北斗定位系統(tǒng)用于海上工程建設應急管理的思考

李明亮

（中交路橋建設有限公司，北京 100027）

1 引言

北斗定位系統(tǒng)是我國自主研發(fā)、獨立運行的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應用于交通運輸、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、電力調(diào)度、救災減災、公共安全等領域，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。中交路橋建設有限公司作為建筑施工企業(yè)，在多個項目均使用北斗定位系統(tǒng)輔助現(xiàn)場生產(chǎn)管理工作。其中，寧波舟山港主通道項目主通航孔橋作為深海工程，對該系統(tǒng)的需要最為迫切、應用最為全面、效果最為顯著。

舟岱跨海大橋位于上海與舟山之間的深水海域，橋址區(qū)遠離陸地，浪高、水深、流急、風大，氣候多變。海上施工點多、線長，交通不便、人員活動范圍有限，材料運輸、人員運送頻率高，發(fā)生人員落水事故的可能性極大。主橋施工需跨越10 萬t級通航孔，來往船舶數(shù)量多、噸位大，船撞平臺安全風險高。如遇突發(fā)海上險情，必須克服上述困難，及時、快速、精準地開展應急救援，從而降低人員傷亡、經(jīng)濟損失。

舟岱跨海大橋海上橋梁長度17.355 km，中交路橋建設有限公司（以下簡稱公司）承建的第DSSG03 標段是全線唯一的主通航孔橋，也為全線的控制性工程。主通航孔橋為3 塔鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為78 m+187 m+550 m+550 m+187 m+78 m＝1 630 m。滿足10 萬t 級油輪通航條件，是目前世界上最大跨徑的3 塔鋼箱梁海上斜拉橋。

橋址區(qū)為深水海域，且臺風頻發(fā)、季風歷時長，一系列的不利條件給施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。如何通過可行的施工方案、合理的施工組織、有效的管控措施來克服惡劣的自然環(huán)境確保施工順利完成是關(guān)鍵。

本項目橋型為世界之最，相應的技術(shù)含量高，“四新技術(shù)”應用多達38 項?！吧钏Ｓ蜾撈脚_”“超長大直徑樁基”“弧線鉆石型索塔”及全國首例“雙層鋼套箱”等。諸多技術(shù)需開展專項科研進行突破。

受夏季臺風襲擊多、冬季季風頻發(fā)，全年有效施工時間僅為220 d。合同工期雖為45 個月，但合同約定需在2020年7 月底前完成主橋合龍，實際施工時間僅有34 個月。業(yè)主單位對項目總體定位為：創(chuàng)建全國品質(zhì)工程、中國在國際上的橋梁名片工程。目前積極爭創(chuàng)交通運輸部“品質(zhì)示范工程項目”。

2 應用內(nèi)涵

公司與中國交通建設股份有限公司科技部合作，以北斗智能終端作為人員、設備唯一身份標識，將北斗定位系統(tǒng)應用于舟岱大橋海上施工應急管理。北斗智能終端可以把施工現(xiàn)場各個環(huán)節(jié)的基礎數(shù)據(jù)進行收集、統(tǒng)計、分析，實現(xiàn)對海上作業(yè)人員的實時位置跟蹤、移動軌跡監(jiān)測，一旦發(fā)生落水事故，該終端遇水后可自動啟動報警，不間斷將實時位置信息發(fā)回海上救援中心，救援中心通過北斗衛(wèi)星短報文形式將搜救指令以及落水人員位置信息發(fā)送給搜救人員進行現(xiàn)場施救。經(jīng)過研究和應用，該套系統(tǒng)基本可以實現(xiàn)對海上作業(yè)人員落水事故的及時報警和精準、長時定位，可以為項目管理者應對海上突發(fā)狀況提供有效、真實的決策依據(jù)。

3 應用過程

3.1 開展北斗定位應急救援終端的測試和選型

在開展北斗定位應急救援終端的測試和選型的過程中，主要進行了第一代產(chǎn)品和第二代產(chǎn)品的選擇。

1）第一代產(chǎn)品的選測：2018 年7 月，公司組織舟岱大橋項目引入北斗定位應急救援終端第一代產(chǎn)品進行試用。該代產(chǎn)品雖較多應用于隧道施工、戶外探險等方面，但其定位原理屬于有源定位,需要用戶終端主動發(fā)送信號,在人員落水心理緊張的情況下難以使用；同時第一代產(chǎn)品還存在著不具備防水功能、漏報現(xiàn)象時有發(fā)生、電池續(xù)航僅24 h、定位精度較差等缺點，因此被項目部放棄。

2）第二代產(chǎn)品選測：2018 年8 月，公司組織試用北斗定位應急救援終端第二代產(chǎn)品。首先把3 臺北斗定位應急救援終端投入海中,連接上測試軟件，開始了海上靜態(tài)試驗。然后，在30 km/h 的航速下，對3 臺終端進行了動態(tài)數(shù)據(jù)上報測試、運行軌跡測試，并與船舶上的GPS 定位導航系統(tǒng)進行了相關(guān)數(shù)據(jù)的比對，最終3 臺終端經(jīng)歷了陣雨、風浪等復雜環(huán)境的考核，多次覆入水中，試驗小組及時恢復狀態(tài)，共連續(xù)進行了73 h 的不間斷試驗，均能夠保持正常工作，報警成功率在90%以上。

