本實(shí)用新型涉及橋墩安全防護(hù)領(lǐng)域，具體是一種橋墩安全防護(hù)區(qū)域智能探測(cè)船舶駛?cè)雸?bào)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

長江、黃河及河流等架設(shè)的橋梁，其橋墩極易被違規(guī)行駛的船舶碰撞。當(dāng)橋墩發(fā)生碰撞而船主開船逃逸后，橋梁管理部門又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞時(shí)，無法及時(shí)對(duì)碰撞的橋墩進(jìn)行安全評(píng)估，致使大橋帶著隱患運(yùn)行，非常危險(xiǎn)。為了確保大橋的安全，在橋墩的四周保護(hù)區(qū)域(保護(hù)區(qū)域的范圍大小，視大橋性質(zhì)確定)內(nèi)是禁止船舶駛?cè)氲?船舶駛?cè)氡Ｗo(hù)區(qū)域內(nèi)時(shí)，極有可能發(fā)生碰撞，視為安全隱患)，以避免發(fā)生碰撞事故的發(fā)生。但是仍有很多船舶駛?cè)霕蚨瞻踩雷o(hù)區(qū)域內(nèi)，且橋梁管理部門無法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種橋墩安全防護(hù)區(qū)域智能探測(cè)船舶駛?cè)雸?bào)警系統(tǒng)，對(duì)駛?cè)霕蚨瞻踩雷o(hù)區(qū)域的船舶實(shí)時(shí)探測(cè)并及時(shí)向大橋管理部門報(bào)警。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

橋墩安全防護(hù)區(qū)域智能探測(cè)船舶駛?cè)雸?bào)警系統(tǒng)，包括有依次連接的安裝在橋墩的承臺(tái)面上且朝向水面的船舶探測(cè)傳感器、信號(hào)處理電路、中央處理器和報(bào)警器；所述的船舶探測(cè)傳感器選用大功率超聲波傳感器，包括有發(fā)射單元和接收單元；所述的信號(hào)處理電路包括有與發(fā)射單元連接的發(fā)射控制單元、與接收單元連接的信號(hào)提取單元，所述的發(fā)射控制單元和信號(hào)提取單元均與中央處理器連接；所述的中央處理器通過檢測(cè)信號(hào)輸出控制單元與報(bào)警器連接。

所述的大功率超聲波傳感器包括有依次連接的振蕩器和前置濾波器，通過后置濾波器與前置濾波器連接的發(fā)射單元，通過混頻器與前置濾波器連接的接收單元。

所述的發(fā)射控制單元包括有三極管Q3、三極管Q5、三極管Q4、三極管Q8、場效應(yīng)晶體管Q2、雙向穩(wěn)壓管D3、多個(gè)電阻和電容，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD經(jīng)過電阻R14與三極管Q3的基極連接，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD依次經(jīng)過電阻R14、電阻17接地，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD經(jīng)過電阻R24與三極管Q5的基極連接，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD依次經(jīng)過電阻R24、電阻R26接地，三極管Q3的發(fā)射極、三極管Q5的發(fā)射極均接地，三極管Q3的集電極與場效應(yīng)晶體管Q2的柵極連接，三極管Q3的集電極通過電阻R6與場效應(yīng)晶體管Q2的源極連接，且場效應(yīng)晶體管Q2的源極與供電電壓輸入端VCC連接，供電電壓輸入端VCC分別通過電容C4、電容C5接地，供電電壓輸入端VCC通過電阻R12與三極管Q5的集電極連接，供電電壓輸入端VCC依次通過電阻R12、電阻R16后分別與三極管Q4的基極、三極管Q8的基極連接，供電電壓輸入端VCC依次通過電阻R12、電阻R16、電阻R25后分別與三極管Q4的發(fā)射極、三極管Q8的發(fā)射極、雙向穩(wěn)壓管D3的一端連接，三極管Q4的集電極、三極管Q8的集電極、雙向穩(wěn)壓管D3的另一端均與供電電壓輸入端VCC連接。

