CN105741473A - 船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统及其运行方法 - Google Patents

船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统及其运行方法 Download PDF

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祝天宇
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Abstract

本发明提供了一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统及其运行方法，船舱环境测试系统监测船舱环境数据，管理系统将所测得的数据传入数据库并控制环境测试设备的启闭，用户交互系统即时读取数据库中的环境参数，一方面，船舱工作人员及时查看船舱各个位置的环境系数和参考环境变化趋势，防止船舱险情的发生；另一方面，当船舱发生火情时，工作人员通过船舱的三维建模即时知道火情发生地点并生成直观的逃生通道。本发明实现了舱室内环境自动监测和火灾实时预警，能够改善船舶机舱环境舒适度，提升船舶航行安全性，提高船舶自动化水平；现有的平面化的环境监测系统，使用者对船舱各个部位的监测缺乏直观的感受，本发明利用虚拟展示系统，使监测结果更加直观的展示。

Description

船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及船舱环境在线监测技术，具体涉及一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统及其运行方法。
背景技术
船舱环境监测技术融合了计算机技术、计算机网络技术、信息处理技术、传感器技术，成为船舶自动化技术发展的一个重要组成部分。船舶的自动化程度是衡量船舶先进程度的重要指标。目前我国在船舶自动控制和机舱报警系统等方面具有较高的自动化水平，在舱室内环境监测、火灾预警等方面的自动化程度、则相对较低。实现舱室内环境自动监测、火灾实时预警对改善船舶机舱环境舒适度、提升船舶航行安全性、提高船舶自动化水平具有重要的意义。
而现阶段使用的船舶机舱报警系统大多是基于平面化的显示，缺乏立体化的显示，往往在发生险情时不能及时知道具体的发生位置。不利于船舶舱室内环境的实时监测、火灾实时预警，影响船舶出航安全。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统及其运行方法，更加直观的展示监测结果，改善船舶机舱环境舒适度、提升船舶航行安全性、提高船舶自动化水平。
技术方案：本发明提供了一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统，包括船舱环境测试系统、由设备管理系统及环境数据分析存储系统组成的管理系统、用户交互系统；所述船舱环境测试系统采集船舱温度数据、湿度数据并进行分组管理，并上传到环境数据分析存储系统进行分类存储和数据分析，所述设备管理系统控制船舱环境测试系统的运行状态，对其进行管理，所述用户交互系统包括通过客户端实时查看船舱的温度监测模块、湿度监测模块、故障告警通知模块，所述船舱温度监测模块和船舱湿度检测模块根据环境数据分析存储系统中的环境数据显示船舱各个位置的温度、湿度测量数据，数据到达警戒值时，所述故障告警通知模块发出报警并结合着火点和建立的三维船舱模型生成逃生路线，通过射频发送给船舱工作人员的手持终端。
进一步，所述船舱环境测试系统包括温度传感器、湿度传感器、A/D转换器和FPGA高速采集卡，所述温度传感器和湿度传感器通过A/D转换器与FPGA高速采集卡相连采集船舶机舱的温度、湿度数据，并发送至环境数据分析存储系统的数据库中。
进一步，所述设备管理系统包括与传感器通信的继电器，根据输入继电器和传感器的通道信息，通过控制继电器的通道数量从而控制传感器的输入通道数量。
一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统的运行方法，包括以下步骤：
(1)船舱环境测试系统通过传感器测量并记录环境数据，分别对应发送和存储到管理系统中环境数据分析存储系统的温度数据和湿度数据的船舱环境数据库；
(2)管理系统中的设备管理系统输入继电器和传感器的通道信息，通过控制继电器的通道数量，从而控制传感器的输入通道数量，从而控制船舱环境测试系统运行状态，环境数据分析存储系统对船舱环境测试系统所测得的环境数据进行数据分析和分类存储，并发送给用户交互系统；
(3)用户交互系统的船舱温度监测模块和船舱湿度检测模块接收并查看由环境数据分析存储系统发送的环境数据，故障告警通知模块通过比较现实温湿度和警戒温湿度，提前发出预警，预防灾难发生；当发生火情时，故障告警通知模块根据着火点和已有建立的三维船舱模型结合生成逃生路线，并将警报和逃生路线通过射频发送给船舱工作人员携带的手持终端，指挥船舱工作人员逃生；
