基于PDA的艦艇生命力電子巡檢系統設計

侯 岳，苗 海

(1.海軍工程大學 動力工程學院，湖北 武漢 430033；2.海軍工程大學 艦船綜合試驗訓練基地，湖北 武漢 430033)

0 引 言

艦艇裝載大量的燃油、滑油、彈藥、高壓氣和化學制劑等易燃易爆危險品，且危險品種類多、分布范圍廣，安全管理形勢嚴峻[1-2]。艦艇的安全管理必須重視預防環節，并開展有效、有序和正規的經常性檢查，使事故災害在萌芽階段被消除[3-4]。然而，目前的安全巡檢手段相對落后，容易造成艦員安全檢查走形式、安全排查不全面、巡檢記錄不清晰等現象[5-6]。由于缺少必要的處置步驟、處置方法和提醒措施，經驗欠缺的巡檢人員在發現裝備異常和危險隱患時，無法快速上報并第一時間采取處置措施，不利于避免事故災害的進一步擴大[7-8]。由于缺少隱患排查的歷史數據累積，無法形成全艦安全隱患的總體態勢，無法分析確定安全巡查的關鍵部位[9]。因此，迫切需要加強安全巡檢的針對性，并提高安全巡檢的可視化、信息化及電子化水平[10-11]。

進入21世紀，世界海軍強國為加強艦艇的安全管理及處置能力，設計開發一系列的安全管理信息化系統，其中意大利海軍設計開發的安全巡檢及管理系統是典型代表。該系統以個人數字助理(Personal Digital Assistant，PDA)為移動式巡檢終端，艦員攜帶該終端，可掃描艙室和設備的電子標簽進行檢查和記錄。該系統配置全艦安全管理數據中心，可接收巡檢終端的巡檢數據，匯總歷史巡檢數據，并提供全艦安全態勢。

依據艦船安全管理和生命力巡更的業務工作流程，設計實現巡檢終端和管理終端一體化的艦艇生命力電子巡檢系統(簡稱“巡檢系統”)。

1 巡檢系統總體設計

1.1 巡檢系統功能

巡檢系統功能[12]如圖1所示。該系統包括2個部分：移動式安全巡檢終端(簡稱“巡檢終端”)和安全態勢管理終端(簡稱“管理終端”)。

圖1 巡檢系統功能

巡檢終端的用戶對象分為艦員和艦艇指揮員，以移動式加固PDA為載體。艦員使用巡檢終端不僅可對艙室進行安全巡檢，而且可對故障隱患和設備故障進行記錄登記，并允許艦員進行拍照和攝像記錄。艦艇指揮員使用巡檢終端不僅可通過查看巡檢歷史對艦艇當前的安全狀態進行分析評估，而且可通過查看巡更歷史對承擔巡檢任務的艦員實施管理監督。在艦艇靠岸后，通過將巡檢終端和管理終端完成數據對接，不僅可將巡檢數據上傳反饋至管理終端，而且可更新下載巡檢模板。

管理終端的用戶對象是開展安全管理的裝備管理人員。管理終端不僅可對巡檢計劃實施管理，而且可用于下載和接收巡檢終端的巡檢數據，提供安全態勢顯示、歷史數據檢索查看、安全事故統計分析及巡檢條碼打印等功能。

1.2 信息傳輸流程

根據巡檢系統功能設計，對安全管理巡檢信息傳輸流程開展設計，如圖2所示。在出航前由裝備管理人員使用管理終端完成巡檢計劃編制，通過巡檢模板下載至巡檢終端。在管理終端完成巡檢條碼打印后，將巡檢條碼粘貼至艦艇上，供巡檢終端掃描確定巡更點。巡檢終端在完成巡檢條碼掃描后，自動顯示行動提示信息，便于艦員完成巡查記錄和拍照攝像取證。在返航后，巡檢終端的巡檢信息可上傳至管理終端，裝備管理人員可開展安全態勢研判、巡檢數據分析和故障隱患檢索查看。管理終端可對巡檢終端的用戶權限實施管理，艦員在開展巡檢前需要完成用戶登錄，便于記錄巡檢人員信息。

圖2 信息傳輸流程

1.3 巡檢系統架構

對巡檢系統相關軟硬件架構環境開展設計，確定巡檢系統集成、開發、運行、服務和數據管理的整體關系，如圖3所示。管理終端軟件基于Visual C#開發，采用Windows 7操作系統和Microsoft.Net Framework運行環境，選用Microsoft SQL Server數據庫存儲數據，配備臺式計算機和打印機硬件。巡檢終端軟件基于Java開發，采用Android操作系統運行環境，選用SQLite數據庫存儲數據，配備移動式PDA作為巡檢設備。為保證管理終端與巡檢終端的數據互通性，兩者數據庫的信息組成相同，均包括艦艇信息、巡檢路線信息、艙室危險源巡檢信息、裝備故障巡檢信息、巡檢人員信息、巡更登記信息和巡檢登記信息等。通過數據線連接的方式實現硬件設備之間的數據傳輸。

圖3 巡檢系統架構

2 巡檢數據信息采集設計

2.1 巡檢路線信息

巡檢路線信息用于設置艦員巡檢艙室部位、負責部門、檢查順序和更次時間。巡檢路線信息表字段設計如表1所示。

表1 巡檢路線信息表字段設計

2.2 艙室危險源巡檢信息

為裝備管理人員基于管理終端編制艙室危險源巡檢模板提供信息支持，需要完成的巡檢數據采集內容如下：①各艙室、通道、部位的可能火災危險源、爆炸危險源、進水危險源和化學危險品等；②在執行某種任務或某項部署情況下的安全巡更點，例如：出海檢查、加油、裝彈、大風浪航行和狹水道航行等。艙室危險源巡檢信息表字段設計如表2所示。