所述的信號(hào)提取單元包括有四運(yùn)算放大器U1、三極管Q1、穩(wěn)壓管D1、穩(wěn)壓管D2、多個(gè)電阻和電容，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端和加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端連接有電阻R13，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端通過電阻R7、電阻R11接地，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端依次通過電阻R7、電阻R8、電阻R9接地，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R23接地，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端依次通過電阻R7、電阻R8與四運(yùn)算放大器U1的引腳5連接，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R19與四運(yùn)算放大器U1的引腳6連接，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R19、并聯(lián)的電容C8和電阻R21后與四運(yùn)算放大器U1的引腳7連接，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R19、并聯(lián)的電容C8和電阻R21、電容C11、電阻R27、并聯(lián)的電容C10和電阻R22后分別與四運(yùn)算放大器U1的引腳8、引腳9連接，四運(yùn)算放大器U1的引腳4連接供電電壓輸入端VCC，四運(yùn)算放大器U1的引腳11接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳10和引腳12通過并聯(lián)的電容C9、電阻R20后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳10和引腳12均通過電阻R15連接供電電壓輸入端VCC，四運(yùn)算放大器U1的引腳8通過依次通過并聯(lián)的電容C10和電阻R22、電容C12、電阻R28、并聯(lián)的電容C7和電阻R10、電容C6、反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳13依次通過并聯(lián)的電容C7和電阻R10、電容C6、反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳14依次通過電容C6、反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳3通過反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳2通過電容C13接地，且四運(yùn)算放大器U1的引腳2依次通過電阻R4、電阻R3接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳2通過電阻R5連接供電電壓輸入端VCC，四運(yùn)算放大器U1的引腳依次通過電阻R1、電阻R2接地，且四運(yùn)算放大器U1的引腳通過電阻R1與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極輸出控制信號(hào)LD-CPU-RXD。

所述的檢測(cè)信號(hào)輸出控制單元包括有運(yùn)算放大器IC、施密特觸發(fā)器U1A、二極管VD1、三極管VT1、多個(gè)電阻和電容，檢測(cè)信號(hào)輸入端A依次通過電阻R32、可變電阻RT2、電阻R34與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端A依次通過可變電阻RT1、電阻R31、電阻R33與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，且測(cè)信號(hào)輸入端A直接與運(yùn)算放大器IC的反向輸入端連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端B依次通過電阻R34、可變電阻RT2與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端B通過電阻電阻R33與運(yùn)算放大器IC的反向輸入端連接，且檢測(cè)信號(hào)輸入端B直接與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，運(yùn)算放大器IC的輸出端通過施密特觸發(fā)器U1A、電阻R35、電阻R36、電阻R37與三極管VT1的基極連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端B依次通過電阻R34、可變電阻RT2、電容C1、二極管VD1、電阻R35、施密特觸發(fā)器U1A與運(yùn)算放大器IC的輸出端連接，運(yùn)算放大器IC的同向輸入端、三極管VT1的發(fā)射極均接地，運(yùn)算放大器IC的反向輸入端通過電容C2接地，且運(yùn)算放大器IC的反向輸入端直接與供電電壓輸入端VCC連接。

所述的橋墩的承臺(tái)面上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸式水平支架，所述的轉(zhuǎn)軸式水平支架包括有固定于橋墩承臺(tái)面上的轉(zhuǎn)軸和水平轉(zhuǎn)桿，水平轉(zhuǎn)桿的內(nèi)端與轉(zhuǎn)軸固定連接，外端上固定有所述的船舶探測(cè)傳感器。

