CN107499471B - 一种客船应急逃生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种客船应急逃生系统，包括系统控制模块、预警指示模块、应急逃生模块。其中系统控制模块中，控制子系统对信息采集子系统进行控制，A/D转换器将水压传感器和姿态传感器采集的模拟电压信号转换为控制子系统可识别的数字信号并将其传输到控制器，姿态传感器分布在船体艏、舯、艉中线面，捕捉船体的漂浮状态，水压传感器为应急逃生模块的启用提供判断依据。预警指示模块在逃生通道与逃生出口处分区布设，由控制子系统进行控制。本发明可在事故发生前提前预警并指挥乘客做好应急逃生准备；在事故发生时及时为船上人员及时开启应急逃生通道提供便捷的逃生途径，并为各区域人员指示出实时最佳逃生路线，提高船上人员的整体逃生效率。

Description

一种客船应急逃生系统

技术领域

本发明属于客船应急逃生领域，尤其涉及一种客船应急逃生系统。

背景技术

客船事故发生给国家和人民的生命财产安全造成了巨大的损失，客船应急能力的空缺已成为亟待解决的问题。针对客船的应急问题，国内外对船舶减摇、抗沉、防倾覆、救援设备等方面已有一定研究，研发出抗沉减摇防倾覆装置、新型抛投式救生筏、船舶救生网、海上撤离平台等系统或设备。

在争取救援时间方面，抗沉减摇气囊体积较大易造成破损，且充气速度慢。在人员逃生方面，新型抛投式气胀救生筏需手动操作；倾斜式海上撤离系统安装使用空间较大,适用范围有限；船舶救生网装置救助范围及条件受环境限制；水面救生网使用较为灵活，但浮力有限。虽然以上装置可在一定程度上延缓倾覆时间，对人员逃生和落水人员救助有一定效用，但适用范围有限，无法应对复杂多变的水上环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种客船应急逃生系统，可在事故发生前提前预警并指挥乘客做好应急逃生准备；在事故发生时及时为船上人员及时开启应急逃生通道提供便捷的逃生途径，并为各区域人员指示出实时最佳逃生路线，提高船上人员的整体逃生效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种客船应急逃生系统，包括系统控制模块、预警指示模块、应急逃生模块，系统控制模块包括供电子系统、信息采集子系统、控制子系统，供电子系统为信息采集子系统和控制子系统供电，控制子系统对信息采集子系统进行控制，信息采集子系统包括姿态传感器、水压传感器和A/D转换器，A/D转换器将水压传感器和姿态传感器采集的模拟电压信号转换为控制子系统可识别的数字信号并将其传输到控制器，姿态传感器分布在船体艏、舯、艉中线面，捕捉船体的漂浮状态，在左舷满载吃水线、右舷满载吃水线处各布设一组水压传感器来捕捉船体左、右干舷的吃水变化，客船水下龙骨处布设一组水压传感器来实时监测船体倾覆入水情况，为应急逃生模块的启用提供判断依据；预警指示模块包括可变向指示灯、扬声器，可变向指示灯、扬声器在逃生通道与逃生出口处分区布设，由控制子系统进行控制；应急逃生模块包括应急逃生门、逃生滑梯(和逃生筏)，应急逃生门设置在客船上层建筑楼梯间侧壁处(等交通节点)，由电磁安全锁锁定，当发生危险时开启，逃生滑梯的一端固接于逃生门末端。限位器保证应急逃生通道开启，并联动控制释放应急逃生门，逃生滑梯采用双滑道设计，通过一排固定环及电动插销固接于逃生门末端，必要时可自动分离。应急逃生模块安装于客船上层建筑的楼梯间等交通节点，每层每舷根据上层建筑内部结构及载客量进行配备布设。各层之间上下相互错开一定位置，可同时投入使用而不影响其他应急逃生模块的使用。

按上述技术方案，控制子系统利用stm32单片机作为控制处理器，基于卡尔曼滤波算法对船体的倾覆姿态进行解算及预判断，来判断船体运动状态，当判断船舶有危险需要逃生时，启动预警指示模块。

