船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用研究

摘 要：航海事故中船員落水事故的嚴(yán)重性備受關(guān)注，無(wú)論是因惡劣天氣、技術(shù)故障還是人為疏忽，船員落水事故往往導(dǎo)致悲劇性的后果，不僅造成人員傷亡和失蹤，還可能造成多個(gè)家庭的不幸和悲劇。然而，當(dāng)前航海安全領(lǐng)域仍面臨著船員落水報(bào)警系統(tǒng)不完善的挑戰(zhàn)，一般船舶沒(méi)有配備專門(mén)的船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)，船上自帶的AIS系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)人員落水自動(dòng)報(bào)警功能，或者現(xiàn)有報(bào)警系統(tǒng)在預(yù)警和準(zhǔn)確性方面存在一定限制，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)突發(fā)的落水事件。在這種情況下，研究一種可靠且高效的船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)迫在眉睫。本文通過(guò)對(duì)自研的船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證等方面進(jìn)行探討和研究，以期提高船員的安全性和提升救援效率，并為改進(jìn)現(xiàn)有安全措施提供可行建議。

關(guān)鍵詞：人員落水；報(bào)警系統(tǒng)；定位；動(dòng)態(tài)顯示；救援

1 研究背景

根據(jù)國(guó)際海事組織（IMO）等機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)，海上人員落水事故一直是全球海事安全的一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)，在過(guò)去的統(tǒng)計(jì)中，落水事故通常是導(dǎo)致海員傷亡和意外死亡的主要原因之一。船舶人員落水是一種常見(jiàn)且十分危險(xiǎn)的事故，當(dāng)船舶在海上航行時(shí)，船員或乘客意外落水后，如果不能迅速得到救援，可能會(huì)導(dǎo)致生命危險(xiǎn)甚至生命喪失。當(dāng)船員或乘客意外落水時(shí)，時(shí)間就是生命。本文闡述船上結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)裝備，通過(guò)與相關(guān)廠方技術(shù)合作，自研出符合實(shí)際使用情況的船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)可以第一時(shí)間發(fā)出落水人員遇險(xiǎn)報(bào)警聲光信息，結(jié)合北斗高精度定位和GPS技術(shù)的應(yīng)用，救援人員可以更準(zhǔn)確地知道落水者的位置，從而減少搜索范圍，提高救援效率。此外，人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，除了船員甲板作業(yè)，系統(tǒng)也可以應(yīng)用于其他水上活動(dòng)，如游泳、沖浪、釣魚(yú)等，對(duì)于游泳池、水上樂(lè)園等水域場(chǎng)所，人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)可以提供更安全的環(huán)境，幫助工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)落水事件，并采取緊急救援措施。

2 船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本文闡述的船舶人員落水報(bào)警系統(tǒng)是基于 AIS 技術(shù)，結(jié)合落水人員救生定位設(shè)備（簡(jiǎn)稱MOB裝置）、報(bào)警控制設(shè)備、落水人員動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)等軟硬件組成的船舶人員落水報(bào)警系統(tǒng)，如圖1所示。通過(guò)自主研發(fā)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)能夠識(shí)別來(lái)自 VHF 全向天線輸入源的 AIS 消息中涉及報(bào)警求救類AIS 消息（包括AIS-SART、AIS-MOB 等設(shè)備報(bào)警信息），并根據(jù)報(bào)警消息，將遇險(xiǎn)人員所佩戴“報(bào)警示位標(biāo)”的 MMSI 號(hào)和位置信息顯示在“落水報(bào)警板”屏幕上，同時(shí)“落水報(bào)警板”發(fā)出聲音提示。該系統(tǒng)亦可通過(guò)增加硬件裝置實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展功能，擴(kuò)展功能包括：“落水報(bào)警板”控制外置的聲光報(bào)警器（全船通用報(bào)警）進(jìn)行報(bào)警，“信號(hào)接收站”通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可將報(bào)警 AIS 消息傳輸至岸端船舶動(dòng)態(tài)/落水人員動(dòng)態(tài)顯示平臺(tái)上進(jìn)行顯示。

