CN209419653U - 一种基于物联网的船舶安全监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的船舶安全监控装置。它包括设置在监控现场的火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块，火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块由Zigbee模块或SPI总线连接微处理器，微处理器通过Zigbee模块连接报警模块，微处理器能够对采集到的信息进行处理并输出给报警模块，微处理器还经过远程通信模块与远程监控中心连接并能够将处理后的信息与远程监控中心进行交互。其优点是：具有架构简单、组网灵活、安装方便、便于操作、成本低廉、定位精度高、智能化、可以实现远程监控、安全可靠等优点，减少了船舶安全事故的发生，保护了人身财产安全。

Description

一种基于物联网的船舶安全监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种船舶监控装置，具体地说是一种基于物联网的船舶安全监控装置。

背景技术

我国是航运大国，现有从事国际航运的船舶公司300多家，沿海轮船公司1300多家及内河运输公司5000多家。船舶所载货物复杂多样，易燃易爆物品较多，并装载有船舶正常运行所需油料，工作环境恶劣，特别是在大风大雨、夜航时，容易发生人员落水、火灾、燃气泄漏等船舶安全事故。由于船舶结构紧凑，船舱空间狭小，舱内通道和楼梯狭窄，回旋余地小，一旦发生安全事故，对船上人员的疏散、所载货物的转移等工作实施起来比较困难，不易得到外界救援，易造成不可挽回的生命财产损失。

鉴于船舶安全事故的复杂性及特殊性，能否对船舶安全事故及时、精准、可靠预警、有效报警成为避免船舶安全事故的关键。目前，大多数船舶已按要求配备了消火栓灭火系统、救生船、救生衣等安全设备，有的船舶还安装了火灾自动报警系统、自动喷淋灭火系统，并制定了一系列船舶安全管理规定，配备了船舶安全管理人员，在预防船舶安全事故的发生方面发挥了重要作用，但也存在以下方面的问题：

一是现有船舶安全监控系统功能不够全面。很多船舶安全监控系统往往只具备船舶火灾智能预警功能，很少具备船上人员跟踪定位、燃气泄漏预警等功能。

二是部分船舶安全监控系统采用有线数据传输方式。采用有线联网这种方式的监控系统存在布线繁琐、扩展性差、资源浪费较大、设备的安装和维护复杂等缺点；同时采用有线联网监控模式，使不在船上的船员、船东无法实时掌握船舶的安全状况。

三是船舶安全部门的管理工作，都是以手工加计算机的半自动化管理模式，形成数据孤岛、数据传输瓶颈，收集效率低，智能程度化低，给工作带来许多不便。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种架构简单、组网灵活、安装方便、便于操作、成本低廉、智能化程度高，从而能够实现远程监控、安全可靠的基于物联网的船舶安全监控装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的基于物联网的船舶安全监控装置，包括设置在监控现场的火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块，火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块由Zigbee模块或SPI总线连接微处理器，微处理器通过Zigbee模块连接报警模块，微处理器能够对采集到的信息进行处理并输出给报警模块，微处理器还经过远程通信模块与远程监控中心连接并能够将处理后的信息与远程监控中心进行交互。

所述火灾预警模块包括温度传感装置、烟雾传感装置以及UWB定位装置，所述温度传感装置和烟雾传感装置通过Zigbee模块连接微处理器，所述UWB定位装置通过SPI总线连接微处理器。

所述船舶人员跟踪定位模块包括UWB有源标签和UWB接收器，所述UWB有源标签由船舶人员携带，所述UWB接收器安装在船舶上。

所述报警模块包括声音报警装置和光电报警装置。

所述远程通信模块包括3G/4G模块和卫星通信模块。

所述燃气安全监测模块为燃气探测装置。

所述火灾预警模块中设置有UWB定位装置，所述温度传感装置和烟雾传感装置与UWB定位装置的UWB有源标签绑定，UWB定位装置的UWB接收器安装在温度传感装置和烟雾传感装置周围。