相較于第一代產(chǎn)品，具有用戶終端主動發(fā)送信號和終端遇水后自動激發(fā)報警雙功能，終端外殼防水，定位可靠、快捷和精準，信號覆蓋范圍廣等特點。同時，該代產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)北斗通信終端、手機之間的信息互通互聯(lián)及網(wǎng)絡導航定位功能，支持常規(guī)手機的應用App 和電腦PC 端。一旦人員落水，便可以準確、快速地觸發(fā)手機震動或警鈴報警，監(jiān)管人員依據(jù)坐標可以快速鎖定人員位置實施救援工作，因此，公司決定選用第二代產(chǎn)品應用于應急管理。

3.2 健全應急管理體系，建立應急指揮中心

基于北斗定位系統(tǒng)，建立了3 級應急救援體系：從項目作業(yè)班組負責人、安全員，到項目生產(chǎn)副經(jīng)理、安全員，再到公司安監(jiān)部門主管人員，均安裝了北斗定位應急救援系統(tǒng)App 軟件，實現(xiàn)對一線人員海上作業(yè)狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)控。

公司在項目上建立了北斗定位海上應急救援指揮中心，即應急安全管理延伸到重點部位、重要人員，實現(xiàn)應急信息報送流程化、應急告警實時化、人員位置和應急搜救可視化。

3.3 推廣使用北斗定位應急救援系統(tǒng)，開展交底和培訓工作

制定了北斗定位智能終端使用管理規(guī)定，組織開展交底和培訓工作，并以該終端為核心拍攝安全微電影，進一步加大宣傳力度；為現(xiàn)場作業(yè)人員配發(fā)北斗應急救援終端共計275 套，并對救生衣進行改制，方便北斗應急救援終端的佩戴。為更好推廣北斗定位系統(tǒng)，項目部拍攝微電影開展宣教工作。

3.4 開展應急演練工作，驗證海上應用北斗應急救援的實效性

公司多次聯(lián)合舟山海事局開展海上船舶消防救生應急演練活動，利用北斗系統(tǒng)鎖定落實人員和事故船舶，從北斗定位觸發(fā)警報至鎖定事故船舶位置和搜救到落水人員所用時間小于10 min，精確范圍小于10 m，驗證了北斗定位在海上應急救援工作中的高效性。

4 實施效果

4.1 應急救援方面

1）遇險時手動或遇水自動觸發(fā)啟動向外求援，采用北斗二代/GPS 雙模定位技術(shù)獲取遇險人員的當前位置信息，采用北斗一代RDSS、VHF 無線射頻等技術(shù)，將個人當前位置信息和遇險信息按照每5 s 頻率不間斷向外傳播，便于及時搜救，對應急指揮和人員安全保障提供了有力支撐，解決了一直困擾項目海上搜救“發(fā)現(xiàn)不了落水人員報警”和“尋找不到落水人員位置”的難題。經(jīng)過多次人員落水海上搜救應急演練的試驗證明，實施人員搜救任務時，搜救有效范圍以搜救船為中心，半徑5 km 范圍內(nèi)，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度10 ns，定位快速、精準、高效。

2）系統(tǒng)能夠顯著地提升海上橋梁施工人員和設備的安全風險防控能力，高效、快速應對海上險情，提高了應急救援能力，搜救指揮中心只需組織少量船舶對落水人員進行直線式搜救,改變傳統(tǒng)的“船海搜救戰(zhàn)術(shù)”大海撈針的拉網(wǎng)式搜救模式,減少不必要的搜救力量和搜救資源的參與,降低了應急救援成本，后期還可將北斗定位運用于船舶油耗監(jiān)測系統(tǒng)，降低船舶油耗成本[1]。

4.2 應急管理方面

4.2.1 應急值守管理

實現(xiàn)生產(chǎn)安全事故的信息接收、屏幕顯示、跟蹤反饋、專家視頻會商、圖像傳輸控制、電子地圖GIS 管理和情況綜合等應急值守業(yè)務管理。利用本地區(qū)、本部門監(jiān)測網(wǎng)絡，掌握重大危險源空間分布和運行狀況信息，進行動態(tài)監(jiān)測，分析風險隱患，對可能發(fā)生的事故進行預測預警。

4.2.2 應急救援決策

生產(chǎn)安全事故發(fā)生后，通過匯總分析相關(guān)部門的預測結(jié)果，結(jié)合事故進展情況，對事故影響范圍、影響方式、持續(xù)時間和危害程度等進行綜合研判。在應急救援決策和行動中，能夠針對當前災情，采集相應的資源數(shù)據(jù)、地理信息、歷史處置方案，通過調(diào)用專家知識庫，對信息綜合集成、分析、處理及評估，研究制定相應技術(shù)方案和措施，對救援過程中遇到的技術(shù)難題提出解決方案，實現(xiàn)應急救援的科學性和準確性。

4.2.3 應急救援培訓與演練

項目使用北斗應急救援系統(tǒng)，開展事故模擬和應急預案模擬演練；合理組織應急資源的調(diào)派（包括人力和設備等）；協(xié)調(diào)各應急部門、機構(gòu)、人員之間的關(guān)系；提高全員應急意識；提高救援人員的救援能力；明確救援人員各自的崗位和職責；提高各預案之間的協(xié)調(diào)性和整體應急反應能力。

5 結(jié)語

北斗定位系統(tǒng)不僅可在海上、水上作業(yè)的應急管理工作中廣泛推廣應用，后期還能應用在施工車輛和船舶監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過安裝車（船）載北斗終端，可實時獲取監(jiān)控車輛和船舶的地理位置、運行方向、運行速度等各種狀態(tài)信息，從而對監(jiān)控對象進行實時監(jiān)控、調(diào)度、發(fā)布服務信息、受理各種類型的報警信息等。