人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括以下部分，如圖2所示：

1）落水人員救生定位設(shè)備（簡(jiǎn)稱MOB裝置）：它是一種緊急信號(hào)設(shè)備，可幫助其他船只或搜救隊(duì)伍迅速定位并拯救掉入水中的人員。MOB裝置通常由一個(gè)個(gè)人佩戴的傳感器或裝置組成，自帶的全球定位系統(tǒng)（GPS）或其他定位系統(tǒng)，當(dāng)人員落水后可以手動(dòng)或者自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)及發(fā)送位置信息，可供精確地定位落水人員的位置，MOB裝置在實(shí)際使用過(guò)程中，應(yīng)該浮于水面以上，保持良好不間斷發(fā)送信號(hào)，如圖3所示。

2）報(bào)警控制設(shè)備，如圖4所示：該設(shè)備能夠自動(dòng)接收落水人員觸發(fā)的MOB報(bào)警，同時(shí)會(huì)觸發(fā)駕駛臺(tái)報(bào)警，以便駕駛臺(tái)值班人員能夠立即采取行動(dòng)。報(bào)警的表現(xiàn)體現(xiàn)在聲音警報(bào)、燈光報(bào)警、設(shè)備顯示屏上的警報(bào)。該設(shè)備還可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能，如控制全船通用報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全船通用警報(bào)效果，也可以將人員落水警報(bào)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至岸端船舶動(dòng)態(tài)/落水人員動(dòng)態(tài)顯示平臺(tái)上進(jìn)行顯示，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向周?chē)渌话l(fā)送求救信號(hào)等。

3）落水人員動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)：通過(guò)落水人員動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，駕駛臺(tái)值班人員可以快速查看以下報(bào)警信息：落水人員人數(shù)、位置、氣溫、濕度等動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)向船長(zhǎng)報(bào)告，船長(zhǎng)可以第一時(shí)間直觀地操縱船舶，駛往落水人員所在位置營(yíng)救，或者指導(dǎo)救助艇營(yíng)救，見(jiàn)圖5。

4）電源和能耗管理：系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，時(shí)刻處于待機(jī)狀態(tài)等待人落水遇險(xiǎn)信號(hào)的觸發(fā)，未觸發(fā)狀態(tài)時(shí)屏幕和燈光始終息屏顯示，不造成燈光外泄，影響駕駛臺(tái)瞭望，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有可靠的電源供應(yīng)，有UPS電源管理機(jī)制，以確保即使在電力故障的情況下，系統(tǒng)仍能持續(xù)工作。

3 系統(tǒng)功能測(cè)試和效果驗(yàn)證

為確保船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)的功能和有效性，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)船舶實(shí)際使用環(huán)境，結(jié)合船員自身的工作情況，進(jìn)行系列的功能測(cè)試和效果驗(yàn)證，該系統(tǒng)主要通過(guò)以下的測(cè)試和驗(yàn)證步驟：

1）定位精度測(cè)試：在不同位置和氣象條件下測(cè)試系統(tǒng)的定位精度，包括開(kāi)放海域、港口、漁船漁網(wǎng)密集區(qū)和島礁區(qū)等多種海域，晴好天氣、能見(jiàn)度不良天氣和惡劣天氣等海況條件下，進(jìn)行了多次測(cè)試驗(yàn)證，最終得出系統(tǒng)是能夠準(zhǔn)確、迅速地定位落水人員并傳達(dá)其位置信息。

2）報(bào)警系統(tǒng)測(cè)試：模擬人員落水，觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)并檢驗(yàn)報(bào)警機(jī)制的及時(shí)性和有效性。通過(guò)在船舶不同區(qū)域，如船頭、船中和船尾的左右舷各區(qū)域，觸發(fā)MOB報(bào)警裝置，報(bào)警系統(tǒng)能夠第一時(shí)間接收到報(bào)警信息，并觸發(fā)了人員落水聲光報(bào)警，落水人員動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)清晰顯示出落水人員數(shù)量和位置等信息。