本實(shí)用新型的原理：

本實(shí)用新型的船舶探測(cè)傳感器對(duì)進(jìn)入橋墩安全防護(hù)區(qū)域的船舶進(jìn)行探測(cè)并報(bào)警。根據(jù)橋墩承臺(tái)面的高度和水位的變化情況，水位的高度會(huì)有變化，但水位的升降是緩慢的，水位不會(huì)在幾秒內(nèi)突然升高或降低2米以上，也就是說測(cè)量的水位高度不會(huì)突變，當(dāng)船舶探測(cè)傳感器探測(cè)水位的高度差相對(duì)值突然大于3米時(shí)，而且連接有2秒以上的探測(cè)信號(hào)差時(shí)，可以確認(rèn)是船舶，系統(tǒng)立即啟動(dòng)報(bào)警。即船舶探測(cè)傳感器只要探測(cè)到物體滿足以下兩個(gè)條件:1.探測(cè)突變的高差大于3米(江河的波浪高度不會(huì)大于3m)，連續(xù)超過3米的高度差時(shí)間大于2秒時(shí)(飛鳥等飛過傳感器探測(cè)區(qū)域的時(shí)間小于2秒，而且面積小于船舶)，就可以確認(rèn)是船舶駛?cè)氡Ｗo(hù)區(qū)域。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型的船舶探測(cè)傳感器選用大功率超聲波傳感器，測(cè)量準(zhǔn)確度高，性能穩(wěn)定，具有抗干擾、耐高低溫和抗高濕度的優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型發(fā)射單元的發(fā)射信號(hào)首先通過發(fā)射控制單元的功率放大處理，從而增大了發(fā)射的距離，反射回的信號(hào)量變大，接收單元接收的信號(hào)中特征信號(hào)更容易提取，抗干擾能力更強(qiáng)；本實(shí)用新型接收單元接收的信號(hào)通過信號(hào)提取單元的濾波、放大、整形、信號(hào)跟隨和倒相位處理后進(jìn)入中央處理器進(jìn)行計(jì)算分析，保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性；本實(shí)用新型的檢測(cè)信號(hào)輸出控制單元實(shí)現(xiàn)報(bào)警器的快速啟動(dòng)和報(bào)警。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。

圖2是本實(shí)用新型大功率超聲波傳感器的原理框圖。

圖3是本實(shí)用新型射控制單元的電路圖。

圖4是本實(shí)用新型信號(hào)提取單元的電路圖。

圖5是本實(shí)用新型檢測(cè)信號(hào)輸出控制單元的電路圖。

圖6是本實(shí)用新型大功率超聲波傳感器的安裝結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

見圖1，橋墩安全防護(hù)區(qū)域智能探測(cè)船舶駛?cè)雸?bào)警系統(tǒng)，包括有依次連接的安裝在橋墩的承臺(tái)面上且朝向水面的船舶探測(cè)傳感器1、信號(hào)處理電路、中央處理器3和報(bào)警器4；船舶探測(cè)傳感器1選用大功率超聲波傳感器，包括有發(fā)射單元11和接收單元12；信號(hào)處理電路包括有與發(fā)射單元連接的發(fā)射控制單元21、與接收單元12連接的信號(hào)提取單元22，發(fā)射控制單元21和信號(hào)提取單元22均與中央處理器3連接；中央處理器3通過檢測(cè)信號(hào)輸出控制單元5與報(bào)警器4連接。

見圖2，大功率超聲波傳感器包括有依次連接的振蕩器13和前置濾波器14，通過后置濾波器15與前置濾波器14連接的發(fā)射單元11，通過混頻器16與前置濾波器14連接的接收單元12。

振蕩器13的調(diào)制信號(hào)經(jīng)前置濾波器14后，分別送入發(fā)射單元11和接收單元12，其中送入接收單元12的信號(hào)經(jīng)過混頻器16得出反饋振蕩系統(tǒng)頻率與諧振器參考頻率之間的差頻，從而將接收到的信號(hào)分離出由輸出端送到信號(hào)提取單元22進(jìn)行處理。

