崇禮滑雪場(chǎng)安全狀況調(diào)查與對(duì)策研究

□ 閆磊磊 杜鵬（河北建筑工程學(xué)院 河北 張家口 075024）

1、前言

1988年，張家口在崇禮縣建立起華北地區(qū)第一家滑雪場(chǎng)，經(jīng)過(guò)二十幾年的發(fā)展，崇禮已經(jīng)建成萬(wàn)龍、翠云山、長(zhǎng)城嶺、多樂(lè)美地、塞北等滑雪場(chǎng)，多次承辦國(guó)際滑雪系列賽，已成為國(guó)家訓(xùn)練基地。北京市和河北省張家口市已正式向世界奧委會(huì)提出了申辦2022年冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)，張家口崇禮縣將承辦所有雪上項(xiàng)目的比賽。但是崇禮滑雪場(chǎng)的發(fā)展歷史比較短，發(fā)展較快，在安全保障方面缺少硬、軟件方面的建設(shè)。近些年來(lái)，滑雪場(chǎng)安全事故時(shí)有發(fā)生，滑雪場(chǎng)的安全是不容忽視的關(guān)鍵問(wèn)題，滑雪場(chǎng)的安全不僅關(guān)系到者的人身安全，更反映了一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)水平及科技發(fā)展水平。因此滑雪場(chǎng)的安全問(wèn)題必須引起足夠重視。本項(xiàng)目采用資料分析和實(shí)際調(diào)查相結(jié)合的方法，對(duì)崇禮滑雪場(chǎng)安全服務(wù)人員、雪場(chǎng)管理、雪場(chǎng)硬件設(shè)施、安全信息發(fā)布等幾個(gè)方面的安全管理情況進(jìn)行的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，從而利用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)和RFID技術(shù)，構(gòu)建出崇禮滑雪場(chǎng)傳感網(wǎng)安全防范預(yù)警機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)滑雪場(chǎng)的設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，強(qiáng)化設(shè)備的日常保養(yǎng)和維護(hù)，規(guī)范滑雪器材的使用，從而對(duì)雪場(chǎng)的信息化管理，提供更多的安全信息。完善滑雪場(chǎng)的安全設(shè)施，減少和防止滑雪傷害，提高滑雪場(chǎng)的安全管理。為成功申辦2022年冬奧會(huì)奠定基礎(chǔ)。

2、崇禮滑雪場(chǎng)安全狀況

2.1、崇禮滑雪場(chǎng)安全服務(wù)人員情況

雪場(chǎng)的安全服務(wù)人員主要負(fù)責(zé)向滑雪者普及滑雪知識(shí)、教授滑雪技術(shù)、滑雪者提供咨詢服務(wù)。而最重要的是，他們可以監(jiān)督滑雪者的滑行狀態(tài)，提醒滑雪者做好安全防護(hù)措施，保證滑雪者人身安全。但是因?yàn)槌缍Y滑雪場(chǎng)地處張家口市縣區(qū)，從業(yè)者大都是附近農(nóng)民，大部分沒(méi)有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，所以安全服務(wù)狀況亟待提高。

2.2、安全信息發(fā)布

滑雪場(chǎng)常見(jiàn)的提供安全信息的方式是雪場(chǎng)地圖，崇禮滑雪場(chǎng)的雪場(chǎng)地圖一般是靜態(tài)的主要標(biāo)注了雪場(chǎng)內(nèi)建筑的分布、區(qū)域的劃分、雪道和纜車的分布情況，但是當(dāng)天的天氣、溫度、雪質(zhì)、一條雪道上的滑雪者，這些都不能及時(shí)的進(jìn)行顯示，因此急需利用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)來(lái)制成同步的動(dòng)態(tài)顯示地圖。

