警级别，而当瞬态预测得到的船舶航迹将离开警告区域或者保持在警 告区域内航行时则预警级别不发生改变。

    主动预警 主动预警是通过在桥梁上游一定区域内安装红外及视频监控设备，获得监控区域内船舶的运行轨迹 ，基于Kalman滤波预测船舶的航行轨迹 ， 依据航行轨迹计算发生船撞的概率， 依据船撞概率进行船撞预警。

   桥梁船撞评估 桥梁船撞预警评估需要以及船舶发生撞桥事件的可能性和危险性进行分析，其中船撞 的可能性可以通过上节设置的不同的预警区域进行考虑。桥梁船撞的危险性针对桥梁 而言，其主要与船舶的位置、重量、航速、撞击方向有关。因此当发生预警事件时， 系统将依据发生预警事件的位置、船舶大小、速度、航向等信息获得相应的危险评估 分数，然后再进行加权求和，判别预警级别.

                  --预警事件行为特征权重

并依据计算得到的预警分数采用不同等级的预警制度，并采取不同的预警措施。

预警后处理

单一预警事件处理

发生预警事件后系统能够自动预警并能引导监控人员进行相应的处理。

多预警事件处理

系统在运行过程中可能会同时出现有多艘船舶发生预警行为，如多艘船舶 同时闯入跟踪监测区，此时系统需要 依据不同预警事件的危险性进行分级处理。

预警后处理措施

在发生预警事件后不仅能够采用声音的方式及时通知监控人员，也能够采用声、 光、通讯等方式与船舶进行沟通、报警。

违章证据抓拍

发生预警事件后，系统首先依据发生预 警的船舶所在的位置计算出转动的摄像头转 动的角度和焦距，然后发送指令给云台，云 台驱动摄像头到指定角度后，系统启动自动 拍照功能抓拍预警船舶。