按上述技术方案，姿态传感器为GY9250-MPU9250姿态传感器，水压传感器为MIK-DP10水压传感器。

按上述技术方案，还包括救生筏，并且应急逃生门的末端设置电动顶杆，基于控制子系统所解算得到的船体倾覆姿态，当控制子系统判断发生危险时，由电动顶杆开启逃生门并联动释放逃生滑梯及救生筏。单片机通过读取船体倾覆一侧舷墙水压信息，判断船舶横倾入水程度，控制安装在上层建筑的逃生门依次开启并联动控制释放逃生滑梯和逃生筏，进而迅速抛放救生网。并以自动启动和手动启动相结合的方式控制启动预警指示装置、高效应急逃生装置。

按上述技术方案，逃生滑梯与水平面的夹角为15°～54°，应急逃生门展开的角度α为：α＝180°-θ-(90°-β)＝90°+β-θ，其中β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角。

按上述技术方案，客船上层建筑的各层应急逃生门所释放的滑梯长度为：

其中x为应急逃生门门体高度，y为逃生滑梯的长度；β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角；d为龙骨处水压传感器检测该处的水深，D为客船主船体型深，B为客船上层建筑的宽度的一半，n为该应急逃生门所在的层数，h₀为客船上层建筑每一层的高度。

按上述技术方案，供电子系统采用船用交流电、储蓄直流电整流的方式对客船应急逃生系统进行供电，根据船舶空间的限制合理分布电池系统。

按上述技术方案，在左舷满载吃水线、右舷满载吃水线处布设的水压传感器组，其每组水压传感器中均包括3个水压传感器，分别布设于客船艏、舯、艉处。

按上述技术方案，水下龙骨处布设的一组水压传感器中，包括2个水压传感器，分别布设于客船艏、艉处。

本发明产生的有益效果是：1.本发明基于卡尔曼滤波算法对船舶运动姿态进行姿态解算及预判断，可在倾覆前预警并语音播报指挥船上人员做好逃生准备；应急逃生模块可及时开启应急逃生出口并提供有效逃生途径，配合各区域的变向指示灯及扬声器为乘客指出正确的逃生路线，使人员逃生高效有序。2.本发明从系统设计的角度为船上人员提供一种全新的高效逃生方式，将船上人员的逃生方式从复杂的空间式路线简化为便捷的平面分区式路线，还可以有效的防止拥堵或踩踏事件，使乘客逃生过程安全、迅速、有序、高效，保障船上人员的生命财产安全，对于客船安全性的提升也具有重要意义。3.本发明所用应急装置的材料经济、环保，养护和更新成本较低，整体性价比高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例客船应急逃生系统的系统原理图；

