邮轮型客滚船建造安防系统的应用1

孔 宁，宁海燕，蒋艳会，王鹏宇

（1. 上海船舶工艺研究所，上海 200032；2. 上海申博信息系统工程有限公司，上海 200032；3. 船舶智能制造国家工程研究中心，上海 200032）

0 引言

大型邮轮和豪华客滚船的建造属于系统工程，工程量大、施工周期长、涉及环节多，包含焊接、涂装、舾装等多种特种作业。在舾装和内装的过程中，可燃材料多，火灾荷载大，内部结构复杂，作业场景多，施工人员多，现场施工难度大。各种安全隐患层出不穷，任何一个环节稍有疏忽，极易引发安全事故，进而酿成大祸，造成惨重损失。近年来，国外发生过多起大型邮轮建造过程火灾事故，为避免发生类似悲剧，邮轮建造对船厂消防安全管理的要求越来越高[1]。

邮轮型客滚船是将邮轮和客滚船功能融为一体的豪华型船舶，其设计和建造过程集绿色、节能、环保、安全等要求于一体，在安全返港、结构设计、噪声控制、振动控制、液化天然气冷能利用、吊舱推进安装、内部装修、空调通风、娱乐设备等方面均达到邮轮建造的标准。邮轮型客滚船建造过程与大型邮轮类似，面临极大的消防安全管理风险[2]，迫切需要安防系统来保障邮轮型客滚船的安全建造。

1 需求分析

邮轮型客滚船总装建造的安全管理需求主要包含火灾应急告警、远程视频巡检、人员安全管理等3 个方面。根据以往项目经验，针对不同需求提出相应解决办法，见表1。

表1 邮轮型客滚船安防系统需求分类及解决方法

2 架构设计

在对邮轮型客滚船建造安全管理需求分析的基础之上，开展安防系统网络及架构设计。安防系统主要包括消防告警系统、视频监控系统、人员登轮系统等组成部分，需要明确各系统的设备组成及布网方案。

2.1 设备组成

1）消防告警系统

（1）远距离无线电（Long Range Radio，LoRa）通信网关：采用LoRa 传输协议，收集并处理LoRa终端设备传回的数据[3]。根据覆盖区域的需求，每层甲板分别在客滚船的前、中、后主竖区布置1 个LoRa 通信网关。

（2）烟感探头：采用LoRa 传输协议，通过低功耗LoRa 芯片和智能微处理器对报警信号进行处理。当检测到可燃物产生的烟雾浓度值超出阈值时，烟感探头会发出高分贝的告警声，同时将告警信息发送至同一网络内的LoRa 网关。烟感探头主要布设在客滚船的公共区域、重点区域和过道。

（3）温感探头：采用LoRa 传输协议，在检测到所处环境温度超出阈值（54 ℃）后，温感探头会发出高分贝告警声，同时将告警信息发送至同一网络内的LoRa 网关。温感探头主要布设在客滚船的机舱区域和过道。

2）视频监控系统

采用高清网络摄像头，配置网络硬盘录像机对前端视频和图像进行存储，管理人员和安保人员可远程、实时掌握各重要区域发生的情况。摄像头主要布设在进出口、主通道、公共区域主通道、车库等区域。

3）人员登轮系统

在客滚船的出入口布置人脸识别摆闸，对登船、离船、船上施工人员的信息进行管理。采用发光二极管（Light Emitting Diode，LED）单色屏显示当前船上人员数量以及实时出入人员信息。

4）消防预警物联网平台

基于云计算、大数据和物联网技术，通过有线或无线网络将服务器、LoRa 基站、各类传感器和终端设备连接在一起，在此基础上可进行基站管理、数据分发、监控设备、终端定位、应用添加等具体应用操作。

5）集成第三方系统

集成第三方系统与船厂人事系统和主数据系统间存在数据交换接口，将收集到的数据通过微信小程序、短信等平台进行发布。

邮轮型客滚船安防系统主要设备参数见表2。

表2 邮轮型客滚船安防系统主要设备参数

2.2 布网方案

综合考虑信号覆盖范围、施工便利性和使用需求设计布网方案，采用有线+无线的布网模式，并将布网区域分为信息中心、值班室和船上区域，3个区域之间通过光缆连接。

1）信息中心

在信息中心设置核心交换机、服务器、监控大屏，可对烟感温感报警信息、摄像头监控信息、出入口人员信息等进行实时监控。

2）现场值班室

在现场值班室设置汇聚交换机，可控制登离船人脸识别闸机和出入口智能识别摄像机。此外，现场值班室还设置有终端计算机，用于临时人员登记和信息查询，可查询烟感、温感、监控等信息。

3）船上区域

在船上区域分区设置接入交换机。在重点区域布置若干LoRa 通信基站，在关键位置布设高清视频摄像机，并通过网线连接到就近交换机。在船坞或码头进出口处设置登离船人脸识别闸机，并通过网线连接到就近交换机。

邮轮型客滚船安全监控系统布网方案见图1。

图1 邮轮型客滚船安全监控系统布网方案

3 应用过程及效果

某邮轮客滚船总长226 m，型宽35 m，航速22.1 kn，配置双燃料主机，采用电力推进，艉部装配2 台吊舱推进器。该船是一艘集运输、旅游、休闲、购物等功能于一体的新一代邮轮型客滚船，1～2层甲板为机舱区，3～5 层甲板为旅游车库及重载车库区域，6～8 层甲板为乘客居住区，9～11 层甲板为乘客休闲、娱乐区，12～13 层甲板为上层建筑。以该船建造过程部署的智能安防系统为例，介绍其应用过程及效果。

3.1 消防设备布置方案

客舱区烟感探头布置情况见图2。图2 中，Ⓨ代表烟感探头，安装间距为15 m。对于重点舱室、公共区域和过道，按需部署适量烟感探头，并通过粘贴或绑扎的方式将探头固定在壁板或管路上。

图2 客舱区烟感探头布置情况

机舱区的调试作业常产生烟雾，这往往会导致烟感探头误报，故建议在机舱区布置温感探头用于火灾监测。温感探头一般布置在重要设备附近，以及调试任务重要区域。机舱区温感探头布置情况见图3。图3 中，Ⓦ代表烟感探头，安装间距为10 m，并通过粘贴或绑扎的方式将探头固定在壁板或管路上。本船共布置20 个LoRa 网关，400 个烟感探头，50 个温感探头和65 个手动报警器。

图3 机舱区温感探头布置情况

3.2 现场设备布置及使用

在邮轮型客滚船的船坞总装阶段、码头调试与试航阶段应用了智能安防系统（见图4），可实现对建造区域内环境状态的实时监控及人员安全管控，确保邮轮客滚船建造生产作业的安全、有序、高效开展，减轻安保人员人工巡检的负担。

图4 智能安防系统现场设备布置情况

4 结论

本文基于物联网、传感器、云平台等技术，提出一种具有消防预警提醒、环境状态监测、人员动态监管等功能的智能安防系统。在此基础上，对该系统的架构设计进行介绍，并对应用效果进行分析。研究表明：该系统可保障邮轮型客滚船建造过程的安全性，提高船厂安全生产水平，促进数字化转型升级。研究成果可为高附加值船舶的建造安全管理提供一定参考。