CN112714408A - 一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法 - Google Patents

一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风电场安全管理技术领域，尤其涉及一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，包括如下步骤：施工、运维人员佩戴蓝牙手环，登船后船舶定位、人员跟踪系统开启，船载基站获取登船信息；船舶进入风电场水域时，船载基站向升压站基站和岸基发送登船信息；在施工运维过程中新增工作人员，蓝牙手环与系统建立连接，同时更新登船信息；当校核人数≠总人数，表示有人员遇险，查询上一个节点通讯记录，可定位到遇险人员信息，岸基发出警报告知升压站及施工、运维船舶，采取救援行动。本发明中，当人员遇险时，定位遇险位置，为遇险人员提供最近的救援力量信息，对风电场水域施工、运维船舶和人员的安全问题具有重大意义。

Description

一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法
技术领域
本发明涉及风电场安全管理技术领域，尤其涉及一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法。
背景技术
国家对新能源开发日益重视，风力发电技术越来越成熟，海上风电场的建设越来越多。海上风电场的运行和维护都需要投入大量的船舶和人员。这些船舶和人员分散到风电场水域，对风机、升压站等进行维护和管理。
工作人员在风机上工作时，可能遭遇高空坠落、触电、突发疾病等事故；在升压站上工作时，也可能遭遇落水、高空坠落等事故。当工作人员遇险时，可能失去求救能力，或求救不能被及时发现。传统的安全管理方式不能及时定位遇险人员。因此，通过在风机、升压站、船舶、岸基间传递工作人员和船舶的位置信息，提供一种风电场水域的船舶跟踪、人员定位方法，可以有效解决风电场水域施工、运维船舶和人员的安全问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，具有及时定位遇险人员，保障风电场水域施工、运维船舶和人员安全的特点，解决了传统的安全管理方式不能及时定位遇险人员的问题。
本发明提供如下技术方案：一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，包括如下步骤：
S1、施工、运维人员佩戴蓝牙手环，登船后船舶定位、人员跟踪系统开启，船载基站获取登船信息；
S2、船舶进入风电场水域时，船载基站向升压站基站和岸基发送登船信息，施工、运维船舶接送工作人员至风机、升压站；工作人员登上风机时，该工作人员蓝牙手环与船载基站断开，与风机网关建立连接，同时将蓝牙-风机网关通信表单发送至升压站基站；
S3、工作人员登上升压站，该工作人员蓝牙手环与船载基站断开；工作人员蓝牙手环与升压站网关建立连接，同时将蓝牙-升压站网关通信表单发送至升压站基站；
S4、在施工运维过程中新增工作人员，该工作人员佩戴蓝牙手环与系统建立连接，同时更新登船信息；升压站基站每接收一次表单就转发至岸基，由岸基核对总人数及人员信息；
S5、当校核人数≠总人数，表示有人员遇险，查询上一个节点通讯记录，可定位到遇险人员信息，岸基发出警报告知升压站及施工、运维船舶，采取救援行动；当校核人数＝总人数，表示无人员遇险，安全结束本次施工、运维工作；工作人员下船，系统结束工作。
优选的，所述步骤S1中船载基站获取登船信息包括：人员识别号、设备识别号、校验码、总人数、船舶识别号、船员登船时间、登船地点。
优选的，所述步骤S2中工作人员离开风机时，该工作人员蓝牙手环与风机网关断开，与船舶基站建立连接，同时将蓝牙-风机网关通信表单发送至升压站基站。
优选的，所述步骤S3中工作人员离开升压站，该工作人员蓝牙手环与船载基站连接；工作人员蓝牙手环与升压站网关建立连接，同时将蓝牙-升压站网关通信表单发送至升压站基站。
优选的，船载基站通过微波与岸基直接通信。
优选的，当船载基站无法通过微波与岸基直接通信时，通过北斗卫星与升压站基站/岸基进行通信。
优选的，当工作人员遇险时，岸基通过VHF紧急联系升压站，采取救援行动。