3）耐久性測(cè)試：在海上真實(shí)條件下進(jìn)行系統(tǒng)的耐久性測(cè)試，包括防水性能、耐震性能和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行性能。經(jīng)過(guò)6個(gè)月在船試運(yùn)行，船舶實(shí)際運(yùn)行環(huán)境經(jīng)歷過(guò)臺(tái)風(fēng)、冷空氣、夏季高溫酷暑等各種天氣情況，并且經(jīng)歷過(guò)連續(xù)一個(gè)月長(zhǎng)航時(shí)不間斷動(dòng)船考驗(yàn)，系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作而不受損壞。

4）電源管理測(cè)試：對(duì)系統(tǒng)的電源管理進(jìn)行測(cè)試，包括測(cè)試UPS電源的續(xù)航能力和交替電源切換的可靠性。經(jīng)過(guò)多次船舶船電和岸電的轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，人為的斷電檢驗(yàn)，系統(tǒng)在電力故障的情況下仍然能夠持續(xù)工作。

5）用戶操作測(cè)試：所有在船駕駛員使用系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行操作測(cè)試，均表示系統(tǒng)的操作界面簡(jiǎn)單易懂、易于操作，一般能夠在5分鐘內(nèi)熟悉整個(gè)系統(tǒng)操作流程，而且不容易忘記，實(shí)際測(cè)試在應(yīng)急情況下，船員能快速、準(zhǔn)確地操作系統(tǒng)和查看警報(bào)。

6）實(shí)地驗(yàn)證和模擬演練：船舶在系統(tǒng)試運(yùn)行期間，多次進(jìn)行了實(shí)地驗(yàn)證，通過(guò)真人或者模擬假人佩戴MOB裝置，觸發(fā)報(bào)警，駕駛臺(tái)發(fā)出指令進(jìn)行人員落水救助，實(shí)際白天和夜間演練過(guò)程中，救助艇都能夠在駕駛臺(tái)提供的位置和導(dǎo)航下，快速地找尋到落水假人，成功營(yíng)救上船，驗(yàn)證了系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)急情況下的效果，見(jiàn)圖6、圖7。

通過(guò)以上的全面測(cè)試和驗(yàn)證，檢測(cè)系統(tǒng)能夠在船穩(wěn)定可靠地不間斷運(yùn)行，能夠按預(yù)期效果正常工作，實(shí)現(xiàn)人員落水的有效報(bào)警和處置，確保船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效地發(fā)揮作用，并為船員和船舶提供安全保障。

4 存在問(wèn)題與改進(jìn)方向

船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還面臨一些挑戰(zhàn)，首先，MOB個(gè)人求生裝置存在一定的使用壽命，尤其是海上惡劣工作環(huán)境，更容易導(dǎo)致設(shè)備的故障，另外MOB個(gè)人求生裝置電池有效期一般3～5年，對(duì)于小型船東來(lái)講，不光要考慮配置MOB個(gè)人求生裝置的成本，還要考慮新裝系統(tǒng)的成本和后期維護(hù)費(fèi)用的因素，這可能限制了系統(tǒng)在一些沿海小型船舶或者漁業(yè)船舶的普及。其次，系統(tǒng)在復(fù)雜的水域環(huán)境中，如大浪、濃霧、極寒等惡劣天氣條件下的可靠性還需要進(jìn)一步的實(shí)地認(rèn)證。下一步，我們將進(jìn)一步和相關(guān)廠家進(jìn)行技術(shù)研討，降低MOB個(gè)人裝置和報(bào)警系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少維護(hù)費(fèi)用，推動(dòng)船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)在海船和漁業(yè)船舶上普及，保障更多水上作業(yè)人員的生命安全。

5 總 結(jié)

本文旨在通過(guò)對(duì)船舶裝備人員落水報(bào)警系統(tǒng)的研究，探討提高航海安全性，并為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供參考。通過(guò)對(duì)船舶人員落水定位報(bào)警系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)方面的綜合分析，建立了完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和有效性。論文的研究成果對(duì)于提高船舶人員的安全保障水平具有重要意義，同時(shí)也為未來(lái)相關(guān)研究提供了一定的參考和指導(dǎo)。