基于船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)研究

陳千榮　王海洋　高海龍　劉書平　戴樹龍

摘 要：為了能夠在船舶火災應急時刻提高人員撤離效率，最大限度的保障船員在應急疏散撤離過程中的人身安全，針對目前船舶脫險通道指示僅僅局限于傳統(tǒng)的蓄光自發(fā)光型指示標志的情況，在不斷推動船舶智能化發(fā)展的今天，通過現有陸地大型智能集成化方案，結合現有船舶火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)的聯(lián)動模式，從SOLAS公約，FSS規(guī)則，IMO相關決議，國際標準化組織ISO的相關技術要求和國內相關法律法規(guī)，以及相關國家標準上探討船舶智能脫險通道指示系統(tǒng)的可行性，并給出基于船舶火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)的可行性方案。

關鍵詞：船舶火災監(jiān)控報警;智能疏散;智能疏散指示標志

中圖分類號：U662? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）01-0083-03

1引言

推動海上應急管理體系和能力現代化，是交通強國建設的重要保障， 2019年9月，中共中央，國務院印發(fā)《交通強國建設綱要》，指出應建立健全綜合交通應急管理體制機制，法規(guī)制度和預案體系。2020年10月，黨的十九屆五中全會做出加快建設交通強國的重大戰(zhàn)略部署。海上船舶應急事件是國家突發(fā)事件應急體系的重要組成部分，船舶火災監(jiān)控系統(tǒng)是船舶火災應急的第一道防線， 推動船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)和逃生指示系統(tǒng)的現代化，使現場處置行動更加科學，人員疏散撤離更加有效有序，以期有效的減少船舶火災事故導致的財產損失和人命傷亡，環(huán)境污染等嚴重后果。

目前，船舶安全逃生指示標志是基于IMO蓄光自發(fā)光型船用安全標志（The Photo luminescent marine safety sign）， 屬于固定式樣的熒光指示貼標。在船舶火災（尤其是大型客船遭遇火災）應急條件下，傳統(tǒng)的固定熒光疏散指向標很可能因為其固定指示不可變的特點，把緊急疏散撤離的人群導向船舶火災發(fā)生的危險區(qū)域，導致船舶在火災應急反應，人員救助過程中的難度增加。

現階段船舶火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)（Fire detection and alarm system）與應急逃生指示標志分開獨立，互不關聯(lián)，在人員疏散撤離的過程中，傳統(tǒng)的逃生標識對人員在火災應急逃生的指引存在很大的安全隱患。

本文旨在通過相關研究建立一套符合船舶營運特點的集火災監(jiān)控報警和智能疏散指示系統(tǒng)于一體的船舶火災報警和智能應急逃生指示系統(tǒng)。本文將嘗試通過整合船舶舶現有的應急照明，火災監(jiān)控報警系統(tǒng)，并結合陸上成熟的智能疏散指示系統(tǒng)，形成基于IMO，ISO相關規(guī)則下新的系統(tǒng)。在應急時刻，在原有的應急照明，火災監(jiān)控報警的基礎上，新的系統(tǒng)能夠快速對就近出口，火災的走勢做出分析，給出安全的疏散路徑指示，智能的選擇消防應急標志燈的指示方向，幫助船舶生活區(qū)或工作區(qū)域的人群實時地選擇最佳逃生路線，指引安全逃生方向，最大限度的保障船員在應急疏散過程中的人身安全，為進一步的船舶應急反應做鋪墊。

2船舶現有逃生指示的系統(tǒng)現狀及存在的問題

2.1船舶現有應急逃生指示標識的現狀

現階段， 國際營運船舶采用的應急逃生指示標識還是沿用傳統(tǒng)的蓄光自發(fā)光型安全標識， 這種標識自問世以來，一直沿用至今， 雖然在其發(fā)展歷史上，國際海事組織對其形狀尺寸，特定顏色進行過幾次大的修訂， 因其造價成本相對低廉，使用方便，易于識別，穩(wěn)定相對可靠的特點，廣泛應用在各種類型的船舶上。

2.2船舶現有應急逃生指示標識存在的問題

傳統(tǒng)蓄光自發(fā)光型安全標識固定指向不可變。傳統(tǒng)蓄光自發(fā)光安全標識因其固定的位置和指向，在應急條件下不能根據火情改變標識指向，經常會把疏散人流導向火災發(fā)生或者相鄰的危險區(qū)域; 船上長時間使用蓄光自發(fā)光安全標識，因為大多未及時更新，致使表面褪色老化，導致標識指示模糊，在黑暗環(huán)境下自發(fā)光微弱甚至失效。