本发明提供了一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，当施工、运维船舶及工作人员在风电场水域航行和工作时，通过安装在风机、升压站、船舶上的网关、基站及人员佩戴的蓝牙手环，实现船舶和人员的跟踪和定位。当人员遇险时，定位遇险位置，为遇险人员提供最近的救援力量信息，对风电场水域施工、运维船舶和人员的安全问题具有重大意义。
附图说明
图1为本发明多模物联网跟踪定位通信基站模块及工作方法示意图；
图2为本发明物联网跟踪定位网关模块及工作方法示意图；
图3为本发明海上风电场船舶和人员跟踪定位方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，当施工、运维船舶及工作人员在风电场水域航行和工作时，通过安装在风机、升压站、船舶上的网关、基站及人员佩戴的蓝牙手环，实现船舶和人员的跟踪和定位。船载基站通过微波与岸基直接通信；当船舶距离岸基较远时，通过北斗卫星与升压站基站进行通信；当工作人员遇险时，岸基通过VHF紧急联系升压站，采取救援行动。
多模物联网跟踪定位通信基站模块及其工作方法如图1所示。其模块包括：主控模块、北斗通信模块、北斗天线、LoRa模块、LoRa天线、微波模块、微波天线、蓝牙。其工作方法主要是：通过北斗实现船舶定位；通过微波将升压站/船舶上人员信息传送至岸基；通过LoRa模块，接收风机/升压站网关信息；通过蓝牙手环生成工作人员信息。
物联网跟踪定位网关模块及其工作方法如图2所示。其模块包括：网关主控模块、LoRa收/发、LoRa天线、蓝牙。其工作方法主要是：工作人员信息通过佩戴的蓝牙手环将信息传给网关主控模块；风机上人员信息及风机编号通过网关主控模块传送至多模基站。
所有工作人员佩戴蓝牙手环，标示其身份。
系统各模块之间的通信协议内容如表1所示。包括：施工、运维船基站向岸基发送船名、船舶位置、船载人员信息；施工、运维船基站向北斗卫星发送船舶位置；升压站基站向岸基发送该水域工作人员信息；风机网关向升压站基站发送风机工作人员信息及风机编号；升压站网关向升压站基站发送升压站工作人员信息；蓝牙向网关/基站向发送工作人员信息。
表1跟踪定位通信协议
协议编号 通信协议用途 传输内容
1 施工、运维船基站——>岸基 登船信息表单
2 施工、运维船基站——>北斗 船舶位置
3 北斗——>升压站基站 船舶位置
4 升压站基站——>岸基 校核表单
5 风机网关——>升压站基站 蓝牙-风机网关通信表单
6 升压站网关——>升压站基站 蓝牙-升压站网关通信表单
7 蓝牙——>风机网关 蓝牙-风机网关通信表单
8 蓝牙——>升压站网关 蓝牙-升压站网关通信表单
9 岸基——>升压站基站 VHF紧急通信
按当日工作计划，船舶在工作码头搭载工人，系统开始工作，至所有人员随船返回结束，其流程如图3所示。
1)人员登船后开启蓝牙手环，开启船载多模物联网跟踪定位通信基站A，完成系统初始化。
2)每一个手环采取轮询方式，通过蓝牙网关向船载基站A上报个人身份数据，包括设备识别号，人员识别号和校验码等。
3)船载基站A识别所有人员身份后，生成登船信息表单R1，如表2所示。
表2登船信息表单R1
字段名 说明 类型
PersonID 人员识别号 String
DeviceID 设备识别号 String
CheckCODE 校验码 String
PersonS 总人数 int
ShipID 船舶识别号 String
AboardTime 登船时间 date
AboardLAT 登船经度 Double
AboardLNG 登船纬度 Double
4)船舶进入风电场水域时，升压站基站B获取船载基站A登船信息表单R1，施工、运维船舶接送工作人员至风机、升压站；工作人员登上(离开)风机，该工作人员蓝牙手环与船载基站(风机网关)断开，与风机网关(船舶基站)建立连接，同时将蓝牙-风机网关通信表单R2发送至升压站基站B，蓝牙-风机网关通信表单如表3所示；
表3蓝牙-风机网关通信表单R2
字段名 说明 类型
FanID 风机编号 int
PersonID 人员识别号 String
Time1 登上风机i时间 date
Last_update_time1 最后更新时间1 date
工作人员登上(离开)升压站，该工作人员蓝牙手环与船载基站A断开(连接)；工作人员处于升压站i楼，该工作人员蓝牙手环与升压站i楼网关Si建立连接，同时将蓝牙-升压站网关通信表单R3发送至升压站基站B；
