崇禮滑雪場安全狀況調查與對策研究

□ 閆磊磊 杜鵬（河北建筑工程學院 河北 張家口 075024）

1、前言

1988年，張家口在崇禮縣建立起華北地區第一家滑雪場，經過二十幾年的發展，崇禮已經建成萬龍、翠云山、長城嶺、多樂美地、塞北等滑雪場，多次承辦國際滑雪系列賽，已成為國家訓練基地。北京市和河北省張家口市已正式向世界奧委會提出了申辦2022年冬季奧林匹克運動會，張家口崇禮縣將承辦所有雪上項目的比賽。但是崇禮滑雪場的發展歷史比較短，發展較快，在安全保障方面缺少硬、軟件方面的建設。近些年來，滑雪場安全事故時有發生，滑雪場的安全是不容忽視的關鍵問題，滑雪場的安全不僅關系到者的人身安全，更反映了一個國家的基礎設計建設水平及科技發展水平。因此滑雪場的安全問題必須引起足夠重視。本項目采用資料分析和實際調查相結合的方法，對崇禮滑雪場安全服務人員、雪場管理、雪場硬件設施、安全信息發布等幾個方面的安全管理情況進行的調查分析發現，從而利用無線傳感網技術和RFID技術，構建出崇禮滑雪場傳感網安全防范預警機制，加強對滑雪場的設備和環境進行監測，強化設備的日常保養和維護，規范滑雪器材的使用，從而對雪場的信息化管理，提供更多的安全信息。完善滑雪場的安全設施，減少和防止滑雪傷害，提高滑雪場的安全管理。為成功申辦2022年冬奧會奠定基礎。

2、崇禮滑雪場安全狀況

2.1、崇禮滑雪場安全服務人員情況

雪場的安全服務人員主要負責向滑雪者普及滑雪知識、教授滑雪技術、滑雪者提供咨詢服務。而最重要的是，他們可以監督滑雪者的滑行狀態，提醒滑雪者做好安全防護措施，保證滑雪者人身安全。但是因為崇禮滑雪場地處張家口市縣區，從業者大都是附近農民，大部分沒有專業經驗和技術，所以安全服務狀況亟待提高。

2.2、安全信息發布

滑雪場常見的提供安全信息的方式是雪場地圖，崇禮滑雪場的雪場地圖一般是靜態的主要標注了雪場內建筑的分布、區域的劃分、雪道和纜車的分布情況，但是當天的天氣、溫度、雪質、一條雪道上的滑雪者，這些都不能及時的進行顯示，因此急需利用無線傳感網技術來制成同步的動態顯示地圖。

2.3、雪場場地器材設施

滑雪者應該根據自己的身高、體重、年齡、性別、滑雪技術水平、滑雪道類型、雪道格局和表面場地狀況如寬度、長度、坡度、梯度、落差等因素選擇適合自己的滑雪器材，但是崇禮滑雪場的大部分滑雪器材是從國外購入的二手器材，因此滑雪板長度、固定器、鞋號、安全閾值等設定不會適合每一個滑雪者，另外雪道上有雜物、雪面結冰、雪道損壞等因素都會對滑雪者造成傷害。同時滑雪道標識不清會造成滑雪者迷路，所以滑雪者及時了解雪道的信息就顯得更為重要。

2.4、雪場管理

滑雪場管理者應該為滑雪者提供安全完善的服務，是滑雪者能及時雪場的安全信息，并及時對每一個滑雪者的位置進行監控，對其滑雪路線的雪道雪質狀況及時反饋，對其滑行速度進行及時的告知，對滑行中的路線偏移，速度較快及時提醒糾正，并且對每條雪道和索道的人數，以及雪道上的人員密度情況及時的顯示，這樣就可以避免許多危險的發生?；﹫霭踩庾R十分重要。管理者要使每一位滑雪者及時知道自己的身體狀況，滑雪狀態，雪場情況，這樣才能使滑雪者自覺遵守雪場的安全規范既能保護自己又能保護他人。

3、滑雪場安全系統設計

崇禮滑雪場環境復雜，面積廣大，人工管理存在一定的困難和不足，因此利用無線傳感網（WSN）和RFID技術無線傳感網絡節點的特點，我們可以在滑雪場布設大量的無線傳感器節點，來監測管理滑雪場，這樣既節省大量的人力物力，也可以提高崇禮滑雪場的安全管理水平。本安全系統主要設計為四部分：者隨身攜帶的智能微塵、賽道周邊及事故多發地段監控預警終端、通信模塊、控制調度中心。

