郵輪型客滾船建造安防系統的應用1

孔 寧，寧海燕，蔣艷會，王鵬宇

（1. 上海船舶工藝研究所，上海 200032；2. 上海申博信息系統工程有限公司，上海 200032；3. 船舶智能制造國家工程研究中心，上海 200032）

0 引言

大型郵輪和豪華客滾船的建造屬于系統工程，工程量大、施工周期長、涉及環節多，包含焊接、涂裝、舾裝等多種特種作業。在舾裝和內裝的過程中，可燃材料多，火災荷載大，內部結構復雜，作業場景多，施工人員多，現場施工難度大。各種安全隱患層出不窮，任何一個環節稍有疏忽，極易引發安全事故，進而釀成大禍，造成慘重損失。近年來，國外發生過多起大型郵輪建造過程火災事故，為避免發生類似悲劇，郵輪建造對船廠消防安全管理的要求越來越高[1]。

郵輪型客滾船是將郵輪和客滾船功能融為一體的豪華型船舶，其設計和建造過程集綠色、節能、環保、安全等要求于一體，在安全返港、結構設計、噪聲控制、振動控制、液化天然氣冷能利用、吊艙推進安裝、內部裝修、空調通風、娛樂設備等方面均達到郵輪建造的標準。郵輪型客滾船建造過程與大型郵輪類似，面臨極大的消防安全管理風險[2]，迫切需要安防系統來保障郵輪型客滾船的安全建造。

1 需求分析

郵輪型客滾船總裝建造的安全管理需求主要包含火災應急告警、遠程視頻巡檢、人員安全管理等3 個方面。根據以往項目經驗，針對不同需求提出相應解決辦法，見表1。

表1 郵輪型客滾船安防系統需求分類及解決方法

2 架構設計

在對郵輪型客滾船建造安全管理需求分析的基礎之上，開展安防系統網絡及架構設計。安防系統主要包括消防告警系統、視頻監控系統、人員登輪系統等組成部分，需要明確各系統的設備組成及布網方案。

2.1 設備組成

1）消防告警系統

（1）遠距離無線電（Long Range Radio，LoRa）通信網關：采用LoRa 傳輸協議，收集并處理LoRa終端設備傳回的數據[3]。根據覆蓋區域的需求，每層甲板分別在客滾船的前、中、后主豎區布置1 個LoRa 通信網關。

（2）煙感探頭：采用LoRa 傳輸協議，通過低功耗LoRa 芯片和智能微處理器對報警信號進行處理。當檢測到可燃物產生的煙霧濃度值超出閾值時，煙感探頭會發出高分貝的告警聲，同時將告警信息發送至同一網絡內的LoRa 網關。煙感探頭主要布設在客滾船的公共區域、重點區域和過道。

（3）溫感探頭：采用LoRa 傳輸協議，在檢測到所處環境溫度超出閾值（54 ℃）后，溫感探頭會發出高分貝告警聲，同時將告警信息發送至同一網絡內的LoRa 網關。溫感探頭主要布設在客滾船的機艙區域和過道。

2）視頻監控系統

采用高清網絡攝像頭，配置網絡硬盤錄像機對前端視頻和圖像進行存儲，管理人員和安保人員可遠程、實時掌握各重要區域發生的情況。攝像頭主要布設在進出口、主通道、公共區域主通道、車庫等區域。

3）人員登輪系統

在客滾船的出入口布置人臉識別擺閘，對登船、離船、船上施工人員的信息進行管理。采用發光二極管（Light Emitting Diode，LED）單色屏顯示當前船上人員數量以及實時出入人員信息。

4）消防預警物聯網平臺

基于云計算、大數據和物聯網技術，通過有線或無線網絡將服務器、LoRa 基站、各類傳感器和終端設備連接在一起，在此基礎上可進行基站管理、數據分發、監控設備、終端定位、應用添加等具體應用操作。

5）集成第三方系統

集成第三方系統與船廠人事系統和主數據系統間存在數據交換接口，將收集到的數據通過微信小程序、短信等平臺進行發布。

郵輪型客滾船安防系統主要設備參數見表2。

表2 郵輪型客滾船安防系統主要設備參數

2.2 布網方案

綜合考慮信號覆蓋范圍、施工便利性和使用需求設計布網方案，采用有線+無線的布網模式，并將布網區域分為信息中心、值班室和船上區域，3個區域之間通過光纜連接。

1）信息中心

在信息中心設置核心交換機、服務器、監控大屏，可對煙感溫感報警信息、攝像頭監控信息、出入口人員信息等進行實時監控。

2）現場值班室

在現場值班室設置匯聚交換機，可控制登離船人臉識別閘機和出入口智能識別攝像機。此外，現場值班室還設置有終端計算機，用于臨時人員登記和信息查詢，可查詢煙感、溫感、監控等信息。

3）船上區域

在船上區域分區設置接入交換機。在重點區域布置若干LoRa 通信基站，在關鍵位置布設高清視頻攝像機，并通過網線連接到就近交換機。在船塢或碼頭進出口處設置登離船人臉識別閘機，并通過網線連接到就近交換機。

郵輪型客滾船安全監控系統布網方案見圖1。

圖1 郵輪型客滾船安全監控系統布網方案

3 應用過程及效果

某郵輪客滾船總長226 m，型寬35 m，航速22.1 kn，配置雙燃料主機，采用電力推進，艉部裝配2 臺吊艙推進器。該船是一艘集運輸、旅游、休閑、購物等功能于一體的新一代郵輪型客滾船，1～2層甲板為機艙區，3～5 層甲板為旅游車庫及重載車庫區域，6～8 層甲板為乘客居住區，9～11 層甲板為乘客休閑、娛樂區，12～13 層甲板為上層建筑。以該船建造過程部署的智能安防系統為例，介紹其應用過程及效果。

3.1 消防設備布置方案

客艙區煙感探頭布置情況見圖2。圖2 中，?代表煙感探頭，安裝間距為15 m。對于重點艙室、公共區域和過道，按需部署適量煙感探頭，并通過粘貼或綁扎的方式將探頭固定在壁板或管路上。

圖2 客艙區煙感探頭布置情況

機艙區的調試作業常產生煙霧，這往往會導致煙感探頭誤報，故建議在機艙區布置溫感探頭用于火災監測。溫感探頭一般布置在重要設備附近，以及調試任務重要區域。機艙區溫感探頭布置情況見圖3。圖3 中，?代表煙感探頭，安裝間距為10 m，并通過粘貼或綁扎的方式將探頭固定在壁板或管路上。本船共布置20 個LoRa 網關，400 個煙感探頭，50 個溫感探頭和65 個手動報警器。

圖3 機艙區溫感探頭布置情況

3.2 現場設備布置及使用

在郵輪型客滾船的船塢總裝階段、碼頭調試與試航階段應用了智能安防系統（見圖4），可實現對建造區域內環境狀態的實時監控及人員安全管控，確保郵輪客滾船建造生產作業的安全、有序、高效開展，減輕安保人員人工巡檢的負擔。

圖4 智能安防系統現場設備布置情況

4 結論

本文基于物聯網、傳感器、云平臺等技術，提出一種具有消防預警提醒、環境狀態監測、人員動態監管等功能的智能安防系統。在此基礎上，對該系統的架構設計進行介紹，并對應用效果進行分析。研究表明：該系統可保障郵輪型客滾船建造過程的安全性，提高船廠安全生產水平，促進數字化轉型升級。研究成果可為高附加值船舶的建造安全管理提供一定參考。