本实用新型的优点在于：

通过设置在监控现场的火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块、燃气安全监测模块将采集到的数据由Zigbee模块或SPI总线传输给微处理器，微处理器对数据进行分析、处理，从而实现智能监控，它具有架构简单、组网灵活、安装方便、便于操作、成本低廉、定位精度高、智能化、可以实现远程监控、安全可靠等优点，解决了有线船舶安全监测系统线路安装复杂，布线困难的不足，能够对船舶人员落水、火灾、燃气泄漏等安全事故进行很好地预警与定位，便于船上人员及时采取相应措施，将安全事故快速抑制在萌芽阶段，且可以使不在船上的人员实时掌握船上的安全状况，减少了船舶安全事故的发生，保护了人身财产安全。

附图说明

图1为本实用新型基于物联网的船舶安全监控装置的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的基于物联网的船舶安全监控装置作进一步详细说明。

如图所示，本实用新型的基于物联网的船舶安全监控装置，包括设置在监控现场的火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块，火灾预警模块包括温度传感装置、烟雾传感装置，温度传感装置和烟雾传感装置通过Zigbee模块连接微处理器，船舶人员跟踪定位模块由SPI总线连接微处理器，船舶人员跟踪定位模块可以选取DEM1000芯片， DWM1000芯片为DecaWave公司开发，采用IEEE802.15.4-2011协议，集成了收发模块，既可以用来作为UWB有源标签，又能当UWB接收器来使用，UWB有源标签由船舶人员随身携带，UWB接收器安装在船舶的甲板、船舶护栏、桅杆、楼梯、厨房、厕所等多个地点作为船上人员定位参考点，安装数量根据实际情况而定，UWB接收器通过SPI总线连接微处理器，当船上人员走进UWB接收器的作用范围，UWB接收器就能接收到船上人员随身携带的UWB有源标签发射的信号，估算传播时延，测量出船上人员与UWB接收器之间的距离，由于船上人员位于以UWB接收器所在位置为圆心，以船上人员与UWB接收器的距离为半径的球面上，那么只需要同时测量至少四个以上UWB接收器到一个有源标签的距离，就可以把这个有源标签的位置确定下来，从而把这个有源标签的携带者的位置给确定下来，DWM1000 具有定位精度高、抗多径衰落能力强、计算复杂度低、低成本以及易于实现等优点，可在封闭的船舱中实现准确定位。DWI000 芯片内部本身具有SPI 接口电路，各个UWB接收器测量的距离信息由SPI总线传输到微处理器进行综合计算、分析，定位出船上人员的位置；燃气安全监测模块为燃气探测装置，燃气探测装置通过Zigbee模块连接微处理器，微处理器通过Zigbee模块连接报警模块，报警模块包括声音报警装置和/或光电报警装置，声音报警装置为蜂鸣器，光电报警装置为LED灯，将它们安装在驾驶台和船员所在舱室，便于船员第一时间获取报警信息，微处理器能够对采集到的信息进行处理并输出给报警模块，微处理器还经过远程通信模块与远程监控中心连接并能够将处理后的信息与远程监控中心进行交互。

其中，微处理器是船舶安全监控系统的中枢，是系统中的主要信息处理部分，它对温度传感装置、烟雾传感装置以及燃气探测装置采集到的信息进行分析，判断是否有火灾发生和燃气泄漏；它对各个UWB接收器接收到的信息进行计算，定位出船舶人员和传感装置所在位置，当它判断有事故发生时，通过Zigbee模块通知报警模块启动声音报警和光电报警。该中枢可以选用具有SPI接口的IT公司的ARM处理器STM32F107芯片作为微处理器，STM32F107最高的工作频率可达到72 MHz，数据总线宽度为32 b，可以满足安全监控报警的实时性处理要求，需要说明的是由于该芯片本身具有SPI接口，因此只要通过SPI接口与相应的各个采集模块之间进行接线即可，无需增加新的外围电路即可实现其目的，当然也不需要增加另外的附属结构，其整个系统构成简单易行的，但是其实现的综合性功能却能实现前所未有的效果。

