基于船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)研究

陳千榮　王海洋　高海龍　劉書平　戴樹龍

摘 要：為了能夠在船舶火災(zāi)應(yīng)急時(shí)刻提高人員撤離效率，最大限度的保障船員在應(yīng)急疏散撤離過程中的人身安全，針對(duì)目前船舶脫險(xiǎn)通道指示僅僅局限于傳統(tǒng)的蓄光自發(fā)光型指示標(biāo)志的情況，在不斷推動(dòng)船舶智能化發(fā)展的今天，通過現(xiàn)有陸地大型智能集成化方案，結(jié)合現(xiàn)有船舶火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)模式，從SOLAS公約，F(xiàn)SS規(guī)則，IMO相關(guān)決議，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的相關(guān)技術(shù)要求和國內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)，以及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)上探討船舶智能脫險(xiǎn)通道指示系統(tǒng)的可行性，并給出基于船舶火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)的可行性方案。

關(guān)鍵詞：船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警;智能疏散;智能疏散指示標(biāo)志

中圖分類號(hào)：U662? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）01-0083-03

1引言

推動(dòng)海上應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化，是交通強(qiáng)國建設(shè)的重要保障， 2019年9月，中共中央，國務(wù)院印發(fā)《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》，指出應(yīng)建立健全綜合交通應(yīng)急管理體制機(jī)制，法規(guī)制度和預(yù)案體系。2020年10月，黨的十九屆五中全會(huì)做出加快建設(shè)交通強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略部署。海上船舶應(yīng)急事件是國家突發(fā)事件應(yīng)急體系的重要組成部分，船舶火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是船舶火災(zāi)應(yīng)急的第一道防線， 推動(dòng)船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)和逃生指示系統(tǒng)的現(xiàn)代化，使現(xiàn)場處置行動(dòng)更加科學(xué)，人員疏散撤離更加有效有序，以期有效的減少船舶火災(zāi)事故導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失和人命傷亡，環(huán)境污染等嚴(yán)重后果。

目前，船舶安全逃生指示標(biāo)志是基于IMO蓄光自發(fā)光型船用安全標(biāo)志（The Photo luminescent marine safety sign）， 屬于固定式樣的熒光指示貼標(biāo)。在船舶火災(zāi)（尤其是大型客船遭遇火災(zāi)）應(yīng)急條件下，傳統(tǒng)的固定熒光疏散指向標(biāo)很可能因?yàn)槠涔潭ㄖ甘静豢勺兊奶攸c(diǎn)，把緊急疏散撤離的人群導(dǎo)向船舶火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)區(qū)域，導(dǎo)致船舶在火災(zāi)應(yīng)急反應(yīng)，人員救助過程中的難度增加。

現(xiàn)階段船舶火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)（Fire detection and alarm system）與應(yīng)急逃生指示標(biāo)志分開獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)，在人員疏散撤離的過程中，傳統(tǒng)的逃生標(biāo)識(shí)對(duì)人員在火災(zāi)應(yīng)急逃生的指引存在很大的安全隱患。

本文旨在通過相關(guān)研究建立一套符合船舶營運(yùn)特點(diǎn)的集火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警和智能疏散指示系統(tǒng)于一體的船舶火災(zāi)報(bào)警和智能應(yīng)急逃生指示系統(tǒng)。本文將嘗試通過整合船舶舶現(xiàn)有的應(yīng)急照明，火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，并結(jié)合陸上成熟的智能疏散指示系統(tǒng)，形成基于IMO，ISO相關(guān)規(guī)則下新的系統(tǒng)。在應(yīng)急時(shí)刻，在原有的應(yīng)急照明，火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警的基礎(chǔ)上，新的系統(tǒng)能夠快速對(duì)就近出口，火災(zāi)的走勢(shì)做出分析，給出安全的疏散路徑指示，智能的選擇消防應(yīng)急標(biāo)志燈的指示方向，幫助船舶生活區(qū)或工作區(qū)域的人群實(shí)時(shí)地選擇最佳逃生路線，指引安全逃生方向，最大限度的保障船員在應(yīng)急疏散過程中的人身安全，為進(jìn)一步的船舶應(yīng)急反應(yīng)做鋪墊。