图2是本发明实施例客船应急逃生系统的系统控制原理图；

图3是本发明实施例客船应急逃生系统的预警指示模块的控制流程图；

图4是本发明实施例客船应急逃生系统的应急逃生模块侧视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，提供一种客船应急逃生系统，包括系统控制模块、预警指示模块、应急逃生模块，系统控制模块包括供电子系统、信息采集子系统、控制子系统，供电子系统为信息采集子系统和控制子系统供电，控制子系统对信息采集子系统进行控制，信息采集子系统包括姿态传感器、水压传感器和A/D转换器，用于获取船舶运动状态，A/D转换器将水压传感器和姿态传感器采集的模拟电压信号转换为控制子系统可识别的数字信号并将其传输到控制器，姿态传感器分布在船体艏、舯、艉中线面，捕捉船体的漂浮状态，在左舷满载吃水线、右舷满载吃水线处各布设一组水压传感器来捕捉船体左、右干舷的吃水变化，客船水下龙骨处布设一组水压传感器来实时监测船体倾覆入水情况，为应急逃生模块的启用提供判断依据；预警指示模块包括可变向指示灯、扬声器，可变向指示灯、扬声器在逃生通道与逃生出口处分区布设，由控制子系统进行控制；装置中的应急指示灯、安全出口标志、扬声器等指示装置利用中央计算机及传感器与船上的消防设备和监控设备联合成一个可提前预警并为乘客指示正确逃生路线的整体。应急指示灯包括计算机逻辑判断及控制电路、语音提示电路、水平仪、传感器、LED点阵显示屏等装置。当客船遭遇突发情况需紧急逃生时，计算机基于控制系统所解算得到的船体倾覆姿态信息进行预判断，对事故提前预警，扬声器响起警报并语音指挥船上人员做好逃生准备；基于模块化分区指示理念，实时接收的各通道及出口处的人流通行信息，通过可变向的应急指示灯及扬声器为各区域的人员指示出实时最佳逃生路线。应急逃生模块包括应急逃生门、逃生滑梯，应急逃生门设置在客船上层建筑楼梯间侧壁等交通节点处，由电磁安全锁锁定，当发生危险时通过电动顶杆开启，逃生滑梯的一端固接于逃生门末端。限位器保证应急逃生通道开启，并联动控制释放应急逃生门，逃生滑梯采用双滑道设计，通过一排固定环及电动插销固接于逃生门末端，必要时可自动分离。应急逃生模块安装于客船上层建筑的楼梯间等交通节点，每层每舷根据上层建筑内部结构及载客量进行配备布设。各层之间上下相互错开一定位置，可同时投入使用而不影响其他应急逃生模块的使用。

进一步地，控制子系统利用stm32单片机作为控制处理器，基于卡尔曼滤波算法对船体的倾覆姿态进行解算及预判断，来判断船体运动状态，当判断船舶有危险需要逃生时，启动预警指示模块，如图1-3所示。

进一步地，姿态传感器为GY9250-MPU9250姿态传感器，水压传感器为MIK-DP10水压传感器。

进一步地，还包括救生筏，并且应急逃生门的末端设置电动顶杆，基于控制子系统所解算得到的船体倾覆姿态，当控制子系统判断发生危险时，由电动顶杆开启逃生门并联动释放逃生滑梯及救生筏。单片机通过读取船体倾覆一侧舷墙水压信息，判断船舶横倾入水程度，控制安装在上层建筑的逃生门依次开启并联动控制释放逃生滑梯和逃生筏，进而迅速抛放救生网。并以自动启动和手动启动相结合的方式控制启动预警指示装置、高效应急逃生装置。

进一步地，逃生滑梯与水平面的夹角为15°～54°，应急逃生门展开的角度α为：α＝180°-θ-(90°-β)＝90°+β-θ，其中β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角。

进一步地，客船上层建筑的各层应急逃生门所释放的滑梯长度为：

其中x为应急逃生门门体高度，y为逃生滑梯的长度；β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角；d为龙骨处水压传感器检测该处的水深，D为客船主船体型深，B为客船上层建筑的宽度的一半，n为该应急逃生门所在的层数，h₀为客船上层建筑每一层的高度。

进一步地，供电子系统采用船用交流电、储蓄直流电整流的方式对客船应急逃生系统进行供电，根据船舶空间的限制合理分布电池系统。

进一步地，在左舷满载吃水线、右舷满载吃水线处布设的水压传感器组，其每组水压传感器中均包括3个水压传感器，分别布设于客船艏、舯、艉处。对每组水压传感器中的3个水压传感器的测量值取平均值。

进一步地，水下龙骨处布设的一组水压传感器中，包括2个水压传感器，分别布设于客船艏、艉处。对2个水压传感器取平均值。

在图4中，为保证逃生滑梯1处于适宜乘坐的角度为15°～54°，应急逃生门2展开角度α应为：

α＝180°-θ-(90°-β)＝90°+β-θ

而对任一层出口，相对应水压传感器4(龙骨处的水压传感器)的高度H为：：

H＝D+(n-1)·h₀

其中，D为客船主船体型深，n为该出口所在的层数，h₀为客船上层建筑每一层的高度。逃生滑梯的下端置于逃生筏3上。

为保证各层滑道(包括逃生门和滑梯)均能在水面保持稳定，其长度依次递增：

其中，l＝x+y，x为应急逃生门门体高度，y为逃生滑梯的长度；β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角；B为客船上层建筑的宽度的一半；d为龙骨处水压传感器检测该处的水深。

