CN113726884A - 一种基于物联网的海洋救援系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于物联网的海洋救援系统，属于海洋救援技术领域。本救援系统包括远程指挥中心、卫星子系统、远洋船舶终端、海岛基站、远洋浮标平台以及救援船，远洋船舶终端在发生险情时启动并通过无线网络或卫星子系统搜寻并连接近处的海岛基站和/或远洋浮标平台，海岛基站或远洋浮标平台通过卫星子系统和远程指挥中心发送险情信息，远程指挥中心在接收到险情后向模板海域派遣救援船，救援船在行驶到目标海域后通过无线网络和远洋船舶终端通信以获得远洋船舶终端的具体位置。本救援系统定位准确、救援及时且高效。

Description

一种基于物联网的海洋救援系统
技术领域
本发明属于海洋救援技术领域，特别涉及一种基于物联网的海洋救援系统。
背景技术
随着人类对海洋的逐步探索，海洋经济对于人们的生活来说愈发重要，而海上是自然灾害最为频繁的地方，而且灾害种类多、分布范围广、发生频率高、灾害损失重，各种海洋灾害长期严重威胁着区域经济发展和人民群众的生命财产安全。
因此，海事遇险的事故救援工作就显得愈发重要。当前海事遇险后的事故救援主要由救援人员驾驶搜救船和搜救飞机完成。经检索，如中国专利文献公开了一种水域应急救援指挥系统【申请号：CN202020543202.1；公开号：CN212935938U】。该水域应急救援指挥系统，包括综合指挥车、空中救援装备、水上救援装备、水下救援装备和应急救援监控平台；所述应急救援监控平台安装于所述综合指挥车内；所述空中救援装备、所述水上救援装备和所述水下救援装备均置于所述综合指挥车内；所述空中救援装备、所述水上救援装备和所述水下救援装备均能通过网络交换机与所述应急救援监控平台连接。然而这种救援方式存在诸多问题：1、搜救艇搜索范围较小，搜救速度较慢；2、在恶劣天气及环境下难以实施；3、容易出现人为疏忽，导致搜救不够及时、高效，增大了遇险船只或遇险人员的生存风险。
随着物联网技术的发展和普及，目前航海领域引入了电子航海的概念，利用物联网技术实现船舶与船员、船舶与岸上系统、船舶与基站等的信息交流，从而加强航行安全和有效性；此外，随着无人机技术、智能控制技术、远程通讯技术的不断发展和完善，海洋航行逐步实现了智能化、立体化。在此基础上如何使得海事救援更加智能、高效是目前亟需解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于物联网的海洋救援系统，以使海洋救援工作更加准确、及时和高效。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，包括远程指挥中心、卫星子系统、远洋船舶终端、海岛基站、远洋浮标平台以及救援船，所述远洋船舶终端在发生险情时启动并通过无线网络或卫星子系统搜寻并连接近处的海岛基站和/或远洋浮标平台，所述海岛基站或远洋浮标平台通过卫星子系统和所述远程指挥中心发送险情信息，所述远程指挥中心在接收到险情后向模板海域派遣救援船，所述救援船在行驶到目标海域后通过无线网络和所述远洋船舶终端通信以获得远洋船舶终端的具体位置。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述远洋船舶终端包括电源模块、音频/视频采集模块、雷达模块、示位模块和无线收发模块，所述电源模块为音频/视频采集模块、雷达模块、示位模块和无线收发模块供电。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述远洋船舶终端还连接有若干个人终端，所述个人终端用于与所述远洋船舶终端双向通信。通过给船员佩戴个人终端，可以利用个人终端和远洋船舶终端之间的联系，在远洋船舶终端的雷达模块上显示个人终端的位置，从而方便后续搜救行动。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述个人终端为智能手环，所述智能手环包括处理器单元、电池单元、报警单元、人员姿态检测单元、无线通讯单元和生命体征检测单元，所述报警单元、人员姿态检测单元、无线通讯单元和生命体征检测单元与所述处理器单元电连接，所述电池单元为处理器单元、报警单元、人员姿态检测单元、无线通讯单元和生命体征检测单元供电。