2.3、雪場(chǎng)場(chǎng)地器材設(shè)施

滑雪者應(yīng)該根據(jù)自己的身高、體重、年齡、性別、滑雪技術(shù)水平、滑雪道類型、雪道格局和表面場(chǎng)地狀況如寬度、長(zhǎng)度、坡度、梯度、落差等因素選擇適合自己的滑雪器材，但是崇禮滑雪場(chǎng)的大部分滑雪器材是從國(guó)外購(gòu)入的二手器材，因此滑雪板長(zhǎng)度、固定器、鞋號(hào)、安全閾值等設(shè)定不會(huì)適合每一個(gè)滑雪者，另外雪道上有雜物、雪面結(jié)冰、雪道損壞等因素都會(huì)對(duì)滑雪者造成傷害。同時(shí)滑雪道標(biāo)識(shí)不清會(huì)造成滑雪者迷路，所以滑雪者及時(shí)了解雪道的信息就顯得更為重要。

2.4、雪場(chǎng)管理

滑雪場(chǎng)管理者應(yīng)該為滑雪者提供安全完善的服務(wù)，是滑雪者能及時(shí)雪場(chǎng)的安全信息，并及時(shí)對(duì)每一個(gè)滑雪者的位置進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)其滑雪路線的雪道雪質(zhì)狀況及時(shí)反饋，對(duì)其滑行速度進(jìn)行及時(shí)的告知，對(duì)滑行中的路線偏移，速度較快及時(shí)提醒糾正，并且對(duì)每條雪道和索道的人數(shù)，以及雪道上的人員密度情況及時(shí)的顯示，這樣就可以避免許多危險(xiǎn)的發(fā)生。滑雪場(chǎng)安全意識(shí)十分重要。管理者要使每一位滑雪者及時(shí)知道自己的身體狀況，滑雪狀態(tài)，雪場(chǎng)情況，這樣才能使滑雪者自覺(jué)遵守雪場(chǎng)的安全規(guī)范既能保護(hù)自己又能保護(hù)他人。

3、滑雪場(chǎng)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崇禮滑雪場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，面積廣大，人工管理存在一定的困難和不足，因此利用無(wú)線傳感網(wǎng)（WSN）和RFID技術(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，我們可以在滑雪場(chǎng)布設(shè)大量的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，來(lái)監(jiān)測(cè)管理滑雪場(chǎng)，這樣既節(jié)省大量的人力物力，也可以提高崇禮滑雪場(chǎng)的安全管理水平。本安全系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)為四部分：者隨身攜帶的智能微塵、賽道周邊及事故多發(fā)地段監(jiān)控預(yù)警終端、通信模塊、控制調(diào)度中心。

3.1、動(dòng)態(tài)微塵硬件實(shí)現(xiàn)

動(dòng)態(tài)微塵配帶在每個(gè)滑雪者的身上，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其速度、加速度、障礙物接近程度、碰撞程度、受力情況，并實(shí)時(shí)監(jiān)控者的心跳、脈搏、血壓等生命體征基本參數(shù)。核心采用TI公司的CC2530芯片作為控制器與無(wú)線收發(fā)器，采用速度、加速度、紅外接近、心跳測(cè)量計(jì)、血壓計(jì)、脈搏測(cè)量計(jì)等。通過(guò)前段傳感器檢測(cè)者的運(yùn)動(dòng)情況與身體情況，從而最大限度監(jiān)控者的實(shí)時(shí)狀況，采集的參數(shù)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊傳送到賽道周邊的無(wú)線接收終端，終端通過(guò)通信模塊傳輸至調(diào)度中心，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以方便對(duì)每個(gè)佩戴者的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.2、賽道周邊監(jiān)控終端硬件組成

賽道周邊終端偵聽(tīng)接收來(lái)自移動(dòng)微塵的信息、并通過(guò)通信模塊傳送到調(diào)度中心，并將調(diào)度中心發(fā)送的指令傳送到移動(dòng)微塵或周邊設(shè)備。

