船舶人員落水定位報警系統的應用研究

摘 要：航海事故中船員落水事故的嚴重性備受關注，無論是因惡劣天氣、技術故障還是人為疏忽，船員落水事故往往導致悲劇性的后果，不僅造成人員傷亡和失蹤，還可能造成多個家庭的不幸和悲劇。然而，當前航海安全領域仍面臨著船員落水報警系統不完善的挑戰，一般船舶沒有配備專門的船舶人員落水定位報警系統，船上自帶的AIS系統無法實現人員落水自動報警功能，或者現有報警系統在預警和準確性方面存在一定限制，無法有效應對突發的落水事件。在這種情況下，研究一種可靠且高效的船舶人員落水定位報警系統迫在眉睫。本文通過對自研的船舶人員落水定位報警系統結構設計、功能測試和實際應用驗證等方面進行探討和研究，以期提高船員的安全性和提升救援效率，并為改進現有安全措施提供可行建議。

關鍵詞：人員落水；報警系統；定位；動態顯示；救援

1 研究背景

根據國際海事組織（IMO）等機構提供的數據，海上人員落水事故一直是全球海事安全的一個主要關注點，在過去的統計中，落水事故通常是導致海員傷亡和意外死亡的主要原因之一。船舶人員落水是一種常見且十分危險的事故，當船舶在海上航行時，船員或乘客意外落水后，如果不能迅速得到救援，可能會導致生命危險甚至生命喪失。當船員或乘客意外落水時，時間就是生命。本文闡述船上結合現有技術裝備，通過與相關廠方技術合作，自研出符合實際使用情況的船舶人員落水定位報警系統，系統可以第一時間發出落水人員遇險報警聲光信息，結合北斗高精度定位和GPS技術的應用，救援人員可以更準確地知道落水者的位置，從而減少搜索范圍，提高救援效率。此外，人員落水定位報警系統的應用范圍也在不斷擴大，除了船員甲板作業，系統也可以應用于其他水上活動，如游泳、沖浪、釣魚等，對于游泳池、水上樂園等水域場所，人員落水定位報警系統可以提供更安全的環境，幫助工作人員及時發現落水事件，并采取緊急救援措施。

2 船舶人員落水定位報警系統組成與設計結構

本文闡述的船舶人員落水報警系統是基于 AIS 技術，結合落水人員救生定位設備（簡稱MOB裝置）、報警控制設備、落水人員動態顯示系統等軟硬件組成的船舶人員落水報警系統，如圖1所示。通過自主研發設計，系統能夠識別來自 VHF 全向天線輸入源的 AIS 消息中涉及報警求救類AIS 消息（包括AIS-SART、AIS-MOB 等設備報警信息），并根據報警消息，將遇險人員所佩戴“報警示位標”的 MMSI 號和位置信息顯示在“落水報警板”屏幕上，同時“落水報警板”發出聲音提示。該系統亦可通過增加硬件裝置實現的擴展功能，擴展功能包括：“落水報警板”控制外置的聲光報警器（全船通用報警）進行報警，“信號接收站”通過網絡可將報警 AIS 消息傳輸至岸端船舶動態/落水人員動態顯示平臺上進行顯示。

人員落水定位報警系統結構設計包括以下部分，如圖2所示：

1）落水人員救生定位設備（簡稱MOB裝置）：它是一種緊急信號設備，可幫助其他船只或搜救隊伍迅速定位并拯救掉入水中的人員。MOB裝置通常由一個個人佩戴的傳感器或裝置組成，自帶的全球定位系統（GPS）或其他定位系統，當人員落水后可以手動或者自動發出警報信號及發送位置信息，可供精確地定位落水人員的位置，MOB裝置在實際使用過程中，應該浮于水面以上，保持良好不間斷發送信號，如圖3所示。

2）報警控制設備，如圖4所示：該設備能夠自動接收落水人員觸發的MOB報警，同時會觸發駕駛臺報警，以便駕駛臺值班人員能夠立即采取行動。報警的表現體現在聲音警報、燈光報警、設備顯示屏上的警報。該設備還可以實現擴展功能，如控制全船通用報警系統，實現全船通用警報效果，也可以將人員落水警報信息通過網絡傳輸至岸端船舶動態/落水人員動態顯示平臺上進行顯示，還能實現自動向周圍其他船只發送求救信號等。

3）落水人員動態顯示系統：通過落水人員動態顯示系統，駕駛臺值班人員可以快速查看以下報警信息：落水人員人數、位置、氣溫、濕度等動態信息，及時向船長報告，船長可以第一時間直觀地操縱船舶，駛往落水人員所在位置營救，或者指導救助艇營救，見圖5。