3船舶智能指示標識的相關法規(guī)要求和執(zhí)行標準

根據SOLAS第二章D部分第13條關于脫險通道的規(guī)定，對船舶應急脫險通道有標志清晰，設計能滿足緊急情況需要的要求;公約第13條關于客船脫險通道的標志的要求中，指出除應符合公約第II-1/42和III/11.5條關于應急照明的要求外，包括梯道和出口在內的脫險通道應在脫險通道所有各點（包括拐彎和交叉處），用位于甲板以上不超過300mm的照明或熒光條指示裝置予以標示。對于脫險路線的標志和消防設備位置的標識應采用熒光材料或用照明標示，主管機關應確保該照明或熒光設備的鑒定，測試和使用符合《消防安全系統(tǒng)規(guī)則》。

根據國際海事組織采納的國際標準化組織相關執(zhí)行標準， 低位照明系統(tǒng)除了應滿足SOLAS和FSS規(guī)則及其附則的相關要求外，還應符合IMO認可并采納的ISO17631，ISO24409-1，ISO24409-2，ISO17724，ISO15370-2020，ISO3864-4等相關執(zhí)行標準。國內船舶，除了滿足國內船舶建造相關規(guī)范以外，在相應設備的執(zhí)行標準上也應遵行相關強制性國家標準和推薦行國家標準， 例如 GB17945-2010， GB50116-2013，GB22134，GB/T38605-2020等等。

4船舶智能指示標志的設計思路及構想

根據智能船舶發(fā)展行動計劃（2019-2021年），指出推動船舶航行，作業(yè)，動力等相關設備的智能化升級，通過研究信息和控制高度集成的新型船用設備，成為全面提升船舶智能化水平的手段之一。

本項目基于船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)旨在通過前述公約和規(guī)則對現有船舶火災報警系統(tǒng)的聯(lián)動設計要求，結合規(guī)則關于低位照明系統(tǒng)的執(zhí)行標準，設計出能夠與船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)聯(lián)動的新型脫險指示系統(tǒng)，強化綜合集成船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的內容，以提高船舶智能化水平，達到快速疏散撤離，保障海上人命安全的目的。

結合陸地大型建筑的智能逃生指示系統(tǒng)的成功經驗， 適合船舶特點的智能應急逃生指示標識的設計方案可以從以下兩個方面進行設計論證。

4.1具有智能化特征的脫險通道指示系統(tǒng)

通過對國標50116-2013中定義的四種聯(lián)動控制設計方案的優(yōu)化，結合現有的計算機技術和數字化技術我們可以得到一種以集中控制為主體的通過計算機遠程控制的智能化脫險通道指示系統(tǒng)。依據2010年12月3日通過的MSC.311（88）號決議， 2017年12月5日通過的A.1116（30）決議和FSS規(guī)則第11章的相關要求，可利用低位照明系統(tǒng)和船舶火災報警系統(tǒng)通過計算機和數字化技術建立一套可以在中央控制器遠程控制脫險通道指示方向的智能化系統(tǒng)。該設計方案首先保證船舶在正常情況下的脫險通道按照船舶防火控制圖的指示方向進行照明進行指示。其次，在火災應急條件下能夠實現根據需要改變相應位置的指示標志指示方向的目的。

設計方案系統(tǒng)由應急照明集中控制臺，配電箱，持續(xù)型或非持續(xù)型雙向消防應急燈具和配電線路等組成。通過對脫險通道的應急指示標志進行系統(tǒng)規(guī)劃，科學設計，針對應急照明集中控制臺的智能優(yōu)化，形成獨立的具有應急照明和智能雙向指示的智能化脫險通道應急照明指示系統(tǒng)。

集中控制單元的智能化升級部分可由上位機，單片機智能控制芯片通訊模塊組成。 通過上位機編程智能疏散軟件，下位機由安裝有單片機智能控制芯片的應急指示燈具組成。即在整個單獨的應急照明和疏散指示系統(tǒng)中進行計算機技術和通信技術的優(yōu)化，達到智能控制的目的。 智能疏散軟件火災所在位置，根據各個疏散通道上發(fā)生火災的情況，生成最佳疏散路線，并將所對應的指令通過通信模塊串行的接口 ，傳給單片機智能控制芯片 ，然后由單片機智能控制芯片對疏散指示燈具發(fā)出方向指示的信號，指示安全出口方向。

4.2集火災監(jiān)控報警、智能疏散、滅火聯(lián)動于一體的高度智能化綜合系統(tǒng)