表2 艙室危險源巡檢信息表字段設計

2.3 裝備故障巡檢信息

為裝備管理人員基于管理終端編制裝備故障巡檢模板提供信息支持，需要完成的巡檢數據采集內容如下：①抗沉、消防相關系統、裝備、器材的技術狀態巡查點及巡檢方法；②艦艇動力和電力等裝備的技術狀態巡查點及巡檢方法。裝備故障巡檢信息表字段設計如表3所示。

表3 裝備故障巡檢信息表字段設計

3 管理終端設計

管理終端以艦艇的船型結構為基礎數據，并融合巡檢路線信息、艙室危險源巡檢信息和裝備故障巡檢信息，提供安全態勢、數據分析、檢索查看、條碼打印和數據交互等功能[13]，實現艦艇電子巡檢結果的有效管理。管理終端功能如表4所示。艙室危險源安全態勢和事故災害隱患數據分析界面如圖4所示。

圖4 艙室危險源安全態勢和事故災害隱患數據分析界面示例

表4 管理終端功能

4 巡檢終端設計

4.1 巡檢終端功能

巡檢終端主要用于對艙室危險源和裝備故障開展巡檢和登記，提供行動提示、檢查指導、條碼掃描、拍照攝像、數據交互和電子簽名等功能。巡檢終端功能如表5所示。

表5 巡檢終端功能

4.2 巡檢終端使用流程

巡檢終端使用流程如圖5所示。針對艙室危險源巡檢和裝備故障巡檢的內容，通過條碼掃描、拍照攝像和核查填寫等3種方式分別完成艙室危險源登記和裝備故障登記。在巡檢過程中不僅可查看艙室巡檢歷史和裝備故障歷史，而且可將當前的巡檢結果儲存至艙室巡檢歷史或裝備故障歷史中。艦員的巡檢結果可不斷豐富巡檢數據庫的內容。

圖5 巡檢終端使用流程

4.3 艙室危險源巡檢與裝備故障巡檢界面

對艙室危險源巡檢登記界面開展設計，如圖6所示。點擊圖6右下方的圓形按鈕，可對巡更點的巡檢條碼掃描識別，自動顯示巡更點的艙室信息和檢查提示信息[14-15]。艦員可根據檢查提示信息，記錄檢查結果，并可填寫備注信息及拍照攝像取證。若遭遇險情，可根據行動提示卡完成事故災害的應急處置。

圖6 艙室危險源巡檢登記界面

對艙室巡檢歷史查看界面開展設計，如圖7所示。在艦員完成各巡更點的巡查后，艦艇指揮員通過查看艙室巡檢歷史，可及時發現艦艇事故災害隱患。該界面可針對起止日期范圍內各巡檢艙室的各項檢查內容，查看其狀態、備注內容和填報時間。

圖7 艙室巡檢歷史查看界面

艙室巡檢路線查看界面如圖8所示。艦員根據圖8可及時掌握已巡更點和待巡更點，避免誤巡和漏巡。

圖8 艙室巡檢路線查看界面

與艙室危險源巡檢類似，基于巡檢終端使用流程，裝備故障巡檢可完成條碼掃描、拍照攝像取證和核查填寫，記錄裝備故障情況。裝備故障巡檢登記界面如圖9所示。

圖9 裝備故障巡檢登記界面

艦艇指揮員通過查看裝備故障歷史，可及時發現艦艇裝備故障征兆。裝備故障歷史查看界面如圖10所示。該界面可針對起止日期范圍內各設備的各項檢查內容，查看其故障情況、影響范圍、填報時間和排除時間，并調取取證資料。

圖10 裝備故障歷史查看界面

4.4 巡更歷史查看界面

艦員巡更歷史可有效幫助艦艇指揮員對巡檢人員實施監督和檢查，調動巡檢人員的主動性和積極性。巡更歷史查看界面如圖11所示。該界面可針對起止日期內的各巡更更次查看巡檢人員、巡檢狀態、最后巡更點和起始時間?！把哺鼩v史查看”功能用于檢查是否存在漏更或巡更未完成的情況。

圖11 巡更歷史查看界面

5 結 論

針對巡檢系統的危險源巡檢、故障登記、隱患登記、安全態勢、數據分析、檢索查看、條碼打印、拍照攝像和數據交互等功能開展軟硬件設計，結論如下：

(1)實現艦艇安全管理的電子信息化，解決巡檢條目不清晰、巡檢對象不具體和安全排查不全面等現實問題，可有效提升安全巡檢的針對性和信息化水平。

(2)具備安全巡檢的輔助決策和處置提示能力，使巡檢人員快速處置發現的隱患和事故災害，可有效提高事故災害處置能力。

(3)具備安全態勢查看及歷史數據分析功能，在艙室布置圖上直觀地分層和分類顯示各類危險源，并可對各類危險源的分布情況、危險源出現事故災害隱患的概率進行統計分析，為確定頻發事故災害及重點安全管理區域提供有效支撐。

通過所進行的研究可有效提升艦船安全巡檢的信息化水平，為逐步實現艦船安全巡檢結果可視化、指揮決策快速化和查詢分析科學化奠定數據基礎。