进一步地，所说的燃气探测装置可选用吉安达科技公司生产的可燃气体传感器，它对空气中CO、H以及异味等有很高的敏感度，燃气探测装置的主要作用是监测船舶厨房可燃气体浓度，并将气体浓度转换成对应的电压信号，这个电压信号由Zigbee模块传输给微处理器，并和设定的电压值进行比较，当门限值超过设置电压值时，就认为燃气有泄漏危险，通知报警电路进行报警，所说的温度传感装置可选用Maxim公司生产的DS18B20，它具有体积小、成本低和稳定性好等优点，温度传感装置用于采集监测现场温度信息，并将温度信息由Zigbee模块传输给微处理器进行处理分析，当温度超过安全值时，通知报警电路进行报警，当然可选用美国GE公司生产的烟雾探测器541C作为烟雾传感装置，烟雾传感装置采集监测现场烟雾数据信息，并将采集到的烟雾数据信息由Zigbee模块传输到微处理器进行处理分析，当烟雾数据信息超过安全值时，通知报警电路进行报警。

另外，，其中，远程通信模块包括3G/4G模块和/或卫星通信模块，远程通信模块的作用是实现远程监控中心和微处理器之间的信息交互，当船舶在内河航行过程中，一般选用3G/4G模块进行信息传输，同时，3G/4G模块可根据船舶所在位置的网络状况自动在3G和4G之间进行切换，选择适合环境的最佳信息传输模式；当船舶在大海航行过程中或者没有移动无线网络信号的情况下，选用通信卫星进行信息传输，远程监控中心可以通过远程通信模块控制微处理器。

在前述实施例的基础上，还可以在火灾预警模块单元设置有UWB定位装置，在该技术方案中，它可以是包含有UWB有源标签和UWB接收器的UWB定位装置，给所有温度传感装置和烟雾传感装置设置不同的编号，并一一绑定UWB有源标签，将编号作为UWB有源标签的标识信息；UWB接收器安装在温度传感装置和烟雾传感装置周围，安装位置及数量根据实际情况确定，在接收范围之内，UWB接收器就能够接收UWB有源标签发射的信号，在这信号当中包含有UWB有源标签绑定的传感装置与UWB接收器之间的距离信息和传感装置的编号信息，这些信息由SPI总线传输到微处理器进行处理分析，当发现温度和传感装置数据异常时，根据编号能很快确认传感装置所在位置，从而实现对火灾位置的快速定位，由此将其作为一种新的技术方案大大提高了安全可靠性。

Claims (7)

1.一种基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：包括设置在监控现场的火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块，所述火灾预警模块、船舶人员跟踪定位模块和燃气安全监测模块由Zigbee模块或SPI总线连接微处理器，所述微处理器通过Zigbee模块连接报警模块，所述微处理器能够对采集到的信息进行处理并输出给报警模块，所述微处理器还经过远程通信模块与远程监控中心连接并能够将处理后的信息与远程监控中心进行交互。

2.按照权利要求1所述的基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：所述火灾预警模块包括温度传感装置、烟雾传感装置，所述温度传感装置和烟雾传感装置通过Zigbee模块连接微处理器。

3.按照权利要求1或2所述的基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：所述船舶人员跟踪定位模块包括UWB有源标签和UWB接收器，所述UWB有源标签由船舶人员携带，所述UWB接收器安装在船舶上。

4.按照权利要求3所述的基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：所述报警模块包括声音报警装置和/或光电报警装置。

5.按照权利要求1、2或4所述的基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：所述远程通信模块包括3G/4G模块和/或卫星通信模块。

6.按照权利要求5所述的基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：所述燃气安全监测模块为燃气探测装置。

7.按照权利要求2所述的基于物联网的船舶安全监控装置，其特征在于：所述火灾预警模块中设置有UWB定位装置，所述温度传感装置和烟雾传感装置与UWB定位装置的UWB有源标签绑定，UWB定位装置的UWB接收器安装在温度传感装置和烟雾传感装置周围。