(4)船舱工作人员根据火情发生地点，及时救灾，恢复系统。
进一步，所述船舱环境测试系统是基于FPGA的温度、湿度测量系统，将传感器安装于船舱内不同的监测位置，通过A/D转换器将采集数据传到FPGA高速采集卡，并转换为温度数据和湿度数据，最后对数据进行分组并实时存储于环境数据分析存储系统的数据库。
进一步，所述故障告警通知模块创建船舶三维模型的步骤包括：形状建模，设置纹理映射，添加光照，完成外观建模，添加船体运动特性，完成运动化建模，编辑船体内部环境，按照不同的船舱进行场景分块，将各个船舱划分为不同的场景，最后发布船舱虚拟展示系统，通过网页开发工具开发用户查看系统的网页端，船舱工作人员通过网页查看船舱内部环境以及船舱环境数据。
有益效果：本发明实现了舱室内环境自动监测和火灾实时预警，能够改善船舶机舱环境舒适度，提升船舶航行安全性，提高船舶自动化水平；现有的平面化的环境监测系统，使用者对船舱各个部位的监测缺乏直观的感受，本发明利用虚拟展示系统，使监测结果更加直观的展示。
附图说明
图1为船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统功能体系图；
图2为船舱环境测试系统的功能示意图；
图3为设备管理系统的功能示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统，如图1所示，该系统分为船舱环境测试系统、管理系统、用户交互系统三大模块，其中，设备系统由设备管理系统和环境数据分析存储系统组成。
首先，船舱环境测试系统，如图2所示，是基于FPGA开发的船舱温度、湿度测量系统，温度传感器和湿度传感器的温度探头和湿度探头安装于船舶机舱内不同的监测位置，通过A/D转换器将获取的舱内温度、湿度传到FPGA高速采集卡，并通过采集程序转换为温度数据和湿度数据，利用Labview创建船舱环境数据的采集界面，最后将所测得的数据发送到环境数据分析存储系统的数据库中。
同时，设备管理系统根据输入的继电器和传感器的通道信息，控制开关量，从而通过控制继电器的通道数量，控制传感器的输入通道数量，从而控制船舱环境测试系统的运行状态，对船舱环境测试系统检测船舱环境的功能进行管理。其次，环境数据分析存储系统接收由船舱环境测试系统测得的船舱环境参数，对数据进行分析统计，并分类存储，并发送给用户交互系统。
最后，用户交互系统包括通过客户端实时查看船舱的温度监测模块、船舱湿度检测模块、故障告警通知模块。其中，船舱温度监测模块、船舱湿度检测模块接收数据库传输的船舱环境数据，分别用于显示船舱各个位置的温度测量数据和湿度测量数据，故障告警通知模块通过船舱温度监测模块、船舱湿度检测模块的数据变化，当数据到达警戒值的时候，发出报警并结合着火点和建立的三维船舱模型生成逃生路线，通过射频发送给船舱工作人员的手持终端。
上述系统的具体运行方法为：
(1)船舱环境测试系统通过传感器测量并记录环境数据，分别对应发送和存储到管理系统中环境数据分析存储系统的温度数据和湿度数据的船舱环境数据库；
(2)管理系统中的设备管理系统输入继电器和传感器的通道信息，通过控制继电器的通道数量，从而控制传感器的输入通道数量，从而控制船舱环境测试系统运行状态，环境数据分析存储系统对船舱环境测试系统所测得的环境数据进行数据分析和分类存储，并发送给用户交互系统；
(3)用户交互系统的船舱温度监测模块和船舱湿度检测模块接收并查看由环境数据分析存储系统发送的环境数据，故障告警通知模块通过比较现实温湿度和警戒温湿度，提前发出预警，预防灾难发生；当发生火情时，故障告警通知模块根据着火点和已有建立的三维船舱模型结合生成逃生路线，并将警报和逃生路线通过射频发送给船舱工作人员携带的手持终端，指挥船舱工作人员逃生；
故障告警通知模块基于虚拟现实技术创建船舶三维模型，建立船舶机舱虚拟空间，首先形状建模，设置纹理映射，添加光照，完成外观建模，添加船体运动特性，完成运动化建模，编辑船体内部环境，按照不同的船舱进行场景分块，将各个船舱划分为不同的场景，最后发布船舱虚拟展示系统，通过网页开发工具开发用户查看系统的网页端，船舱工作人员通过网页查看船舱内部环境以及船舱环境数据；
(4)船舱工作人员根据火情发生地点，及时救灾，恢复系统。
本实施例启动船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统，其中船舱环境测试系统开始监测船舱环境数据，包括温度、湿度等，管理系统将所测得的数据传入数据库并控制环境测试设备的启闭，用户交互系统即时读取数据库中的环境参数，一方面，船舱工作人员及时查看船舱各个位置的环境系数和参考环境变化趋势，防止船舱险情的发生；另一方面，当船舱发生火情时，工作人员可以通过船舱的三维建模即时知道火情发生地点并生成直观的逃生通道，通知舱内工作人员，舱内工作人员同时通过手持终端接收控制室用射频识别技术发送的信息，及时作出判断，参与火情救援，或利用系统提供的逃生路线安全撤离。

