基于PDA的舰艇生命力电子巡检系统设计

侯 岳，苗 海

(1.海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉 430033；2.海军工程大学 舰船综合试验训练基地，湖北 武汉 430033)

0 引 言

舰艇装载大量的燃油、滑油、弹药、高压气和化学制剂等易燃易爆危险品，且危险品种类多、分布范围广，安全管理形势严峻[1-2]。舰艇的安全管理必须重视预防环节，并开展有效、有序和正规的经常性检查，使事故灾害在萌芽阶段被消除[3-4]。然而，目前的安全巡检手段相对落后，容易造成舰员安全检查走形式、安全排查不全面、巡检记录不清晰等现象[5-6]。由于缺少必要的处置步骤、处置方法和提醒措施，经验欠缺的巡检人员在发现装备异常和危险隐患时，无法快速上报并第一时间采取处置措施，不利于避免事故灾害的进一步扩大[7-8]。由于缺少隐患排查的历史数据累积，无法形成全舰安全隐患的总体态势，无法分析确定安全巡查的关键部位[9]。因此，迫切需要加强安全巡检的针对性，并提高安全巡检的可视化、信息化及电子化水平[10-11]。

进入21世纪，世界海军强国为加强舰艇的安全管理及处置能力，设计开发一系列的安全管理信息化系统，其中意大利海军设计开发的安全巡检及管理系统是典型代表。该系统以个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)为移动式巡检终端，舰员携带该终端，可扫描舱室和设备的电子标签进行检查和记录。该系统配置全舰安全管理数据中心，可接收巡检终端的巡检数据，汇总历史巡检数据，并提供全舰安全态势。

依据舰船安全管理和生命力巡更的业务工作流程，设计实现巡检终端和管理终端一体化的舰艇生命力电子巡检系统(简称“巡检系统”)。

1 巡检系统总体设计

1.1 巡检系统功能

巡检系统功能[12]如图1所示。该系统包括2个部分：移动式安全巡检终端(简称“巡检终端”)和安全态势管理终端(简称“管理终端”)。

图1 巡检系统功能

巡检终端的用户对象分为舰员和舰艇指挥员，以移动式加固PDA为载体。舰员使用巡检终端不仅可对舱室进行安全巡检，而且可对故障隐患和设备故障进行记录登记，并允许舰员进行拍照和摄像记录。舰艇指挥员使用巡检终端不仅可通过查看巡检历史对舰艇当前的安全状态进行分析评估，而且可通过查看巡更历史对承担巡检任务的舰员实施管理监督。在舰艇靠岸后，通过将巡检终端和管理终端完成数据对接，不仅可将巡检数据上传反馈至管理终端，而且可更新下载巡检模板。

管理终端的用户对象是开展安全管理的装备管理人员。管理终端不仅可对巡检计划实施管理，而且可用于下载和接收巡检终端的巡检数据，提供安全态势显示、历史数据检索查看、安全事故统计分析及巡检条码打印等功能。

1.2 信息传输流程

根据巡检系统功能设计，对安全管理巡检信息传输流程开展设计，如图2所示。在出航前由装备管理人员使用管理终端完成巡检计划编制，通过巡检模板下载至巡检终端。在管理终端完成巡检条码打印后，将巡检条码粘贴至舰艇上，供巡检终端扫描确定巡更点。巡检终端在完成巡检条码扫描后，自动显示行动提示信息，便于舰员完成巡查记录和拍照摄像取证。在返航后，巡检终端的巡检信息可上传至管理终端，装备管理人员可开展安全态势研判、巡检数据分析和故障隐患检索查看。管理终端可对巡检终端的用户权限实施管理，舰员在开展巡检前需要完成用户登录，便于记录巡检人员信息。

图2 信息传输流程

1.3 巡检系统架构

对巡检系统相关软硬件架构环境开展设计，确定巡检系统集成、开发、运行、服务和数据管理的整体关系，如图3所示。管理终端软件基于Visual C#开发，采用Windows 7操作系统和Microsoft.Net Framework运行环境，选用Microsoft SQL Server数据库存储数据，配备台式计算机和打印机硬件。巡检终端软件基于Java开发，采用Android操作系统运行环境，选用SQLite数据库存储数据，配备移动式PDA作为巡检设备。为保证管理终端与巡检终端的数据互通性，两者数据库的信息组成相同，均包括舰艇信息、巡检路线信息、舱室危险源巡检信息、装备故障巡检信息、巡检人员信息、巡更登记信息和巡检登记信息等。通过数据线连接的方式实现硬件设备之间的数据传输。

图3 巡检系统架构

2 巡检数据信息采集设计

2.1 巡检路线信息

巡检路线信息用于设置舰员巡检舱室部位、负责部门、检查顺序和更次时间。巡检路线信息表字段设计如表1所示。

表1 巡检路线信息表字段设计

2.2 舱室危险源巡检信息

为装备管理人员基于管理终端编制舱室危险源巡检模板提供信息支持，需要完成的巡检数据采集内容如下：①各舱室、通道、部位的可能火灾危险源、爆炸危险源、进水危险源和化学危险品等；②在执行某种任务或某项部署情况下的安全巡更点，例如：出海检查、加油、装弹、大风浪航行和狭水道航行等。舱室危险源巡检信息表字段设计如表2所示。