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述远洋船舶终端至少搜寻并连接三处海岛基站和/或远洋浮标平台，利用三角定位算法计算船舶所处事故地点。利用雷达模块，远洋船舶终端可以和搜寻到的三处海岛基站和/或远洋浮标平台建立坐标，运用三角几何原理确定目标的具体位置和距离。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述海岛基站或远洋浮标平台均设有定位模块、无线通讯模块、气象监测模块和供电模块，所述供电模块为定位模块、无线通讯模块和气象监测模块供电。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述供电模块包括蓄电池，所述蓄电池至少连接有波浪能发电单元、太阳能发电单元、风能发电单元中的一种。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述海岛基站或远洋浮标平台还包括无人机平台和无人机，所述无人机用于在远程指挥中心的控制下携带救援物资率先抵达海事事故地点，并在海事事故地点的上方空域自动释放救援物资，所述救援物资包括急救药箱、淡水、食物和多功能示位救生圈。利用无人机飞行速度快的优势，率先为事故地点的人员提供救援物资，以便其能够顺利等到救援船到来，从而提高救援率和救援质量，尽可能的保障人员的生命安全。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述卫星子系统包括通讯卫星、定位导航卫星和遥感卫星；所述通讯卫星用于和海岛基站、远洋浮标平台进行通讯；所述定位导航卫星用于为海岛基站、远洋浮标平台、远程指挥中心、救援船和无人机提供定位或导航；所述遥感卫星包括气象卫星和海洋卫星，所述气象卫星用于搜集气象数据以构建全球性的气象监测网，所述海洋卫星用于搜集海洋资源及其环境信息。
在上述的基于物联网的海洋救援系统中，所述险情信息包括所述海岛基站或者远洋浮标平台的位置信息、气象信息和所述船舶信息。提供上述险情信息有助于远程指挥中心做出准确判断，并发送正确的指令，从而提高救援的效率和效果。
与现有技术相比，本基于物联网的海洋救援系统具有以下优点：将物联网技术、北斗定位技术、无人机技术进行结合并应用到海事事故救援上，提高了海事救援的效率和质量，尽可能的挽救人员的生命安全。其中，无人机的应用确保人员能够获得应急物资以延续生存时间，等待救援船的到来；北斗定位技术和物联网技术结合，实现了全天候、实时的和全方位的定位和导航，提高了搜救成功率。
附图说明
图1是实施例一的基于物联网的海洋救援系统的系统总体架构图。
图2是实施例一的远洋船舶终端的结构框图。
图3是实施例一的海岛基站的结构框图
图4是实施例二的基于物联网的海洋救援系统的系统总体架构图。
图5是实施例二的个人终端的结构框图。
图中，1、远程指挥中心；2、卫星子系统；3、远洋船舶终端；4、海岛基站；5、远洋浮标平台；6、救援船；7、通讯卫星；8、定位导航卫星；9、遥感卫星；10、电源模块；11、音频/视频采集模块；12、雷达模块；13、示位模块；14、无线收发模块；15、定位模块；16、无线通讯模块；17、气象监测模块；18、供电模块；19、无人机平台；20、无人机；21、蓄电池；22、波浪能发电单元；23、太阳能发电单元；24、风能发电单元；25、个人终端；26、处理器单元；27、电池单元；28、报警单元；29、人员姿态检测单元；30、无线通讯单元；31、生命体征检测单元；32、声音报警器；33、闪光灯报警器；34、加速度传感器；35、陀螺仪传感器；36、落水检测传感器；37、蓝牙模块；38、WIFI模块；39、天线；40、光电脉搏传感器；41、生物心电传感器；42、人机交互单元。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：
如图1所示，本基于物联网的海洋救援系统包括远程指挥中心1、卫星子系统2、远洋船舶终端3、海岛基站4、远洋浮标平台5以及救援船6。远洋船舶终端3和海岛基站4、远洋浮标平台5进行无线通讯，海岛基站4或远洋浮标平台5通过卫星子系统2和远程指挥中心1双向通讯。在本实施例中，卫星子系统2包括通讯卫星7、定位导航卫星8和遥感卫星9；通讯卫星7用于和海岛基站4、远洋浮标平台5进行通讯；定位导航卫星8用于为海岛基站4、远洋浮标平台5、远程指挥中心1、救援船6和无人机20提供定位或导航；遥感卫星9包括气象卫星和海洋卫星，气象卫星用于搜集气象数据以构建全球性的气象监测网，海洋卫星用于搜集海洋资源及其环境信息。