4）電源和能耗管理：系統具有良好的節能性，時刻處于待機狀態等待人落水遇險信號的觸發，未觸發狀態時屏幕和燈光始終息屏顯示，不造成燈光外泄，影響駕駛臺瞭望，系統設計有可靠的電源供應，有UPS電源管理機制，以確保即使在電力故障的情況下，系統仍能持續工作。

3 系統功能測試和效果驗證

為確保船舶人員落水定位報警系統的功能和有效性，相關技術人員根據船舶實際使用環境，結合船員自身的工作情況，進行系列的功能測試和效果驗證，該系統主要通過以下的測試和驗證步驟：

1）定位精度測試：在不同位置和氣象條件下測試系統的定位精度，包括開放海域、港口、漁船漁網密集區和島礁區等多種海域，晴好天氣、能見度不良天氣和惡劣天氣等海況條件下，進行了多次測試驗證，最終得出系統是能夠準確、迅速地定位落水人員并傳達其位置信息。

2）報警系統測試：模擬人員落水，觸發報警系統并檢驗報警機制的及時性和有效性。通過在船舶不同區域，如船頭、船中和船尾的左右舷各區域，觸發MOB報警裝置，報警系統能夠第一時間接收到報警信息，并觸發了人員落水聲光報警，落水人員動態顯示系統清晰顯示出落水人員數量和位置等信息。

3）耐久性測試：在海上真實條件下進行系統的耐久性測試，包括防水性能、耐震性能和長時間穩定運行性能。經過6個月在船試運行，船舶實際運行環境經歷過臺風、冷空氣、夏季高溫酷暑等各種天氣情況，并且經歷過連續一個月長航時不間斷動船考驗，系統能夠長時間穩定工作而不受損壞。

4）電源管理測試：對系統的電源管理進行測試，包括測試UPS電源的續航能力和交替電源切換的可靠性。經過多次船舶船電和岸電的轉換實驗，人為的斷電檢驗，系統在電力故障的情況下仍然能夠持續工作。

5）用戶操作測試：所有在船駕駛員使用系統并對其進行操作測試，均表示系統的操作界面簡單易懂、易于操作，一般能夠在5分鐘內熟悉整個系統操作流程，而且不容易忘記，實際測試在應急情況下，船員能快速、準確地操作系統和查看警報。

6）實地驗證和模擬演練：船舶在系統試運行期間，多次進行了實地驗證，通過真人或者模擬假人佩戴MOB裝置，觸發報警，駕駛臺發出指令進行人員落水救助，實際白天和夜間演練過程中，救助艇都能夠在駕駛臺提供的位置和導航下，快速地找尋到落水假人，成功營救上船，驗證了系統在實際應急情況下的效果，見圖6、圖7。

通過以上的全面測試和驗證，檢測系統能夠在船穩定可靠地不間斷運行，能夠按預期效果正常工作，實現人員落水的有效報警和處置，確保船舶人員落水定位報警系統在實際應用中能夠有效地發揮作用，并為船員和船舶提供安全保障。

4 存在問題與改進方向

船舶人員落水定位報警系統在實際應用中還面臨一些挑戰，首先，MOB個人求生裝置存在一定的使用壽命，尤其是海上惡劣工作環境，更容易導致設備的故障，另外MOB個人求生裝置電池有效期一般3～5年，對于小型船東來講，不光要考慮配置MOB個人求生裝置的成本，還要考慮新裝系統的成本和后期維護費用的因素，這可能限制了系統在一些沿海小型船舶或者漁業船舶的普及。其次，系統在復雜的水域環境中，如大浪、濃霧、極寒等惡劣天氣條件下的可靠性還需要進一步的實地認證。下一步，我們將進一步和相關廠家進行技術研討，降低MOB個人裝置和報警系統的成本，提高系統的穩定性和可靠性，減少維護費用，推動船舶人員落水定位報警系統在海船和漁業船舶上普及，保障更多水上作業人員的生命安全。

5 總 結

本文旨在通過對船舶裝備人員落水報警系統的研究，探討提高航海安全性，并為相關領域的研究和應用提供參考。通過對船舶人員落水定位報警系統的組成與設計方面的綜合分析，建立了完整的系統設計和實現方案，并通過實驗驗證了系統的可靠性和有效性。論文的研究成果對于提高船舶人員的安全保障水平具有重要意義，同時也為未來相關研究提供了一定的參考和指導。