表2 舱室危险源巡检信息表字段设计

2.3 装备故障巡检信息

为装备管理人员基于管理终端编制装备故障巡检模板提供信息支持，需要完成的巡检数据采集内容如下：①抗沉、消防相关系统、装备、器材的技术状态巡查点及巡检方法；②舰艇动力和电力等装备的技术状态巡查点及巡检方法。装备故障巡检信息表字段设计如表3所示。

表3 装备故障巡检信息表字段设计

3 管理终端设计

管理终端以舰艇的船型结构为基础数据，并融合巡检路线信息、舱室危险源巡检信息和装备故障巡检信息，提供安全态势、数据分析、检索查看、条码打印和数据交互等功能[13]，实现舰艇电子巡检结果的有效管理。管理终端功能如表4所示。舱室危险源安全态势和事故灾害隐患数据分析界面如图4所示。

图4 舱室危险源安全态势和事故灾害隐患数据分析界面示例

表4 管理终端功能

4 巡检终端设计

4.1 巡检终端功能

巡检终端主要用于对舱室危险源和装备故障开展巡检和登记，提供行动提示、检查指导、条码扫描、拍照摄像、数据交互和电子签名等功能。巡检终端功能如表5所示。

表5 巡检终端功能

4.2 巡检终端使用流程

巡检终端使用流程如图5所示。针对舱室危险源巡检和装备故障巡检的内容，通过条码扫描、拍照摄像和核查填写等3种方式分别完成舱室危险源登记和装备故障登记。在巡检过程中不仅可查看舱室巡检历史和装备故障历史，而且可将当前的巡检结果储存至舱室巡检历史或装备故障历史中。舰员的巡检结果可不断丰富巡检数据库的内容。

图5 巡检终端使用流程

4.3 舱室危险源巡检与装备故障巡检界面

对舱室危险源巡检登记界面开展设计，如图6所示。点击图6右下方的圆形按钮，可对巡更点的巡检条码扫描识别，自动显示巡更点的舱室信息和检查提示信息[14-15]。舰员可根据检查提示信息，记录检查结果，并可填写备注信息及拍照摄像取证。若遭遇险情，可根据行动提示卡完成事故灾害的应急处置。

图6 舱室危险源巡检登记界面

对舱室巡检历史查看界面开展设计，如图7所示。在舰员完成各巡更点的巡查后，舰艇指挥员通过查看舱室巡检历史，可及时发现舰艇事故灾害隐患。该界面可针对起止日期范围内各巡检舱室的各项检查内容，查看其状态、备注内容和填报时间。

图7 舱室巡检历史查看界面

舱室巡检路线查看界面如图8所示。舰员根据图8可及时掌握已巡更点和待巡更点，避免误巡和漏巡。

图8 舱室巡检路线查看界面

与舱室危险源巡检类似，基于巡检终端使用流程，装备故障巡检可完成条码扫描、拍照摄像取证和核查填写，记录装备故障情况。装备故障巡检登记界面如图9所示。

图9 装备故障巡检登记界面

舰艇指挥员通过查看装备故障历史，可及时发现舰艇装备故障征兆。装备故障历史查看界面如图10所示。该界面可针对起止日期范围内各设备的各项检查内容，查看其故障情况、影响范围、填报时间和排除时间，并调取取证资料。

图10 装备故障历史查看界面

4.4 巡更历史查看界面

舰员巡更历史可有效帮助舰艇指挥员对巡检人员实施监督和检查，调动巡检人员的主动性和积极性。巡更历史查看界面如图11所示。该界面可针对起止日期内的各巡更更次查看巡检人员、巡检状态、最后巡更点和起始时间。“巡更历史查看”功能用于检查是否存在漏更或巡更未完成的情况。

图11 巡更历史查看界面

5 结 论

针对巡检系统的危险源巡检、故障登记、隐患登记、安全态势、数据分析、检索查看、条码打印、拍照摄像和数据交互等功能开展软硬件设计，结论如下：

(1)实现舰艇安全管理的电子信息化，解决巡检条目不清晰、巡检对象不具体和安全排查不全面等现实问题，可有效提升安全巡检的针对性和信息化水平。

(2)具备安全巡检的辅助决策和处置提示能力，使巡检人员快速处置发现的隐患和事故灾害，可有效提高事故灾害处置能力。

(3)具备安全态势查看及历史数据分析功能，在舱室布置图上直观地分层和分类显示各类危险源，并可对各类危险源的分布情况、危险源出现事故灾害隐患的概率进行统计分析，为确定频发事故灾害及重点安全管理区域提供有效支撑。

通过所进行的研究可有效提升舰船安全巡检的信息化水平，为逐步实现舰船安全巡检结果可视化、指挥决策快速化和查询分析科学化奠定数据基础。