如图2所示，远洋船舶终端3包括电源模块10、音频/视频采集模块11、雷达模块12、示位模块13和无线收发模块14，电源模块10为音频/视频采集模块11、雷达模块12、示位模块13和无线收发模块14供电。
如图3所示，海岛基站4设有定位模块15、无线通讯模块16、气象监测模块17、供电模块18、无人机平台19和无人机20，供电模块18为定位模块15、无线通讯模块16和气象监测模块17供电。具体的说，定位模块15能够对海盗基站或者远洋浮标平台5的位置进行定位；气象监测模块17能够实时采集对应的海岛基站4或者远洋浮标平台5周边海域的气象信息；上述的定位信息和气象信息均可以通过无线通讯模块16发送给远程控制中心。供电模块18包括蓄电池21，蓄电池21至少连接有波浪能发电单元22、太阳能发电单元23、风能发电单元24中的一种或者多种组合，这里并不做限定，可以根据实际海域的情况设置。无人机20在不出险的情况下停靠在无人机平台19，在无人机20上储备有各种救援物资，具体的包括急救药箱、淡水、食物和多功能示位救生圈。需要说明的是，远洋浮标平台5和海岛基站4采用相同的结构，因此不再赘述。
在发生险情时，远洋船舶终端3被启动，并通过无线网络或卫星子系统2搜寻并连接附近的至少三处海岛基站4和/或远洋浮标平台5。需要说明的是，远洋船舶终端3的启动可以是人为开启或者受到撞击振动后自动开启。在启动后，远洋船舶终端3利用雷达模块12可以和搜寻到的三处海岛基站4和/或远洋浮标平台5建立坐标，利用三角定位算法精确的计算船舶所处事故地点。然后通过无线通讯模块16将海事事故地点和船舶信息发送给其中的至少一个海岛基站4或者远洋浮标平台5。海岛基站4或远洋浮标平台5在接收到险情信息后，通过卫星子系统2向远程指挥中心1发送险情信息，此处的险情信息至少包括海岛基站4或者远洋浮标平台5的位置信息、气象信息、海事事故位置和船舶信息，其中的船舶信息还包括船员数量、姓名、船舶型号、归属公司等详细信息；远程指挥中心1在接收到险情后向目标海域派遣救援船6，同时命令相应海岛基站4或远洋浮标平台5上的无人机20向海事事故地点派送救援物资。其中，救援船6在行驶到目标海域后通过无线网络和远洋船舶终端3通信以获得远洋船舶终端3的具体位置，再利用卫星子系统2导航至海事事故地点进行搜救；无人机20在远程指挥中心1的控制下携带救援物资率先抵达海事事故地点，利用其飞行速度快的优势，率先为海事事故地点的人员提供应急用的救援物资，以便其能够顺利等到救援船6到来，从而提高救援率和救援质量，尽可能的保障人员的生命安全。
实施例二：
如图4所示，本发明实施例二提供的又一种基于物联网的海洋救援系统，该系统在上述实施例一系统结构基础上，进行改进：远洋船舶终端3还连接有若干个人终端25，个人终端25用于与远洋船舶终端3双向通信。通过给船员佩戴个人终端25，可以利用个人终端25和远洋船舶终端3之间的联系，构成一个以远洋船舶终端3为中心的局域网络和雷达网络，通过在远洋船舶终端3的雷达模块12上显示个人终端25的位置，从而方便后续搜救行动。
结合图5具体的说，个人终端25为智能手环，其佩戴方便，并且操作也方便。该智能手环包括处理器单元26、电池单元27、报警单元28、人员姿态检测单元29、无线通讯单元30和生命体征检测单元31，报警单元28、人员姿态检测单元29、无线通讯单元30和生命体征检测单元31与处理器单元26电连接，电池单元27为处理器单元26、报警单元28、人员姿态检测单元29、无线通讯单元30和生命体征检测单元31供电。
其中，报警单元28包括声音报警器32和闪光灯报警器33，特别用于在夜晚搜救进行人员位置的显示；人员姿态检测单元29由加速度传感器34、陀螺仪传感器35和落水检测传感器36实现人员的姿态、运动、落水情况的监测，通过数据报文能解析出人员姿态情况；无线通信单元由蓝牙模块37、WIFI模块38和天线39组成；生命体征检测单元31采用光电脉搏传感器40和生物心电传感器41对人员进行检测。
