基于船舶火灾监控报警系统的智能疏散指示系统研究

陈千荣　王海洋　高海龙　刘书平　戴树龙

摘 要：为了能够在船舶火灾应急时刻提高人员撤离效率，最大限度的保障船员在应急疏散撤离过程中的人身安全，针对目前船舶脱险通道指示仅仅局限于传统的蓄光自发光型指示标志的情况，在不断推动船舶智能化发展的今天，通过现有陆地大型智能集成化方案，结合现有船舶火灾监控与报警系统的联动模式，从SOLAS公约，FSS规则，IMO相关决议，国际标准化组织ISO的相关技术要求和国内相关法律法规，以及相关国家标准上探讨船舶智能脱险通道指示系统的可行性，并给出基于船舶火灾监控与报警系统的智能疏散指示系统的可行性方案。

关键词：船舶火灾监控报警;智能疏散;智能疏散指示标志

中图分类号：U662       文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2022）01-0083-03

1引言

推动海上应急管理体系和能力现代化，是交通强国建设的重要保障， 2019年9月，中共中央，国务院印发《交通强国建设纲要》，指出应建立健全综合交通应急管理体制机制，法规制度和预案体系。2020年10月，党的十九届五中全会做出加快建设交通强国的重大战略部署。海上船舶应急事件是国家突发事件应急体系的重要组成部分，船舶火灾监控系统是船舶火灾应急的第一道防线， 推动船舶火灾监控报警系统和逃生指示系统的现代化，使现场处置行动更加科学，人员疏散撤离更加有效有序，以期有效的减少船舶火灾事故导致的财产损失和人命伤亡，环境污染等严重后果。

目前，船舶安全逃生指示标志是基于IMO蓄光自发光型船用安全标志（The Photo luminescent marine safety sign）， 属于固定式样的荧光指示贴标。在船舶火灾（尤其是大型客船遭遇火灾）应急条件下，传统的固定荧光疏散指向标很可能因为其固定指示不可变的特点，把紧急疏散撤离的人群导向船舶火灾发生的危险区域，导致船舶在火灾应急反应，人员救助过程中的难度增加。

现阶段船舶火灾监控与报警系统（Fire detection and alarm system）与应急逃生指示标志分开独立，互不关联，在人员疏散撤离的过程中，传统的逃生标识对人员在火灾应急逃生的指引存在很大的安全隐患。

本文旨在通过相关研究建立一套符合船舶营运特点的集火灾监控报警和智能疏散指示系统于一体的船舶火灾报警和智能应急逃生指示系统。本文将尝试通过整合船舶舶现有的应急照明，火灾监控报警系统，并结合陆上成熟的智能疏散指示系统，形成基于IMO，ISO相关规则下新的系统。在应急时刻，在原有的应急照明，火灾监控报警的基础上，新的系统能够快速对就近出口，火灾的走势做出分析，给出安全的疏散路径指示，智能的选择消防应急标志灯的指示方向，帮助船舶生活区或工作区域的人群实时地选择最佳逃生路线，指引安全逃生方向，最大限度的保障船员在应急疏散过程中的人身安全，为进一步的船舶应急反应做铺垫。

2船舶现有逃生指示的系统现状及存在的问题

2.1船舶现有应急逃生指示标识的现状

现阶段， 国际营运船舶采用的应急逃生指示标识还是沿用传统的蓄光自发光型安全标识， 这种标识自问世以来，一直沿用至今， 虽然在其发展历史上，国际海事组织对其形状尺寸，特定颜色进行过几次大的修订， 因其造价成本相对低廉，使用方便，易于识别，稳定相对可靠的特点，广泛应用在各种类型的船舶上。

2.2船舶现有应急逃生指示标识存在的问题

传统蓄光自发光型安全标识固定指向不可变。传统蓄光自发光安全标识因其固定的位置和指向，在应急条件下不能根据火情改变标识指向，经常会把疏散人流导向火灾发生或者相邻的危险区域; 船上长时间使用蓄光自发光安全标识，因为大多未及时更新，致使表面褪色老化，导致标识指示模糊，在黑暗环境下自发光微弱甚至失效。

