浅述越限报警系统在船闸上的应用

黄涛 皮爱国 屈建

摘要：船闸作为重要的水运通航设施，保障其安全运行显得尤为重要。其中，重载船舶在低水位状态下，较容易触碰闸台，同时为了避免输水阀门开启闸室内泄水时，因船舶在闸台违规停留，导致船舶倾翻事故发生，为此在闸室内安全线处有必要设立检测设备，同时对于可能发生的碰撞闸台现象予以声光报警提示值班人员。

关键词：船闸越限报警、闸台、激光传感器、PLC控制、视频监控

一、越限报警应用背景

船闸作为重要的水运通航设施，保障其安全运行显得尤为重要。在闸室靠近闸门的位置标示有一条安全警戒线。

将闸室区域分为正常区域、安全警戒线、缓冲区域与危险区域。其中，安全警戒线为缓冲区域前方设定的警戒线，利用激光扫描仪，实时检测船舶越线行为，为防撞系统提供智能预警功能；缓冲区域为危险区域前方设定的虚拟区域，为违规闯入船舶的管理提供缓冲时间；危险区域为闸门附近设定的虚拟区域，如闸台位置、闸门位置，在危险时间窗口内，该区域禁止船舶进入。

然而在船闸实际运行过程中，存在以下3方面问题：

（1）船闸安全警戒线大多仅仅依靠界限灯和标识线，船舶无法有效识别；

（2）船舶距离闸门过近，在水流波动较大时容易出现碰撞闸门的情况；

（3）船舶重载下行，在泄水时会出现搁浅闸台的情况。

船舶违规停留示意图

二、当前越限报警检测难点

当前主要越限检测还是人工巡视。人工巡视存在易疲劳，物理标识不易看清，精确度不高，效率低等缺点。

而采用电气控制手段自动检测难点主要有：

复杂天气影响：闸室环境是室外露天的非标准工况，受四季天气情况影响，如雨、雾、雪等因素干扰检测仪表仪器；

随机干扰源多：如飞鸟、水面漂浮物、波浪等反射，其中飞鸟、漂浮物等具有随机、不重复的特点；

水位实时变化：在调度过程中，船舶高度会随着水位变化而变化，检测部位要随水位变动而变动；

三、激光检测与视频分析的对比

	激光检测	视频检测
系统	激光检测器   SICK  LM141	前端摄像机  500W像素高清摄像机
	越限检测控制器  LP-I.BOX	视频分析服务器  DELL PowerEdge R
	数据中心  DELL PowerEdge T	视频分析软件   Lopu船舶检测分析软件
缺点	价格昂贵	易受复杂天气影响，如浓雾，大雪等
优点	精度高、抗干扰强、能应对复杂天气	成本适中，正常情况下检测精度较高

采用 “激光越线检测”的检测方式，完成对潜在船舶危险行为的智能预警。首先，通过激光扫描仪对越过安全警戒线的船舶进行检测，为闸室防撞系统提供智能预警，充分保障闸室安全稳定运行。其次，将控制系统与防撞报警装置进行联动，对目标船舶进行重点监控。

四、与PLC控制系统的对接

为 避免干扰因素影响，越限报警系统与闸阀门的控制系统相对接，当船闸处于不放闸状态时，可以设置系统自动进入休眠状态，当输水阀门开启时，船闸PLC控制系统给出“激活”信号，报警系统开始工作，监控中心与闸室警戒灯将自动报警，并通过广播、显示屏信息发布等方式，提醒该船只立刻停船。同时，监控中心会向闸口值班员发出警戒信息，值班员利用缓冲区域提供的时间现场指挥该船只停船，如果侦测到船舶越限，及时发出声光警告，告知当前值班人员，值班可以及时执行强落阀门等措施，避免船舶搁浅闸台，甚至撞击闸门。

五、与视频监控系统相结合的实现抓拍功能

基 于红外功能的视频辅助分析与联动确认，利用基于卷积神经网络算法，对视频监控抓拍的船舶图片进行特征智能识别，为船闸防撞提供辅助预警功能。当闸室出现警情时，防撞预警系统与视频监控系统实施联动，监控中心能够自动将警情区域的监控画面切换至大屏主画面，以便进行最后的警情确认。对于异常状况，视频可以自动抓拍、保存、播放。

六、结束语

该种越限报警系统利用现在的精度高、抗干扰能力强、能应对各种复杂天气的激光检测技术与，配合船闸PLC控制系统以及视频监控系统，必将为船闸的生产带来更多的安全保障。