基于現(xiàn)代信息技術(shù)的新型船員安全自救系統(tǒng)研究

張念華 張海建 丁立文

一、引言

海上作業(yè)是被大家公認(rèn)的一種比較特殊且危險(xiǎn)性較高的工種，在水上作業(yè)和工作的人員時(shí)常伴隨著意外落水的危險(xiǎn)性，而且當(dāng)工作人員發(fā)生落水時(shí)，能否迅速對(duì)其進(jìn)行及時(shí)報(bào)警定位落水位置就顯得尤為重要，直接影響著救援效率。當(dāng)前船員落水報(bào)警技術(shù)尚存在以下問(wèn)題：1、無(wú)論是基于A(yíng)IS、或北斗通訊的落水報(bào)警技術(shù)，由于其發(fā)射功率的問(wèn)題避免不了系統(tǒng)存在體積大或成本高的問(wèn)題；2、船員落水最佳救援時(shí)間在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)甚至更短，再遠(yuǎn)的通訊距離起不到任何效果；3、有的落水報(bào)警設(shè)備必須要主動(dòng)觸發(fā)才能響應(yīng)?；诖?，本文在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下研究了一種船員救援效率更高的海上自救系統(tǒng)。

二、新型船員安全自救系統(tǒng)概述

和已有船員落水報(bào)警系統(tǒng)相比，新型船員安全自救系統(tǒng)具有體積小、佩戴方便且進(jìn)水自動(dòng)報(bào)警時(shí)無(wú)需主動(dòng)觸發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)包括船載終端、BB機(jī)形式的船員報(bào)警器和手環(huán)形式的船員報(bào)警器三大部分。其中船載終端可以置于船體上且用于在所設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)應(yīng)答列表上的每一船員報(bào)警器進(jìn)行通信成功確認(rèn)，同時(shí)確認(rèn)出未能在所規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間間隔內(nèi)通信成功的船員報(bào)警器并同步觸發(fā)失聯(lián)報(bào)警機(jī)制。船載終端還用于在接收到某一或幾個(gè)船員報(bào)警器所發(fā)送的落水報(bào)警信息后同步標(biāo)識(shí)、顯示所述船員報(bào)警器當(dāng)前落水位置并實(shí)時(shí)更新船體與所述落水位置的相對(duì)位置。新型船員安全自救系統(tǒng)中的報(bào)警器是由船員佩戴且能夠在所設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)與船載終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，同時(shí)用于在落水時(shí)發(fā)送的至少包括有船員報(bào)警器當(dāng)前落水位置的落水報(bào)警信息。

三、新型船員安全自救系統(tǒng)的具體實(shí)施方式

（一）船載終端的主要結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式

船載終端的主要結(jié)構(gòu)包括：供電電源、看門(mén)狗電路、WIFI單元、本地存儲(chǔ)單元、射頻單元等。其中射頻單元設(shè)置有兩種報(bào)警機(jī)制，分別為落水報(bào)警和失聯(lián)報(bào)警。即其至少包括用于在一定通信范圍內(nèi)接收任意船員報(bào)警器發(fā)送的落水報(bào)警信息的第一射頻模塊以及用于在所規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間間隔內(nèi)與船載終端進(jìn)行通信以便于船載終端確認(rèn)是否觸發(fā)失聯(lián)報(bào)警機(jī)制的第二射頻模塊。作為遠(yuǎn)端中控中心的控制單元，用于在所設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)應(yīng)答列表上的每一船員報(bào)警器進(jìn)行通信成功確認(rèn)并在確認(rèn)出未能在所規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間間隔內(nèi)通信成功的船員報(bào)警器時(shí)同步觸發(fā)失聯(lián)報(bào)警機(jī)制，并在接收到某一或幾個(gè)船員報(bào)警器所發(fā)送的落水報(bào)警信息后在顯示單元上同步標(biāo)識(shí)、顯示船員報(bào)警器當(dāng)前落水位置且實(shí)時(shí)更新船體與落水位置的相對(duì)位置；受控于控制單元的顯示單元，可采用5寸的TFT800*480分辨率的彩色顯示屏進(jìn)行顯示，其對(duì)應(yīng)的顯示信息包括基礎(chǔ)信息即當(dāng)前航行數(shù)據(jù)，如日期、坐標(biāo)、航向、航速，低壓報(bào)警信息，失聯(lián)報(bào)警信息以及落水報(bào)警信息；對(duì)船體位置進(jìn)行位置定位的定位單元，優(yōu)選采用GPS定位單元，其用于當(dāng)發(fā)生失聯(lián)或落水后記錄當(dāng)前的位置與時(shí)間，其目的是當(dāng)落水報(bào)警出發(fā)后，由于GPS啟動(dòng)到收到位置信息需要10s～120s，在這期間就需要記錄當(dāng)前的位置；以及具有3.5mm音頻輸出接口（用于提高音量防止因聲音小漏報(bào)）的報(bào)警單元，其報(bào)警信息可以采用真人語(yǔ)音播報(bào)形式，語(yǔ)音報(bào)警通知能夠?qū)崿F(xiàn)在觸發(fā)報(bào)警時(shí)除了顯示單元的顯示屏提示信息外，還進(jìn)行語(yǔ)音提示，增加可靠性。

