基于现代信息技术的新型船员安全自救系统研究

张念华 张海建 丁立文

一、引言

海上作业是被大家公认的一种比较特殊且危险性较高的工种，在水上作业和工作的人员时常伴随着意外落水的危险性，而且当工作人员发生落水时，能否迅速对其进行及时报警定位落水位置就显得尤为重要，直接影响着救援效率。当前船员落水报警技术尚存在以下问题：1、无论是基于AIS、或北斗通讯的落水报警技术，由于其发射功率的问题避免不了系统存在体积大或成本高的问题；2、船员落水最佳救援时间在几个小时内甚至更短，再远的通讯距离起不到任何效果；3、有的落水报警设备必须要主动触发才能响应。基于此，本文在现代信息技术的支持下研究了一种船员救援效率更高的海上自救系统。

二、新型船员安全自救系统概述

和已有船员落水报警系统相比，新型船员安全自救系统具有体积小、佩戴方便且进水自动报警时无需主动触发等优点。该系统包括船载终端、BB机形式的船员报警器和手环形式的船员报警器三大部分。其中船载终端可以置于船体上且用于在所设定的时间间隔内对应答列表上的每一船员报警器进行通信成功确认，同时确认出未能在所规定的应答时间间隔内通信成功的船员报警器并同步触发失联报警机制。船载终端还用于在接收到某一或几个船员报警器所发送的落水报警信息后同步标识、显示所述船员报警器当前落水位置并实时更新船体与所述落水位置的相对位置。新型船员安全自救系统中的报警器是由船员佩戴且能够在所设定的时间间隔内与船载终端进行无线通讯，同时用于在落水时发送的至少包括有船员报警器当前落水位置的落水报警信息。

三、新型船员安全自救系统的具体实施方式

（一）船载终端的主要结构和实施方式

船载终端的主要结构包括：供电电源、看门狗电路、WIFI单元、本地存储单元、射频单元等。其中射频单元设置有两种报警机制，分别为落水报警和失联报警。即其至少包括用于在一定通信范围内接收任意船员报警器发送的落水报警信息的第一射频模块以及用于在所规定的应答时间间隔内与船载终端进行通信以便于船载终端确认是否触发失联报警机制的第二射频模块。作为远端中控中心的控制单元，用于在所设定的时间间隔内对应答列表上的每一船员报警器进行通信成功确认并在确认出未能在所规定的应答时间间隔内通信成功的船员报警器时同步触发失联报警机制，并在接收到某一或几个船员报警器所发送的落水报警信息后在显示单元上同步标识、显示船员报警器当前落水位置且实时更新船体与落水位置的相对位置；受控于控制单元的显示单元，可采用5寸的TFT800*480分辨率的彩色显示屏进行显示，其对应的显示信息包括基础信息即当前航行数据，如日期、坐标、航向、航速，低压报警信息，失联报警信息以及落水报警信息；对船体位置进行位置定位的定位单元，优选采用GPS定位单元，其用于当发生失联或落水后记录当前的位置与时间，其目的是当落水报警出发后，由于GPS启动到收到位置信息需要10s～120s，在这期间就需要记录当前的位置；以及具有3.5mm音频输出接口（用于提高音量防止因声音小漏报）的报警单元，其报警信息可以采用真人语音播报形式，语音报警通知能够实现在触发报警时除了显示单元的显示屏提示信息外，还进行语音提示，增加可靠性。

船载终端还包括按钮单元，控制单元在接收到船员报警器所发送的落水报警信息后持续控制报警单元进行报警提示直至接收到按钮单元的关闭信号，之所以设置按钮单元是为了保证当船员落水报警时，只有按下按键才停止声光报警确保报警信息被管理人员知道。船载终端还包括北斗显控与定位终端、AIS串联接口可以传输到陆地渔业管理部门平台中心。落水报警信息可以雷达圈的形式进行显示，当触发报警时，终端自规定时间间隔内自动与每一船员报警器进行通讯成功确认并随着船体的移动实时更新以船体为中心的报警范围圈且同步锁定报警的时间与坐标做高亮提示，当触发落水报警时，终端接收到某一或几个船员报警器所发送的落水报警信息后同步自动记录下每一船员报警器对应的落水报警点的位置，并随着船体的移动实时更新报警范围以实时显示落水者的定位坐标与相对位置。

（二）报警器的主要结构和实施方式

供电单元。其可采用随时更换的一次性锂电池；GPS定位单元。该单元受控于低功耗处理单元的报警器射频单元，主要用于在所設定的时间间隔内与船载终端进行无线通讯，且在落水时以所设定的落水频段向周围发送至少包括有当前落水位置的落水报警信息以及低功耗处理单元，其用于在控制报警器射频单元与船载终端进行无线通讯的同时监测供电单元的电量，以提示需要跟换电池或更换新的报警器。温度传感器。落水传感器，其用于在穿戴人员落水时自动触发报警，船员佩戴的报警器触发了落水报警后，启动GPS定位单元，并启动远距离通信功能，将自己的定位信息按照一定时间间隔发送自己落水的位置，船载终端收到报警定位信息后，显示与求救者相对方位以及定位信息。

船载终端在接收到低电量报警信息后通过显示单元显示对应的船员报警器的供电单元的电量异常。船载终端与船员报警器之间采用船员佩戴的报警器在未触发落水报警时定时向船载终端发送“心跳”包的形式进行通讯，船载终端定时检测每个注册的报警器超时发送“心跳”的时间若超出预定的应答时间，则触发失联报警机制，从而确定该佩戴者在可控的短距离范围内。

另外，由于失联时船载终端无法收到报警器信息所以该报警功能的船载终端只能记录下失联时刻的船舶位置，船员报警器可以采用可穿戴终端载体形式，如以对讲机或者寻呼机形式，设定其非报警状态10分钟与终端通信一次，落水后使用设定的落水求救专用频段，10秒或1秒内位移30米以上报位（1千米范围），且落水后每10秒报位，持续时间不少于3小时。如以带显示屏的手环形式，非报警状态10分钟与终端通信一次，通过时钟单元时间校准为300米范围，且自带防水显示屏用于实时显示时间、电池电量与船载终端信号连接状态，落水后每10秒报位，持续时间不少于3小时。

三、结语

综上所述，本文所研究的新型船员自救系统是建立在现代化信息通讯系统的基础之上的一种更加高效的船员自求系统。该系统在佩戴船员报警器的船员离开船舶一定距离或者落水时，会触发报警信号，船载终端在进行报警通知其他人员进行搜救的同时显示单元会显示相关的报警信息；且船员报警器的定位功能，在触发落水报警时，打开定位功能，在不超过通讯范围内广播落水求救信号，以便于广播范围内全部船载终端均能收到求救信号，提高救援效率。

作者单位：日照市海洋通讯管理站