見圖3，發(fā)射控制單元包括有三極管Q3、三極管Q5、三極管Q4、三極管Q8、場效應(yīng)晶體管Q2、雙向穩(wěn)壓管D3、多個(gè)電阻和電容，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD經(jīng)過電阻R14與三極管Q3的基極連接，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD依次經(jīng)過電阻R14、電阻17接地，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD經(jīng)過電阻R24與三極管Q5的基極連接，中央處理器發(fā)射的信號(hào)LD-CPU-TXD依次經(jīng)過電阻R24、電阻R26接地，三極管Q3的發(fā)射極、三極管Q5的發(fā)射極均接地，三極管Q3的集電極與場效應(yīng)晶體管Q2的柵極連接，三極管Q3的集電極通過電阻R6與場效應(yīng)晶體管Q2的源極連接，且場效應(yīng)晶體管Q2的源極與供電電壓輸入端VCC連接，供電電壓輸入端VCC分別通過電容C4、電容C5接地，供電電壓輸入端VCC通過電阻R12與三極管Q5的集電極連接，供電電壓輸入端VCC依次通過電阻R12、電阻R16后分別與三極管Q4的基極、三極管Q8的基極連接，供電電壓輸入端VCC依次通過電阻R12、電阻R16、電阻R25后分別與三極管Q4的發(fā)射極、三極管Q8的發(fā)射極、雙向穩(wěn)壓管D3的一端連接，三極管Q4的集電極、三極管Q8的集電極、雙向穩(wěn)壓管D3的另一端均與供電電壓輸入端VCC連接。

CPU單元發(fā)射的信號(hào)信號(hào)LD-CPU-TXD控制三極管Q3和Q5；三極管Q3導(dǎo)通時(shí)，三極管Q5導(dǎo)通，場效應(yīng)晶體管Q2導(dǎo)通，Q4和Q8截止；MOS管Q2導(dǎo)通時(shí)，供電電壓輸入端VCC通過場效應(yīng)晶體管Q2給Q4、Q8供電，同時(shí)加大了功率的特殊波形就在LD-BUSV+、LD-BUSV-上體現(xiàn)。

見圖4，信號(hào)提取單元包括有四運(yùn)算放大器U1、三極管Q1、穩(wěn)壓管D1、穩(wěn)壓管D2、多個(gè)電阻和電容，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端和加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端連接有電阻R13，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端通過電阻R7、電阻R11接地，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端依次通過電阻R7、電阻R8、電阻R9接地，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R23接地，加載信號(hào)LD-BUSV+輸入端依次通過電阻R7、電阻R8與四運(yùn)算放大器U1的引腳5連接，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R19與四運(yùn)算放大器U1的引腳6連接，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R19、并聯(lián)的電容C8和電阻R21后與四運(yùn)算放大器U1的引腳7連接，加載信號(hào)LD-BUSV-輸入端依次通過電阻R18、電阻R19、并聯(lián)的電容C8和電阻R21、電容C11、電阻R27、并聯(lián)的電容C10和電阻R22后分別與四運(yùn)算放大器U1的引腳8、引腳9連接，四運(yùn)算放大器U1的引腳4連接供電電壓輸入端VCC，四運(yùn)算放大器U1的引腳11接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳10和引腳12通過并聯(lián)的電容C9、電阻R20后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳10和引腳12均通過電阻R15連接供電電壓輸入端VCC，四運(yùn)算放大器U1的引腳8通過依次通過并聯(lián)的電容C10和電阻R22、電容C12、電阻R28、并聯(lián)的電容C7和電阻R10、電容C6、反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳13依次通過并聯(lián)的電容C7和電阻R10、電容C6、反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳14依次通過電容C6、反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳3通過反向并聯(lián)的穩(wěn)壓管D1和穩(wěn)壓管D2后接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳2通過電容C13接地，且四運(yùn)算放大器U1的引腳2依次通過電阻R4、電阻R3接地，四運(yùn)算放大器U1的引腳2通過電阻R5連接供電電壓輸入端VCC，四運(yùn)算放大器U1的引腳依次通過電阻R1、電阻R2接地，且四運(yùn)算放大器U1的引腳通過電阻R1與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極輸出控制信號(hào)LD-CPU-RXD。