Claims (6)

1.一种船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统，其特征在于：包括船舱环境测试系统、由设备管理系统及环境数据分析存储系统组成的管理系统、用户交互系统；所述船舱环境测试系统采集船舱温度数据、湿度数据并进行分组管理，并上传到环境数据分析存储系统进行分类存储和数据分析，所述设备管理系统控制船舱环境测试系统的运行状态，对其进行管理，所述用户交互系统包括通过客户端实时查看船舱的温度监测模块、湿度监测模块、故障告警通知模块，所述船舱温度监测模块和船舱湿度检测模块根据环境数据分析存储系统中的环境数据显示船舱各个位置的温度、湿度测量数据，数据到达警戒值时，所述故障告警通知模块发出报警并结合着火点和建立的三维船舱模型生成逃生路线，通过射频发送给船舱工作人员的手持终端。
2.根据权利要求1所述的船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统，其特征在于：所述船舱环境测试系统包括温度传感器、湿度传感器、A/D转换器和FPGA高速采集卡，所述温度传感器和湿度传感器通过A/D转换器与FPGA高速采集卡相连采集船舶机舱的温度、湿度数据，并发送至环境数据分析存储系统的数据库中。
3.根据权利要求2所述的船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统，其特征在于：所述设备管理系统包括与传感器通信的继电器，根据输入继电器和传感器的通道信息，通过控制继电器的通道数量从而控制传感器的输入通道数量。
4.根据权利要求1所述的船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）船舱环境测试系统通过传感器测量并记录环境数据，分别对应发送和存储到管理系统中环境数据分析存储系统的温度数据和湿度数据的船舱环境数据库；
（2）管理系统中的设备管理系统输入继电器和传感器的通道信息，通过控制继电器的通道数量，从而控制传感器的输入通道数量，从而控制船舱环境测试系统运行状态，环境数据分析存储系统对船舱环境测试系统所测得的环境数据进行数据分析和分类存储，并发送给用户交互系统；
（3）用户交互系统的船舱温度监测模块和船舱湿度检测模块接收并查看由环境数据分析存储系统发送的环境数据，故障告警通知模块通过比较现实温湿度和警戒温湿度，提前发出预警，预防灾难发生；当发生火情时，故障告警通知模块根据着火点和已有建立的三维船舱模型结合生成逃生路线，并将警报和逃生路线通过射频发送给船舱工作人员携带的手持终端，指挥船舱工作人员逃生；
（4）船舱工作人员根据火情发生地点，及时救灾，恢复系统。
5.根据权利要求4所述的船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统的运行方法，其特征在于：所述船舱环境测试系统是基于FPGA的温度、湿度测量系统，将传感器安装于船舱内不同的监测位置，通过A/D转换器将采集数据传到FPGA高速采集卡，并转换为温度数据和湿度数据，最后对数据进行分组并实时存储于环境数据分析存储系统的数据库。
6.根据权利要求4所述的船舱环境监测、火警预警与逃生指示系统的运行方法，其特征在于：所述故障告警通知模块创建船舶三维模型的步骤包括：形状建模，设置纹理映射，添加光照，完成外观建模，添加船体运动特性，完成运动化建模，编辑船体内部环境，按照不同的船舱进行场景分块，将各个船舱划分为不同的场景，最后发布船舱虚拟展示系统，通过网页开发工具开发用户查看系统的网页端，船舱工作人员通过网页查看船舱内部环境以及船舱环境数据。
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