北斗定位系統用于海上工程建設應急管理的思考

李明亮

（中交路橋建設有限公司，北京 100027）

1 引言

北斗定位系統是我國自主研發、獨立運行的衛星導航系統，相關產品已廣泛應用于交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、電力調度、救災減災、公共安全等領域，產生了顯著的經濟效益和社會效益。中交路橋建設有限公司作為建筑施工企業，在多個項目均使用北斗定位系統輔助現場生產管理工作。其中，寧波舟山港主通道項目主通航孔橋作為深海工程，對該系統的需要最為迫切、應用最為全面、效果最為顯著。

舟岱跨海大橋位于上海與舟山之間的深水海域，橋址區遠離陸地，浪高、水深、流急、風大，氣候多變。海上施工點多、線長，交通不便、人員活動范圍有限，材料運輸、人員運送頻率高，發生人員落水事故的可能性極大。主橋施工需跨越10 萬t級通航孔，來往船舶數量多、噸位大，船撞平臺安全風險高。如遇突發海上險情，必須克服上述困難，及時、快速、精準地開展應急救援，從而降低人員傷亡、經濟損失。

舟岱跨海大橋海上橋梁長度17.355 km，中交路橋建設有限公司（以下簡稱公司）承建的第DSSG03 標段是全線唯一的主通航孔橋，也為全線的控制性工程。主通航孔橋為3 塔鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為78 m+187 m+550 m+550 m+187 m+78 m＝1 630 m。滿足10 萬t 級油輪通航條件，是目前世界上最大跨徑的3 塔鋼箱梁海上斜拉橋。

橋址區為深水海域，且臺風頻發、季風歷時長，一系列的不利條件給施工帶來了極大的挑戰。如何通過可行的施工方案、合理的施工組織、有效的管控措施來克服惡劣的自然環境確保施工順利完成是關鍵。

本項目橋型為世界之最，相應的技術含量高，“四新技術”應用多達38 項。“深水海域鋼平臺”“超長大直徑樁基”“弧線鉆石型索塔”及全國首例“雙層鋼套箱”等。諸多技術需開展專項科研進行突破。

受夏季臺風襲擊多、冬季季風頻發，全年有效施工時間僅為220 d。合同工期雖為45 個月，但合同約定需在2020年7 月底前完成主橋合龍，實際施工時間僅有34 個月。業主單位對項目總體定位為：創建全國品質工程、中國在國際上的橋梁名片工程。目前積極爭創交通運輸部“品質示范工程項目”。

2 應用內涵

公司與中國交通建設股份有限公司科技部合作，以北斗智能終端作為人員、設備唯一身份標識，將北斗定位系統應用于舟岱大橋海上施工應急管理。北斗智能終端可以把施工現場各個環節的基礎數據進行收集、統計、分析，實現對海上作業人員的實時位置跟蹤、移動軌跡監測，一旦發生落水事故，該終端遇水后可自動啟動報警，不間斷將實時位置信息發回海上救援中心，救援中心通過北斗衛星短報文形式將搜救指令以及落水人員位置信息發送給搜救人員進行現場施救。經過研究和應用，該套系統基本可以實現對海上作業人員落水事故的及時報警和精準、長時定位，可以為項目管理者應對海上突發狀況提供有效、真實的決策依據。

3 應用過程

3.1 開展北斗定位應急救援終端的測試和選型

在開展北斗定位應急救援終端的測試和選型的過程中，主要進行了第一代產品和第二代產品的選擇。

1）第一代產品的選測：2018 年7 月，公司組織舟岱大橋項目引入北斗定位應急救援終端第一代產品進行試用。該代產品雖較多應用于隧道施工、戶外探險等方面，但其定位原理屬于有源定位,需要用戶終端主動發送信號,在人員落水心理緊張的情況下難以使用；同時第一代產品還存在著不具備防水功能、漏報現象時有發生、電池續航僅24 h、定位精度較差等缺點，因此被項目部放棄。

2）第二代產品選測：2018 年8 月，公司組織試用北斗定位應急救援終端第二代產品。首先把3 臺北斗定位應急救援終端投入海中,連接上測試軟件，開始了海上靜態試驗。然后，在30 km/h 的航速下，對3 臺終端進行了動態數據上報測試、運行軌跡測試，并與船舶上的GPS 定位導航系統進行了相關數據的比對，最終3 臺終端經歷了陣雨、風浪等復雜環境的考核，多次覆入水中，試驗小組及時恢復狀態，共連續進行了73 h 的不間斷試驗，均能夠保持正常工作，報警成功率在90%以上。