3.3、通信模塊軟硬件組成

通信模塊采用無(wú)線Zigbee無(wú)線通信與以太網(wǎng)通信兩種通信方式，Zigbee無(wú)線通信主要用于活動(dòng)微塵和周邊終端的通信，以滑雪者攜帶的活動(dòng)微塵為中心點(diǎn)，即信息的發(fā)起者，周邊所有能接受到信息的終端為信息接收點(diǎn)，方便從不同角度了解跟蹤者的實(shí)時(shí)參數(shù)。

3.4、調(diào)度中心軟硬件組成

調(diào)度中心采用微型計(jì)算機(jī)視頻墻實(shí)現(xiàn)全方位立體監(jiān)控，并采用滑雪場(chǎng)實(shí)時(shí)信息管理信息系統(tǒng)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，該系統(tǒng)采用Java語(yǔ)言及SQL Server2010開(kāi)發(fā)。

4、崇禮滑雪場(chǎng)安全系統(tǒng)風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)重要組成部分的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，由于受到功耗和電池供電的影響，其壽命非常有限，無(wú)線傳感網(wǎng)中無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)多，分布區(qū)域廣，往往布設(shè)在環(huán)境惡劣的無(wú)人值守的野外，更換十分困難。因此，要延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的壽命，除了減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗，采取必要的節(jié)能和供能措施。本文所設(shè)計(jì)出的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的功能系統(tǒng)是有風(fēng)、光、電互補(bǔ)的復(fù)合能源供電系統(tǒng)。它是由太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置組成的生能器件和超級(jí)電容、鋰離子電池組成的雙儲(chǔ)能器件組成的供電系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境能量供能出現(xiàn)故障時(shí)，起到替補(bǔ)作用的兩節(jié)1.5伏干電池會(huì)為節(jié)點(diǎn)供電，以此來(lái)保證節(jié)點(diǎn)正常工作。

4.1、風(fēng)力發(fā)電回路

風(fēng)力發(fā)電回路中需要有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和卸荷電路，風(fēng)力發(fā)電裝置從環(huán)境中獲取電能后，將電能充進(jìn)超級(jí)電容中去，當(dāng)超級(jí)電容接近滿充狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的負(fù)載趨近于0，此時(shí)，發(fā)電機(jī)進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài)，而空載運(yùn)行對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的，此時(shí)，我們就需要用到卸荷電路對(duì)進(jìn)行卸荷負(fù)載，卸荷電路一般是由大功率的電熱類負(fù)載構(gòu)成的，在工作過(guò)程中，將電能轉(zhuǎn)化成熱能，顧名思義，起到了卸荷的作用，避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)空載。

4.2、太陽(yáng)能發(fā)電裝置

太陽(yáng)能發(fā)電裝置主要包括太陽(yáng)能光伏電池，穩(wěn)壓電路，鋰離子電池，肖特基二極管。太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置通過(guò)穩(wěn)壓電路為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)供電，同時(shí)，將多余的電能存儲(chǔ)到鋰離子電池中，但是由于鋰離子電池容易放電，所以，需要連接一個(gè)肖特基二極管，確保電路中的電流從電池板流向充電電池，而不會(huì)發(fā)生電流倒流的情況。

4.3、風(fēng)光電互補(bǔ)復(fù)合供電系統(tǒng)的工作原理

太陽(yáng)能發(fā)電裝置只有在有陽(yáng)光的時(shí)候才能發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電裝置在有風(fēng)的時(shí)候均可發(fā)電，彌補(bǔ)了太陽(yáng)能在陰雨天和夜間不能發(fā)電的劣勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電，在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電發(fā)生故障的時(shí)候，供電系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)干電池供電，保證節(jié)點(diǎn)正常工作。風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，既綠色環(huán)保，又節(jié)約了能源，為無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)壽命工作提供了保障。

5、結(jié)論

本系統(tǒng)采用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)及嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電互補(bǔ)復(fù)合能源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了滑雪場(chǎng)安全預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)模擬驗(yàn)證，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，穩(wěn)定性高，有效保障了滑雪者的人身安全，提高了滑雪場(chǎng)的管理水平。

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