表4蓝牙-升压站网关通信表单R3
字段名 说明 类型
FloorID 升压站楼层编号 int
PersonID 人员识别号 String
Time2 登上i楼时间 date
Last_update_time2 最后更新时间2 date
5)升压站基站B每接收一次表单就转发至岸基，由岸基更新校核表单，核对总人数(PSum)及人员信息；当施工运维过程中，如增加新的工作人员，该工作人员佩戴蓝牙手环与系统建立连接后，更新表单R1中人员识别号、设备识别号、校验码、总人数等信息，同时更新校核表单R，校核表单如表5所示。
表5校核表单R
Figure BDA0002843980800000061
当校核人数(PSum)≠总人数(PersonS)，有人员遇险，查询上一个节点通讯记录，可定位到遇险人员信息(人员识别号、设备识别号、设备最后更新时间、信号丢失位置等)。岸基发出警报，利用VHF联络升压站，通过北斗定位船舶、物联网跟踪人员，获取该风电场水域最近救援力量信息，调集人员、船舶赶往遇险位置。
当校核人数(PSum)＝总人数(PersonS)，无人员遇险，安全结束本次施工、运维工作。工作人员下船，系统结束工作。
本发明中，当施工、运维船舶及工作人员在风电场水域航行和工作时，通过安装在风机、升压站、船舶上的网关、基站及人员佩戴的蓝牙手环，实现船舶和人员的跟踪和定位。当人员遇险时，定位遇险位置，为遇险人员提供最近的救援力量信息，对风电场水域施工、运维船舶和人员的安全问题具有重大意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、施工、运维人员佩戴蓝牙手环，登船后船舶定位、人员跟踪系统开启，船载基站获取登船信息；
S2、船舶进入风电场水域时，船载基站向升压站基站和岸基发送登船信息，施工、运维船舶接送工作人员至风机、升压站；工作人员登上风机时，该工作人员蓝牙手环与船载基站断开，与风机网关建立连接，同时将蓝牙-风机网关通信表单发送至升压站基站；
S3、工作人员登上升压站，该工作人员蓝牙手环与船载基站断开；工作人员蓝牙手环与升压站网关建立连接，同时将蓝牙-升压站网关通信表单发送至升压站基站；
S4、在施工运维过程中新增工作人员，该工作人员佩戴蓝牙手环与系统建立连接，同时更新登船信息；升压站基站每接收一次表单就转发至岸基，由岸基核对总人数及人员信息；
S5、当校核人数≠总人数，表示有人员遇险，查询上一个节点通讯记录，可定位到遇险人员信息，岸基发出警报告知升压站及施工、运维船舶，采取救援行动；当校核人数＝总人数，表示无人员遇险，安全结束本次施工、运维工作；工作人员下船，系统结束工作。
2.根据权利要求1所述的一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：所述步骤S1中船载基站获取登船信息包括：人员识别号、设备识别号、校验码、总人数、船舶识别号、船员登船时间、登船地点。
3.根据权利要求1所述的一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：所述步骤S2中工作人员离开风机时，该工作人员蓝牙手环与风机网关断开，与船舶基站建立连接，同时将蓝牙-风机网关通信表单发送至升压站基站。
4.根据权利要求1所述的一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：所述步骤S3中工作人员离开升压站，该工作人员蓝牙手环与船载基站连接；工作人员蓝牙手环与升压站网关建立连接，同时将蓝牙-升压站网关通信表单发送至升压站基站。
5.根据权利要求1所述的一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：船载基站通过微波与岸基直接通信。
6.根据权利要求5所述的一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：当船载基站无法通过微波与岸基直接通信时，通过北斗卫星与升压站基站/岸基进行通信。
7.根据权利要求1所述的一种面向海上风电场的船舶和人员跟踪定位方法，其特征在于：当工作人员遇险时，岸基通过VHF紧急联系升压站，采取救援行动。
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