結合方案一的智能化一體機控制，通過相關的通信模塊，連接船舶火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)，使一體化集中控制的脫險通道照明指示系統(tǒng)與船舶火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)進行聯(lián)動，通過火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)的實時監(jiān)控信號，傳輸至一體機智能疏散軟件，由智能疏散軟件根據火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)提供的火災發(fā)生位置，自動生成脫險逃生路線，并對相關照明指示燈具進行主動控制，根據逃生路線指示安全出口。

通過集成化和計算機軟件技術， 形成集應急照明，火災監(jiān)控報警和智能疏散指示系統(tǒng)于一體的新型智能消防系統(tǒng)，在原有的應急照明，火災監(jiān)控報警的基礎上，通過智能數據終端，針對就近脫險通道，逃生出口，火災的走勢做出分析，給出安全的疏散路徑指示，自動修改消防應急標志燈的指示方向，幫助船舶生活區(qū)或工作區(qū)域的人群實時地選擇最佳脫險路線，指引安全脫險方向。

5影響智能疏散指示系統(tǒng)安全因素

新型智能疏散指示系統(tǒng)不可能杜絕事故中人員的傷亡，影響智能疏散指示系統(tǒng)安全人的不安全狀態(tài)主要集中在判斷失誤和操作失誤兩方面的內容。

任何智能化或者自動化設備的廣泛使用都離不開人的操作，尤其是現代船舶營運中人員疲勞，心理問題往往是事故發(fā)生的直接原因。判斷失誤不僅僅是相關人員對不充分主觀情形的分析做出的錯誤性或者不合理決斷，更有可能是對設備對系統(tǒng)的不熟悉或者盲目的自信而做出的不合理操作。

另外，操作失誤在事故發(fā)生的原因中也占有相當的比重。多數情況下判斷失誤是操作失誤的直接原因，操作失誤也會與物的因素息息相關。智能疏散指示系統(tǒng)與船舶火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)的聯(lián)動，對船員在應急條件下的反應能力提出更高的要求， 新型系統(tǒng)與設備的應用要求船員對系統(tǒng)操作的熟悉和了解更甚以往。

影響智能疏散指示系統(tǒng)安全物的因素主要集中在系統(tǒng)本身設計的合理性，相關執(zhí)行標準的可靠性，多系統(tǒng)聯(lián)動下的抗干擾性能，多節(jié)點通信性能和綜合智能系統(tǒng)軟件的可操控性能等等。以上相關性能上的要求不僅僅要符合當前國際公約，規(guī)則的要求， 以及國內相關法律法規(guī)的要求， 還應該在當前規(guī)則技術要求和執(zhí)行標準上做出相對應的提高， 以滿足當前日益廣泛普遍的船舶智能化需求。

6結語

海上船舶應急事件是國家突發(fā)事件應急體系的重要組成部分，船舶火災監(jiān)控系統(tǒng)是船舶火災應急的第一道防線， 推動船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)和脫險指示系統(tǒng)的自動化，智能化，使現場處置行動更加科學，人員疏散撤離更加有效有序，可以有效的減少船舶火災事故導致的財產損失和人命傷亡，環(huán)境污染等嚴重后果。

目前，基于火災監(jiān)控與報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)還沒有完全應用到相關船舶上， 尤其是商船基本依賴于傳統(tǒng)的熒光指示標志， 新型智能疏散指示系統(tǒng)將是對傳統(tǒng)的熒光標指示標志產生革命性的改進與創(chuàng)新?？梢灶A見隨著智能化船舶的發(fā)展，新型智能疏散指示系統(tǒng)廣泛應用到營運船舶上來將勢在必行。

基于船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)是船舶消防設備集成化，智能化的發(fā)展趨勢， 也是船舶設備智能化的有效手段之一。 研究表明，基于船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)的技術和方案已經成熟，能夠滿足保障疏散人員安全的需求，符合國家智能航運發(fā)展需要，具備產業(yè)化發(fā)展的潛力。

參考文獻：

[1]黃獻聰， 楊惠. 國際標準化組織ISO、IEC個體防護裝備標準體系分析[J]. 中國個體防護裝備， 2016， No.135（02）：30-39.

[2] ISO （2015） BS ISO 24409-2：2014 Ships and marine technology— Design， location and use of shipboard safety signs， safetyrelated signs， safety notices and safety markings Part 2： Catalogue First edition 2014-01-15

[3] International Maritime Organization. （2019） International code of fire safety system . London： IMO.

[4] International Maritime Organization. （2015）. International convention for the safety of life at sea. Beijing： China communications press.

基金項目：中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助——青年教師科技創(chuàng)新項目“基于船舶火災監(jiān)控報警系統(tǒng)的智能疏散指示系統(tǒng)”（項目編號3132021305）。