此外在个人终端25还可以设置人机交互单元42，通过人机交互单元42结合无线通信单元可以实现人员和远洋船舶终端3之间的通讯，继而与救援船6、海岛基站4或远洋浮标平台5取得联系，以进一步提高救援效率。在本实施例中，人机交互单元42可以为按键/语音输入装置或者触摸屏装置，以操作简便和高效为佳。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，包括远程指挥中心(1)、卫星子系统(2)、远洋船舶终端(3)、海岛基站(4)、远洋浮标平台(5)以及救援船(6)，所述远洋船舶终端(3)在发生险情时启动并通过无线网络或卫星子系统(2)搜寻并连接近处的海岛基站(4)和/或远洋浮标平台(5)，所述海岛基站(4)或远洋浮标平台(5)通过卫星子系统(2)和所述远程指挥中心(1)发送险情信息，所述远程指挥中心(1)在接收到险情后向目标海域派遣救援船(6)，所述救援船(6)在行驶到目标海域后通过无线网络和所述远洋船舶终端(3)通信以获得远洋船舶终端(3)的具体位置。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述远洋船舶终端(3)包括电源模块(10)、音频/视频采集模块(11)、雷达模块(12)、示位模块(13)和无线收发模块(14)，所述电源模块(10)为音频/视频采集模块(11)、雷达模块(12)、示位模块(13)和无线收发模块(14)供电。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述远洋船舶终端(3)还连接有若干个人终端(25)，所述个人终端(25)用于与所述远洋船舶终端(3)双向通信。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述个人终端(25)为智能手环，所述智能手环包括处理器单元(26)、电池单元(27)、报警单元(28)、人员姿态检测单元(29)、无线通讯单元(30)和生命体征检测单元(31)，所述报警单元(28)、人员姿态检测单元(29)、无线通讯单元(30)和生命体征检测单元(31)与所述处理器单元(26)电连接，所述电池单元(27)为处理器单元(26)、报警单元(28)、人员姿态检测单元(29)、无线通讯单元(30)和生命体征检测单元(31)供电。
5.根据权利要求1或2所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述远洋船舶终端(3)至少搜寻并连接三处海岛基站(4)和/或远洋浮标平台(5)，利用三角定位算法计算船舶所处事故地点。
6.根据权利要求1或2所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述海岛基站(4)或远洋浮标平台(5)均设有定位模块(15)、无线通讯模块(16)、气象监测模块(17)和供电模块(18)，所述供电模块(18)为定位模块(15)、无线通讯模块(16)和气象监测模块(17)供电。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述供电模块(18)包括蓄电池(21)，所述蓄电池(21)至少连接有波浪能发电单元(22)、太阳能发电单元(23)、风能发电单元(24)中的一种。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述海岛基站(4)或远洋浮标平台(5)还包括无人机平台(19)和无人机(20)，所述无人机(20)用于在远程指挥中心(1)的控制下携带救援物资率先抵达海事事故地点，并在海事事故地点的上方空域自动释放救援物资，所述救援物资包括急救药箱、淡水、食物和多功能示位救生圈。
9.根据权利要求1或2所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述卫星子系统(2)包括通讯卫星(7)、定位导航卫星(8)和遥感卫星(9)；所述通讯卫星(7)用于和海岛基站(4)、远洋浮标平台(5)进行通讯；所述定位导航卫星(8)用于为海岛基站(4)、远洋浮标平台(5)、远程指挥中心(1)、救援船(6)和无人机(20)提供定位或导航；所述遥感卫星(9)包括气象卫星和海洋卫星，所述气象卫星用于搜集气象数据以构建全球性的气象监测网，所述海洋卫星用于搜集海洋资源及其环境信息。
10.根据权利要求1或2所述的基于物联网的海洋救援系统，其特征在于，所述险情信息包括所述海岛基站(4)或者远洋浮标平台(5)的位置信息、气象信息和所述船舶信息。
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