3船舶智能指示标识的相关法规要求和执行标准

根据SOLAS第二章D部分第13条关于脱险通道的规定，对船舶应急脱险通道有标志清晰，设计能满足紧急情况需要的要求;公约第13条关于客船脱险通道的标志的要求中，指出除应符合公约第II-1/42和III/11.5条关于应急照明的要求外，包括梯道和出口在内的脱险通道应在脱险通道所有各点（包括拐弯和交叉处），用位于甲板以上不超过300mm的照明或熒光条指示装置予以标示。对于脱险路线的标志和消防设备位置的标识应采用荧光材料或用照明标示，主管机关应确保该照明或荧光设备的鉴定，测试和使用符合《消防安全系统规则》。

根据国际海事组织采纳的国际标准化组织相关执行标准， 低位照明系统除了应满足SOLAS和FSS规则及其附则的相关要求外，还应符合IMO认可并采纳的ISO17631，ISO24409-1，ISO24409-2，ISO17724，ISO15370-2020，ISO3864-4等相关执行标准。国内船舶，除了满足国内船舶建造相关规范以外，在相应设备的执行标准上也应遵行相关强制性国家标准和推荐行国家标准， 例如 GB17945-2010， GB50116-2013，GB22134，GB/T38605-2020等等。

4船舶智能指示标志的设计思路及构想

根据智能船舶发展行动计划（2019-2021年），指出推动船舶航行，作业，动力等相关设备的智能化升级，通过研究信息和控制高度集成的新型船用设备，成为全面提升船舶智能化水平的手段之一。

本项目基于船舶火灾监控报警系统的智能疏散指示系统旨在通过前述公约和规则对现有船舶火灾报警系统的联动设计要求，结合规则关于低位照明系统的执行标准，设计出能够与船舶火灾监控报警系统联动的新型脱险指示系统，强化综合集成船舶火灾监控报警系统的内容，以提高船舶智能化水平，达到快速疏散撤离，保障海上人命安全的目的。

结合陆地大型建筑的智能逃生指示系统的成功经验， 适合船舶特点的智能应急逃生指示标识的设计方案可以从以下两个方面进行设计论证。

4.1具有智能化特征的脱险通道指示系统

通过对国标50116-2013中定义的四种联动控制设计方案的优化，结合现有的计算机技术和数字化技术我们可以得到一种以集中控制为主体的通过计算机远程控制的智能化脱险通道指示系统。依据2010年12月3日通过的MSC.311（88）号决议， 2017年12月5日通过的A.1116（30）决议和FSS规则第11章的相关要求，可利用低位照明系统和船舶火灾报警系统通过计算机和数字化技术建立一套可以在中央控制器远程控制脱险通道指示方向的智能化系统。该设计方案首先保证船舶在正常情况下的脱险通道按照船舶防火控制图的指示方向进行照明进行指示。其次，在火灾应急条件下能够实现根据需要改变相应位置的指示标志指示方向的目的。

设计方案系统由应急照明集中控制台，配电箱，持续型或非持续型双向消防应急灯具和配电线路等组成。通过对脱险通道的应急指示标志进行系统规划，科学设计，针对应急照明集中控制台的智能优化，形成独立的具有应急照明和智能双向指示的智能化脱险通道应急照明指示系统。

集中控制单元的智能化升级部分可由上位机，单片机智能控制芯片通讯模块组成。 通过上位机编程智能疏散软件，下位机由安装有单片机智能控制芯片的应急指示灯具组成。即在整个单独的应急照明和疏散指示系统中进行计算机技术和通信技术的优化，达到智能控制的目的。 智能疏散软件火灾所在位置，根据各个疏散通道上发生火灾的情况，生成最佳疏散路线，并将所对应的指令通过通信模块串行的接口 ，传给单片机智能控制芯片 ，然后由单片机智能控制芯片对疏散指示灯具发出方向指示的信号，指示安全出口方向。