即各层出口所释放的滑梯长度为：

在此关系的基础上，考虑到船舶倾覆过程中的不定因素影响，长度富余量取5％；为确保滑梯长度足够伸展至水面，y取较大值。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种客船应急逃生系统，包括系统控制模块、预警指示模块、应急逃生模块，其特征在于，系统控制模块包括供电子系统、信息采集子系统、控制子系统，供电子系统为信息采集子系统和控制子系统供电，控制子系统对信息采集子系统进行控制，信息采集子系统包括姿态传感器、水压传感器和A/D转换器，A/D转换器将水压传感器和姿态传感器采集的模拟电压信号转换为控制子系统可识别的数字信号并将其传输到控制器，姿态传感器分布在船体艏、舯、艉中线面，捕捉船体的漂浮状态，在左舷满载吃水线、右舷满载吃水线处各布设一组水压传感器来捕捉船体左、右干舷的吃水变化，客船水下龙骨处布设一组水压传感器来实时监测船体倾覆入水情况，为应急逃生模块的启用提供判断依据；预警指示模块包括可变向指示灯、扬声器，可变向指示灯、扬声器在逃生通道与逃生出口处分区布设，由控制子系统进行控制；应急逃生模块包括应急逃生门、逃生滑梯，应急逃生门设置在客船上层建筑楼梯间侧壁处，由电磁安全锁锁定，当发生危险时开启，逃生滑梯的一端固接于逃生门末端。

2.根据权利要求1所述的客船应急逃生系统，其特征在于，控制子系统利用stm32单片机作为控制处理器，基于卡尔曼滤波算法对船体的倾覆姿态进行解算及预判断，来判断船体运动状态，当判断船舶有危险需要逃生时，启动预警指示模块。

3.根据权利要求1或2所述的客船应急逃生系统，其特征在于，姿态传感器为GY9250-MPU9250姿态传感器，水压传感器为MIK-DP10水压传感器。

4.根据权利要求1或2所述的客船应急逃生系统，其特征在于，还包括救生筏，并且应急逃生门的末端设置电动顶杆，基于控制子系统所解算得到的船体倾覆姿态，当控制子系统判断发生危险时，由电动顶杆开启逃生门并联动释放逃生滑梯及救生筏。

5.根据权利要求1或2所述的客船应急逃生系统，其特征在于，逃生滑梯与水平面的夹角为15°～54°，应急逃生门展开的角度α为：α＝180°-θ-(90°-β)＝90°+β-θ，其中β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角。

6.根据权利要求5所述的客船应急逃生系统，其特征在于，客船上层建筑的各层应急逃生门所释放的滑梯长度为：

其中x为应急逃生门门体高度，y为逃生滑梯的长度；β为逃生滑梯与水平面夹角，θ为客船船体横倾角；d为龙骨处水压传感器检测该处的水深，D为客船主船体型深，B为客船上层建筑的宽度的一半，n为该应急逃生门所在的层数，h₀为客船上层建筑每一层的高度。

7.根据权利要求1或2所述的客船应急逃生系统，其特征在于，供电子系统采用船用交流电、储蓄直流电整流的方式对客船应急逃生系统进行供电。

8.根据权利要求1或2所述的客船应急逃生系统，其特征在于，在左舷满载吃水线、右舷满载吃水线处布设的水压传感器组，其每组水压传感器中均包括3个水压传感器，分别布设于客船艏、舯、艉处。

9.根据权利要求1或2所述的客船应急逃生系统，其特征在于，水下龙骨处布设的一组水压传感器中，包括2个水压传感器，分别布设于客船艏、艉处。