相較于第一代產品，具有用戶終端主動發送信號和終端遇水后自動激發報警雙功能，終端外殼防水，定位可靠、快捷和精準，信號覆蓋范圍廣等特點。同時，該代產品能夠實現北斗通信終端、手機之間的信息互通互聯及網絡導航定位功能，支持常規手機的應用App 和電腦PC 端。一旦人員落水，便可以準確、快速地觸發手機震動或警鈴報警，監管人員依據坐標可以快速鎖定人員位置實施救援工作，因此，公司決定選用第二代產品應用于應急管理。

3.2 健全應急管理體系，建立應急指揮中心

基于北斗定位系統，建立了3 級應急救援體系：從項目作業班組負責人、安全員，到項目生產副經理、安全員，再到公司安監部門主管人員，均安裝了北斗定位應急救援系統App 軟件，實現對一線人員海上作業狀態的動態監控。

公司在項目上建立了北斗定位海上應急救援指揮中心，即應急安全管理延伸到重點部位、重要人員，實現應急信息報送流程化、應急告警實時化、人員位置和應急搜救可視化。

3.3 推廣使用北斗定位應急救援系統，開展交底和培訓工作

制定了北斗定位智能終端使用管理規定，組織開展交底和培訓工作，并以該終端為核心拍攝安全微電影，進一步加大宣傳力度；為現場作業人員配發北斗應急救援終端共計275 套，并對救生衣進行改制，方便北斗應急救援終端的佩戴。為更好推廣北斗定位系統，項目部拍攝微電影開展宣教工作。

3.4 開展應急演練工作，驗證海上應用北斗應急救援的實效性

公司多次聯合舟山海事局開展海上船舶消防救生應急演練活動，利用北斗系統鎖定落實人員和事故船舶，從北斗定位觸發警報至鎖定事故船舶位置和搜救到落水人員所用時間小于10 min，精確范圍小于10 m，驗證了北斗定位在海上應急救援工作中的高效性。

4 實施效果

4.1 應急救援方面

1）遇險時手動或遇水自動觸發啟動向外求援，采用北斗二代/GPS 雙模定位技術獲取遇險人員的當前位置信息，采用北斗一代RDSS、VHF 無線射頻等技術，將個人當前位置信息和遇險信息按照每5 s 頻率不間斷向外傳播，便于及時搜救，對應急指揮和人員安全保障提供了有力支撐，解決了一直困擾項目海上搜救“發現不了落水人員報警”和“尋找不到落水人員位置”的難題。經過多次人員落水海上搜救應急演練的試驗證明，實施人員搜救任務時，搜救有效范圍以搜救船為中心，半徑5 km 范圍內，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度10 ns，定位快速、精準、高效。

2）系統能夠顯著地提升海上橋梁施工人員和設備的安全風險防控能力，高效、快速應對海上險情，提高了應急救援能力，搜救指揮中心只需組織少量船舶對落水人員進行直線式搜救,改變傳統的“船海搜救戰術”大海撈針的拉網式搜救模式,減少不必要的搜救力量和搜救資源的參與,降低了應急救援成本，后期還可將北斗定位運用于船舶油耗監測系統，降低船舶油耗成本[1]。

4.2 應急管理方面

4.2.1 應急值守管理

實現生產安全事故的信息接收、屏幕顯示、跟蹤反饋、專家視頻會商、圖像傳輸控制、電子地圖GIS 管理和情況綜合等應急值守業務管理。利用本地區、本部門監測網絡，掌握重大危險源空間分布和運行狀況信息，進行動態監測，分析風險隱患，對可能發生的事故進行預測預警。

4.2.2 應急救援決策

生產安全事故發生后，通過匯總分析相關部門的預測結果，結合事故進展情況，對事故影響范圍、影響方式、持續時間和危害程度等進行綜合研判。在應急救援決策和行動中，能夠針對當前災情，采集相應的資源數據、地理信息、歷史處置方案，通過調用專家知識庫，對信息綜合集成、分析、處理及評估，研究制定相應技術方案和措施，對救援過程中遇到的技術難題提出解決方案，實現應急救援的科學性和準確性。

4.2.3 應急救援培訓與演練

項目使用北斗應急救援系統，開展事故模擬和應急預案模擬演練；合理組織應急資源的調派（包括人力和設備等）；協調各應急部門、機構、人員之間的關系；提高全員應急意識；提高救援人員的救援能力；明確救援人員各自的崗位和職責；提高各預案之間的協調性和整體應急反應能力。

5 結語

北斗定位系統不僅可在海上、水上作業的應急管理工作中廣泛推廣應用，后期還能應用在施工車輛和船舶監控管理系統。通過安裝車（船）載北斗終端，可實時獲取監控車輛和船舶的地理位置、運行方向、運行速度等各種狀態信息，從而對監控對象進行實時監控、調度、發布服務信息、受理各種類型的報警信息等。