2船舶現(xiàn)有逃生指示的系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題

2.1船舶現(xiàn)有應(yīng)急逃生指示標(biāo)識(shí)的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段， 國際營運(yùn)船舶采用的應(yīng)急逃生指示標(biāo)識(shí)還是沿用傳統(tǒng)的蓄光自發(fā)光型安全標(biāo)識(shí)， 這種標(biāo)識(shí)自問世以來，一直沿用至今， 雖然在其發(fā)展歷史上，國際海事組織對(duì)其形狀尺寸，特定顏色進(jìn)行過幾次大的修訂， 因其造價(jià)成本相對(duì)低廉，使用方便，易于識(shí)別，穩(wěn)定相對(duì)可靠的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種類型的船舶上。

2.2船舶現(xiàn)有應(yīng)急逃生指示標(biāo)識(shí)存在的問題

傳統(tǒng)蓄光自發(fā)光型安全標(biāo)識(shí)固定指向不可變。傳統(tǒng)蓄光自發(fā)光安全標(biāo)識(shí)因其固定的位置和指向，在應(yīng)急條件下不能根據(jù)火情改變標(biāo)識(shí)指向，經(jīng)常會(huì)把疏散人流導(dǎo)向火災(zāi)發(fā)生或者相鄰的危險(xiǎn)區(qū)域; 船上長時(shí)間使用蓄光自發(fā)光安全標(biāo)識(shí)，因?yàn)榇蠖辔醇皶r(shí)更新，致使表面褪色老化，導(dǎo)致標(biāo)識(shí)指示模糊，在黑暗環(huán)境下自發(fā)光微弱甚至失效。

3船舶智能指示標(biāo)識(shí)的相關(guān)法規(guī)要求和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SOLAS第二章D部分第13條關(guān)于脫險(xiǎn)通道的規(guī)定，對(duì)船舶應(yīng)急脫險(xiǎn)通道有標(biāo)志清晰，設(shè)計(jì)能滿足緊急情況需要的要求;公約第13條關(guān)于客船脫險(xiǎn)通道的標(biāo)志的要求中，指出除應(yīng)符合公約第II-1/42和III/11.5條關(guān)于應(yīng)急照明的要求外，包括梯道和出口在內(nèi)的脫險(xiǎn)通道應(yīng)在脫險(xiǎn)通道所有各點(diǎn)（包括拐彎和交叉處），用位于甲板以上不超過300mm的照明或熒光條指示裝置予以標(biāo)示。對(duì)于脫險(xiǎn)路線的標(biāo)志和消防設(shè)備位置的標(biāo)識(shí)應(yīng)采用熒光材料或用照明標(biāo)示，主管機(jī)關(guān)應(yīng)確保該照明或熒光設(shè)備的鑒定，測試和使用符合《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》。

根據(jù)國際海事組織采納的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)， 低位照明系統(tǒng)除了應(yīng)滿足SOLAS和FSS規(guī)則及其附則的相關(guān)要求外，還應(yīng)符合IMO認(rèn)可并采納的ISO17631，ISO24409-1，ISO24409-2，ISO17724，ISO15370-2020，ISO3864-4等相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)船舶，除了滿足國內(nèi)船舶建造相關(guān)規(guī)范以外，在相應(yīng)設(shè)備的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)上也應(yīng)遵行相關(guān)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)和推薦行國家標(biāo)準(zhǔn)， 例如 GB17945-2010， GB50116-2013，GB22134，GB/T38605-2020等等。

4船舶智能指示標(biāo)志的設(shè)計(jì)思路及構(gòu)想

根據(jù)智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年），指出推動(dòng)船舶航行，作業(yè)，動(dòng)力等相關(guān)設(shè)備的智能化升級(jí)，通過研究信息和控制高度集成的新型船用設(shè)備，成為全面提升船舶智能化水平的手段之一。