3.1、動態微塵硬件實現

動態微塵配帶在每個滑雪者的身上，能實時監測其速度、加速度、障礙物接近程度、碰撞程度、受力情況，并實時監控者的心跳、脈搏、血壓等生命體征基本參數。核心采用TI公司的CC2530芯片作為控制器與無線收發器，采用速度、加速度、紅外接近、心跳測量計、血壓計、脈搏測量計等。通過前段傳感器檢測者的運動情況與身體情況，從而最大限度監控者的實時狀況，采集的參數通過無線收發模塊傳送到賽道周邊的無線接收終端，終端通過通信模塊傳輸至調度中心，并存入數據庫，以方便對每個佩戴者的技術參數進行統計。

3.2、賽道周邊監控終端硬件組成

賽道周邊終端偵聽接收來自移動微塵的信息、并通過通信模塊傳送到調度中心，并將調度中心發送的指令傳送到移動微塵或周邊設備。

3.3、通信模塊軟硬件組成

通信模塊采用無線Zigbee無線通信與以太網通信兩種通信方式，Zigbee無線通信主要用于活動微塵和周邊終端的通信，以滑雪者攜帶的活動微塵為中心點，即信息的發起者，周邊所有能接受到信息的終端為信息接收點，方便從不同角度了解跟蹤者的實時參數。

3.4、調度中心軟硬件組成

調度中心采用微型計算機視頻墻實現全方位立體監控，并采用滑雪場實時信息管理信息系統對采集的數據進行處理，該系統采用Java語言及SQL Server2010開發。

4、崇禮滑雪場安全系統風光電互補供電系統的設計

作為無線傳感器網絡重要組成部分的無線傳感器節點，由于受到功耗和電池供電的影響，其壽命非常有限，無線傳感網中無線傳感器節點個數多，分布區域廣，往往布設在環境惡劣的無人值守的野外，更換十分困難。因此，要延長節點的壽命，除了減少節點的能量消耗，采取必要的節能和供能措施。本文所設計出的無線傳感器節點的功能系統是有風、光、電互補的復合能源供電系統。它是由太陽能光伏發電裝置、風能發電裝置組成的生能器件和超級電容、鋰離子電池組成的雙儲能器件組成的供電系統，當環境能量供能出現故障時，起到替補作用的兩節1.5伏干電池會為節點供電，以此來保證節點正常工作。

4.1、風力發電回路

風力發電回路中需要有風力發電機和卸荷電路，風力發電裝置從環境中獲取電能后，將電能充進超級電容中去，當超級電容接近滿充狀態時，發電機的負載趨近于0，此時，發電機進入空載運行狀態，而空載運行對于發電機來說是非常危險的，此時，我們就需要用到卸荷電路對進行卸荷負載，卸荷電路一般是由大功率的電熱類負載構成的，在工作過程中，將電能轉化成熱能，顧名思義，起到了卸荷的作用，避免風力發電機空載。

4.2、太陽能發電裝置

太陽能發電裝置主要包括太陽能光伏電池，穩壓電路，鋰離子電池，肖特基二極管。太陽能光伏發電裝置通過穩壓電路為無線傳感器節點供電，同時，將多余的電能存儲到鋰離子電池中，但是由于鋰離子電池容易放電，所以，需要連接一個肖特基二極管，確保電路中的電流從電池板流向充電電池，而不會發生電流倒流的情況。

4.3、風光電互補復合供電系統的工作原理

太陽能發電裝置只有在有陽光的時候才能發電，而風力發電裝置在有風的時候均可發電，彌補了太陽能在陰雨天和夜間不能發電的劣勢，真正實現了風光互補發電，在風光互補發電發生故障的時候，供電系統會自動啟動干電池供電，保證節點正常工作。風光電互補供電系統，既綠色環保，又節約了能源，為無線傳感器節點長壽命工作提供了保障。

5、結論

本系統采用無線傳感網技術及嵌入式技術、計算機技術、光電互補復合能源供電系統設計實現了滑雪場安全預警系統，通過模擬驗證，該系統實時性好，穩定性高，有效保障了滑雪者的人身安全，提高了滑雪場的管理水平。

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