4.2集火灾监控报警、智能疏散、灭火联动于一体的高度智能化综合系统

结合方案一的智能化一体机控制，通过相关的通信模块，连接船舶火灾监控与报警系统，使一体化集中控制的脱险通道照明指示系统与船舶火灾监控与报警系统进行联动，通过火灾监控与报警系统的实时监控信号，传输至一体机智能疏散软件，由智能疏散软件根据火灾监控与报警系统提供的火灾发生位置，自动生成脱险逃生路线，并对相关照明指示灯具进行主动控制，根据逃生路线指示安全出口。

通过集成化和计算机软件技术， 形成集应急照明，火灾监控报警和智能疏散指示系统于一体的新型智能消防系统，在原有的应急照明，火灾监控报警的基础上，通过智能数据终端，针对就近脱险通道，逃生出口，火灾的走势做出分析，给出安全的疏散路径指示，自动修改消防应急标志灯的指示方向，帮助船舶生活区或工作区域的人群实时地选择最佳脱险路线，指引安全脱险方向。

5影响智能疏散指示系统安全因素

新型智能疏散指示系统不可能杜绝事故中人员的伤亡，影响智能疏散指示系统安全人的不安全状态主要集中在判断失误和操作失误两方面的内容。

任何智能化或者自动化设备的广泛使用都离不开人的操作，尤其是现代船舶营运中人员疲劳，心理问题往往是事故发生的直接原因。判断失误不仅仅是相关人员对不充分主观情形的分析做出的错误性或者不合理决断，更有可能是对设备对系统的不熟悉或者盲目的自信而做出的不合理操作。

另外，操作失误在事故发生的原因中也占有相当的比重。多数情况下判断失误是操作失误的直接原因，操作失误也会与物的因素息息相关。智能疏散指示系统与船舶火灾监控与报警系统的联动，对船员在应急条件下的反应能力提出更高的要求， 新型系统与设备的应用要求船员对系统操作的熟悉和了解更甚以往。

影响智能疏散指示系统安全物的因素主要集中在系统本身设计的合理性，相关执行标准的可靠性，多系统联动下的抗干扰性能，多节点通信性能和综合智能系统软件的可操控性能等等。以上相关性能上的要求不仅仅要符合当前国际公约，规则的要求， 以及国内相关法律法规的要求， 还应该在当前规则技术要求和执行标准上做出相对应的提高， 以满足当前日益广泛普遍的船舶智能化需求。

6结语

海上船舶应急事件是国家突发事件应急体系的重要组成部分，船舶火灾监控系统是船舶火灾应急的第一道防线， 推动船舶火灾监控报警系统和脱险指示系统的自动化，智能化，使现场处置行动更加科学，人员疏散撤离更加有效有序，可以有效的减少船舶火灾事故导致的财产损失和人命伤亡，环境污染等严重后果。

目前，基于火灾监控与报警系统的智能疏散指示系统还没有完全应用到相关船舶上， 尤其是商船基本依赖于传统的荧光指示标志， 新型智能疏散指示系统将是对传统的荧光标指示标志产生革命性的改进与创新。可以预见随着智能化船舶的发展，新型智能疏散指示系统广泛应用到营运船舶上来将势在必行。

基于船舶火灾监控报警系统的智能疏散指示系统是船舶消防设备集成化，智能化的发展趋势， 也是船舶设备智能化的有效手段之一。 研究表明，基于船舶火灾监控报警系统的智能疏散指示系统的技術和方案已经成熟，能够满足保障疏散人员安全的需求，符合国家智能航运发展需要，具备产业化发展的潜力。

参考文献：

[1]黄献聪， 杨惠. 国际标准化组织ISO、IEC个体防护装备标准体系分析[J]. 中国个体防护装备， 2016， No.135（02）：30-39.

[2] ISO （2015） BS ISO 24409-2：2014 Ships and marine technology— Design， location and use of shipboard safety signs， safetyrelated signs， safety notices and safety markings Part 2： Catalogue First edition 2014-01-15

[3] International Maritime Organization. （2019） International code of fire safety system . London： IMO.

[4] International Maritime Organization. （2015）. International convention for the safety of life at sea. Beijing： China communications press.

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助——青年教师科技创新项目“基于船舶火灾监控报警系统的智能疏散指示系统”（项目编号3132021305）。