本項(xiàng)目基于船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)旨在通過前述公約和規(guī)則對(duì)現(xiàn)有船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合規(guī)則關(guān)于低位照明系統(tǒng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出能夠與船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的新型脫險(xiǎn)指示系統(tǒng)，強(qiáng)化綜合集成船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的內(nèi)容，以提高船舶智能化水平，達(dá)到快速疏散撤離，保障海上人命安全的目的。

結(jié)合陸地大型建筑的智能逃生指示系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)， 適合船舶特點(diǎn)的智能應(yīng)急逃生指示標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)方案可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)論證。

4.1具有智能化特征的脫險(xiǎn)通道指示系統(tǒng)

通過對(duì)國標(biāo)50116-2013中定義的四種聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，結(jié)合現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)我們可以得到一種以集中控制為主體的通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制的智能化脫險(xiǎn)通道指示系統(tǒng)。依據(jù)2010年12月3日通過的MSC.311（88）號(hào)決議， 2017年12月5日通過的A.1116（30）決議和FSS規(guī)則第11章的相關(guān)要求，可利用低位照明系統(tǒng)和船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)和數(shù)字化技術(shù)建立一套可以在中央控制器遠(yuǎn)程控制脫險(xiǎn)通道指示方向的智能化系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方案首先保證船舶在正常情況下的脫險(xiǎn)通道按照船舶防火控制圖的指示方向進(jìn)行照明進(jìn)行指示。其次，在火災(zāi)應(yīng)急條件下能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)需要改變相應(yīng)位置的指示標(biāo)志指示方向的目的。

設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)由應(yīng)急照明集中控制臺(tái)，配電箱，持續(xù)型或非持續(xù)型雙向消防應(yīng)急燈具和配電線路等組成。通過對(duì)脫險(xiǎn)通道的應(yīng)急指示標(biāo)志進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，科學(xué)設(shè)計(jì)，針對(duì)應(yīng)急照明集中控制臺(tái)的智能優(yōu)化，形成獨(dú)立的具有應(yīng)急照明和智能雙向指示的智能化脫險(xiǎn)通道應(yīng)急照明指示系統(tǒng)。

集中控制單元的智能化升級(jí)部分可由上位機(jī)，單片機(jī)智能控制芯片通訊模塊組成。 通過上位機(jī)編程智能疏散軟件，下位機(jī)由安裝有單片機(jī)智能控制芯片的應(yīng)急指示燈具組成。即在整個(gè)單獨(dú)的應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的優(yōu)化，達(dá)到智能控制的目的。 智能疏散軟件火災(zāi)所在位置，根據(jù)各個(gè)疏散通道上發(fā)生火災(zāi)的情況，生成最佳疏散路線，并將所對(duì)應(yīng)的指令通過通信模塊串行的接口 ，傳給單片機(jī)智能控制芯片 ，然后由單片機(jī)智能控制芯片對(duì)疏散指示燈具發(fā)出方向指示的信號(hào)，指示安全出口方向。

4.2集火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警、智能疏散、滅火聯(lián)動(dòng)于一體的高度智能化綜合系統(tǒng)

結(jié)合方案一的智能化一體機(jī)控制，通過相關(guān)的通信模塊，連接船舶火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，使一體化集中控制的脫險(xiǎn)通道照明指示系統(tǒng)與船舶火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，通過火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)，傳輸至一體機(jī)智能疏散軟件，由智能疏散軟件根據(jù)火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)提供的火災(zāi)發(fā)生位置，自動(dòng)生成脫險(xiǎn)逃生路線，并對(duì)相關(guān)照明指示燈具進(jìn)行主動(dòng)控制，根據(jù)逃生路線指示安全出口。