LD-BUSV+、LD-BUSV-為加載信號(hào)，經(jīng)電阻R7、R8、R9和R18、R19、R23電阻網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整及濾波處理，信號(hào)已經(jīng)成為整理過的信號(hào)，然后再經(jīng)經(jīng)四運(yùn)算放大器U1第一次放大，進(jìn)一步調(diào)整信號(hào)輻值、并濾去雜波；輸出信號(hào)在經(jīng)四運(yùn)算放大器U1的比較，除去尖脈沖引起的誤信號(hào)；最后再經(jīng)過四運(yùn)算放大器U1的第三、第四級(jí)的信號(hào)跟隨及倒相位處理從而的到可以作為控制信號(hào)使用的輸出控制信號(hào)LD-CPU-RXD。

見圖5，檢測(cè)信號(hào)輸出控制單元包括有運(yùn)算放大器IC、施密特觸發(fā)器U1A、二極管VD1、三極管VT1、多個(gè)電阻和電容，檢測(cè)信號(hào)輸入端A依次通過電阻R32、可變電阻RT2、電阻R34與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端A依次通過可變電阻RT1、電阻R31、電阻R33與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，且測(cè)信號(hào)輸入端A直接與運(yùn)算放大器IC的反向輸入端連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端B依次通過電阻R34、可變電阻RT2與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端B通過電阻電阻R33與運(yùn)算放大器IC的反向輸入端連接，且檢測(cè)信號(hào)輸入端B直接與運(yùn)算放大器IC的同向輸入端連接，運(yùn)算放大器IC的輸出端通過施密特觸發(fā)器U1A、電阻R35、電阻R36、電阻R37與三極管VT1的基極連接，檢測(cè)信號(hào)輸入端B依次通過電阻R34、可變電阻RT2、電容C1、二極管VD1、電阻R35、施密特觸發(fā)器U1A與運(yùn)算放大器IC的輸出端連接，運(yùn)算放大器IC的同向輸入端、三極管VT1的發(fā)射極均接地，運(yùn)算放大器IC的反向輸入端通過電容C2接地，且運(yùn)算放大器IC的反向輸入端直接與供電電壓輸入端VCC連接。

在水位正常狀態(tài)下，A、B檢測(cè)輸入信號(hào)閥值低于翻轉(zhuǎn)值，運(yùn)算放大器IC處于相對(duì)平衡狀態(tài)。A電壓小于B電壓，運(yùn)算放大器IC輸出為高電平，裝置處于靜態(tài)守候狀態(tài)。當(dāng)水位突然發(fā)生變化時(shí)，超過設(shè)定的2米變化量，B電壓下降到A以下，運(yùn)算放大器IC的輸出電平P由高變低，通過電阻R5向電容C1充電，約3S后(這個(gè)延時(shí)主要作用是抗干擾)，三極管VT1導(dǎo)通，C端輸出信號(hào)給報(bào)警器報(bào)警；其中，水位高度差閾值的設(shè)置由R1和R4決定。

見圖6，橋墩的承臺(tái)面上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸式水平支架，,轉(zhuǎn)軸式水平支架包括有固定于橋墩承臺(tái)面6上的轉(zhuǎn)軸7和水平轉(zhuǎn)桿8，水平轉(zhuǎn)桿8的內(nèi)端與轉(zhuǎn)軸7固定連接，外端上固定有船舶探測(cè)傳感器1；圖6中的虛線區(qū)域?yàn)榇疤綔y(cè)傳感器1的探測(cè)區(qū)域。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。