船載終端還包括按鈕單元，控制單元在接收到船員報(bào)警器所發(fā)送的落水報(bào)警信息后持續(xù)控制報(bào)警單元進(jìn)行報(bào)警提示直至接收到按鈕單元的關(guān)閉信號(hào)，之所以設(shè)置按鈕單元是為了保證當(dāng)船員落水報(bào)警時(shí)，只有按下按鍵才停止聲光報(bào)警確保報(bào)警信息被管理人員知道。船載終端還包括北斗顯控與定位終端、AIS串聯(lián)接口可以傳輸?shù)疥懙貪O業(yè)管理部門(mén)平臺(tái)中心。落水報(bào)警信息可以雷達(dá)圈的形式進(jìn)行顯示，當(dāng)觸發(fā)報(bào)警時(shí)，終端自規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)自動(dòng)與每一船員報(bào)警器進(jìn)行通訊成功確認(rèn)并隨著船體的移動(dòng)實(shí)時(shí)更新以船體為中心的報(bào)警范圍圈且同步鎖定報(bào)警的時(shí)間與坐標(biāo)做高亮提示，當(dāng)觸發(fā)落水報(bào)警時(shí)，終端接收到某一或幾個(gè)船員報(bào)警器所發(fā)送的落水報(bào)警信息后同步自動(dòng)記錄下每一船員報(bào)警器對(duì)應(yīng)的落水報(bào)警點(diǎn)的位置，并隨著船體的移動(dòng)實(shí)時(shí)更新報(bào)警范圍以實(shí)時(shí)顯示落水者的定位坐標(biāo)與相對(duì)位置。

（二）報(bào)警器的主要結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式

供電單元。其可采用隨時(shí)更換的一次性鋰電池；GPS定位單元。該單元受控于低功耗處理單元的報(bào)警器射頻單元，主要用于在所設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)與船載終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，且在落水時(shí)以所設(shè)定的落水頻段向周?chē)l(fā)送至少包括有當(dāng)前落水位置的落水報(bào)警信息以及低功耗處理單元，其用于在控制報(bào)警器射頻單元與船載終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊的同時(shí)監(jiān)測(cè)供電單元的電量，以提示需要跟換電池或更換新的報(bào)警器。溫度傳感器。落水傳感器，其用于在穿戴人員落水時(shí)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，船員佩戴的報(bào)警器觸發(fā)了落水報(bào)警后，啟動(dòng)GPS定位單元，并啟動(dòng)遠(yuǎn)距離通信功能，將自己的定位信息按照一定時(shí)間間隔發(fā)送自己落水的位置，船載終端收到報(bào)警定位信息后，顯示與求救者相對(duì)方位以及定位信息。

船載終端在接收到低電量報(bào)警信息后通過(guò)顯示單元顯示對(duì)應(yīng)的船員報(bào)警器的供電單元的電量異常。船載終端與船員報(bào)警器之間采用船員佩戴的報(bào)警器在未觸發(fā)落水報(bào)警時(shí)定時(shí)向船載終端發(fā)送“心跳”包的形式進(jìn)行通訊，船載終端定時(shí)檢測(cè)每個(gè)注冊(cè)的報(bào)警器超時(shí)發(fā)送“心跳”的時(shí)間若超出預(yù)定的應(yīng)答時(shí)間，則觸發(fā)失聯(lián)報(bào)警機(jī)制，從而確定該佩戴者在可控的短距離范圍內(nèi)。

另外，由于失聯(lián)時(shí)船載終端無(wú)法收到報(bào)警器信息所以該報(bào)警功能的船載終端只能記錄下失聯(lián)時(shí)刻的船舶位置，船員報(bào)警器可以采用可穿戴終端載體形式，如以對(duì)講機(jī)或者尋呼機(jī)形式，設(shè)定其非報(bào)警狀態(tài)10分鐘與終端通信一次，落水后使用設(shè)定的落水求救專(zhuān)用頻段，10秒或1秒內(nèi)位移30米以上報(bào)位（1千米范圍），且落水后每10秒報(bào)位，持續(xù)時(shí)間不少于3小時(shí)。如以帶顯示屏的手環(huán)形式，非報(bào)警狀態(tài)10分鐘與終端通信一次，通過(guò)時(shí)鐘單元時(shí)間校準(zhǔn)為300米范圍，且自帶防水顯示屏用于實(shí)時(shí)顯示時(shí)間、電池電量與船載終端信號(hào)連接狀態(tài)，落水后每10秒報(bào)位，持續(xù)時(shí)間不少于3小時(shí)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文所研究的新型船員自救系統(tǒng)是建立在現(xiàn)代化信息通訊系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的一種更加高效的船員自求系統(tǒng)。該系統(tǒng)在佩戴船員報(bào)警器的船員離開(kāi)船舶一定距離或者落水時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，船載終端在進(jìn)行報(bào)警通知其他人員進(jìn)行搜救的同時(shí)顯示單元會(huì)顯示相關(guān)的報(bào)警信息；且船員報(bào)警器的定位功能，在觸發(fā)落水報(bào)警時(shí)，打開(kāi)定位功能，在不超過(guò)通訊范圍內(nèi)廣播落水求救信號(hào)，以便于廣播范圍內(nèi)全部船載終端均能收到求救信號(hào)，提高救援效率。

作者單位：日照市海洋通訊管理站