通過集成化和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)， 形成集應(yīng)急照明，火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警和智能疏散指示系統(tǒng)于一體的新型智能消防系統(tǒng)，在原有的應(yīng)急照明，火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警的基礎(chǔ)上，通過智能數(shù)據(jù)終端，針對(duì)就近脫險(xiǎn)通道，逃生出口，火災(zāi)的走勢(shì)做出分析，給出安全的疏散路徑指示，自動(dòng)修改消防應(yīng)急標(biāo)志燈的指示方向，幫助船舶生活區(qū)或工作區(qū)域的人群實(shí)時(shí)地選擇最佳脫險(xiǎn)路線，指引安全脫險(xiǎn)方向。

5影響智能疏散指示系統(tǒng)安全因素

新型智能疏散指示系統(tǒng)不可能杜絕事故中人員的傷亡，影響智能疏散指示系統(tǒng)安全人的不安全狀態(tài)主要集中在判斷失誤和操作失誤兩方面的內(nèi)容。

任何智能化或者自動(dòng)化設(shè)備的廣泛使用都離不開人的操作，尤其是現(xiàn)代船舶營運(yùn)中人員疲勞，心理問題往往是事故發(fā)生的直接原因。判斷失誤不僅僅是相關(guān)人員對(duì)不充分主觀情形的分析做出的錯(cuò)誤性或者不合理決斷，更有可能是對(duì)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的不熟悉或者盲目的自信而做出的不合理操作。

另外，操作失誤在事故發(fā)生的原因中也占有相當(dāng)?shù)谋戎亍６鄶?shù)情況下判斷失誤是操作失誤的直接原因，操作失誤也會(huì)與物的因素息息相關(guān)。智能疏散指示系統(tǒng)與船舶火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，對(duì)船員在應(yīng)急條件下的反應(yīng)能力提出更高的要求， 新型系統(tǒng)與設(shè)備的應(yīng)用要求船員對(duì)系統(tǒng)操作的熟悉和了解更甚以往。

影響智能疏散指示系統(tǒng)安全物的因素主要集中在系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)的合理性，相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的可靠性，多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)下的抗干擾性能，多節(jié)點(diǎn)通信性能和綜合智能系統(tǒng)軟件的可操控性能等等。以上相關(guān)性能上的要求不僅僅要符合當(dāng)前國際公約，規(guī)則的要求， 以及國內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)的要求， 還應(yīng)該在當(dāng)前規(guī)則技術(shù)要求和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)上做出相對(duì)應(yīng)的提高， 以滿足當(dāng)前日益廣泛普遍的船舶智能化需求。

6結(jié)語

海上船舶應(yīng)急事件是國家突發(fā)事件應(yīng)急體系的重要組成部分，船舶火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是船舶火災(zāi)應(yīng)急的第一道防線， 推動(dòng)船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)和脫險(xiǎn)指示系統(tǒng)的自動(dòng)化，智能化，使現(xiàn)場處置行動(dòng)更加科學(xué)，人員疏散撤離更加有效有序，可以有效的減少船舶火災(zāi)事故導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失和人命傷亡，環(huán)境污染等嚴(yán)重后果。

目前，基于火災(zāi)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)還沒有完全應(yīng)用到相關(guān)船舶上， 尤其是商船基本依賴于傳統(tǒng)的熒光指示標(biāo)志， 新型智能疏散指示系統(tǒng)將是對(duì)傳統(tǒng)的熒光標(biāo)指示標(biāo)志產(chǎn)生革命性的改進(jìn)與創(chuàng)新。可以預(yù)見隨著智能化船舶的發(fā)展，新型智能疏散指示系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到營運(yùn)船舶上來將勢(shì)在必行。

基于船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)是船舶消防設(shè)備集成化，智能化的發(fā)展趨勢(shì)， 也是船舶設(shè)備智能化的有效手段之一。 研究表明，基于船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)的技術(shù)和方案已經(jīng)成熟，能夠滿足保障疏散人員安全的需求，符合國家智能航運(yùn)發(fā)展需要，具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的潛力。

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基金項(xiàng)目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助——青年教師科技創(chuàng)新項(xiàng)目“基于船舶火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)”（項(xiàng)目編號(hào)3132021305）。