[發明專利]一種漁船廢氣實時監測系統和方法

有效

• 申請號: 201710273352.8
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106934998B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 康艾金;黃穎巧;鄧尚貴;霍健聰;繆文華
• 申請（專利權）人: 寧波海舜海洋科技有限公司
• 主分類號: G08B21/14
• 分類號: G08B21/14;G08B25/10
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;孫盼峰

1.一種漁船廢氣實時監測方法，基于漁船廢氣實時監測系統，該漁船廢氣實時監測系統包括魚艙廢氣監測子系統、漁船控制子系統以及應急保障子系統；魚艙廢氣監測子系統包括硫化氫傳感器組、Zigbee通信模塊組、第一WIFI通信模塊組、魚艙處理模塊、排風扇、第一報警裝置和第一通信模塊；硫化氫傳感器組中的各硫化氫傳感器均布地設置在魚艙內，Zigbee通信模塊組中的各Zigbee通信模塊同樣均布地設置在魚艙內；各硫化氫傳感器與各Zigbee通信模塊一一對應連接；第一WIFI通信模塊組中至少包括三個第一WIFI通信模塊，各第一WIFI通信模塊與魚艙內各工作人員的智能終端設備通信連接；漁船控制子系統包括漁船處理器以及分別連接漁船處理器的第二通信模塊、第二報警裝置、第二WIFI通信模塊、請求救援裝置、定位芯片、船載通信裝置、顯示屏、攝像頭、數據存儲器和通信模式切換檢測裝置，漁船處理器分別連接排風扇和第一報警裝置，數據存儲器分別連接第二通信模塊、第二WIFI通信模塊、定位芯片、船載通信裝置、顯示屏和攝像頭，定位芯片連接定位衛星，漁船處理器連接船上各工作人員的智能終端設備以及魚艙內各工作人員的智能終端設備，各智能終端設備中均設置有采集人體生理信號的生理數據采集裝置；魚艙廢氣監測子系統與漁船控制子系統通過相互連接的第一通信模塊、第二通信模塊實現通信連接；應急保障子系統包括海事應急救援指揮中心以及分別連接海事應急救援指揮中心的海事部門子系統、海軍部門子系統、公安部門子系統、醫療部門子系統和民政部門子系統；漁船控制子系統通過船載通信裝置與應急保障子系統通信連接；

其特征在于，包括如下步驟1至步驟10：

步驟1，魚艙廢氣監測子系統中的各硫化氫傳感器分別對魚艙內的硫化氫氣體含量進行實時監測，并將監測到的硫化氫氣體含量數據經過對應的Zigbee通信模塊發送給魚艙處理模塊；

步驟2，魚艙廢氣監測子系統中的魚艙處理模塊根據各硫化氫傳感器發送來的硫化氫氣體含量數據進行處理，以判斷當前魚艙內的硫化氫氣體含量是否超過預設的報警閾值：

當存在有硫化氫傳感器發送來的硫化氫氣體含量超過所述報警閾值，并且魚艙內硫化氫氣體含量的波動值小于預設的報警波動閾值時，則執行步驟3；否則，各硫化氫傳感器繼續執行對魚艙內硫化氫傳感器的實時監測；其中，所述魚艙內硫化氫氣體含量的波動值標記為σ，預設的報警波動閾值標記為σ_閾值；

其中，M表示硫化氫傳感器組中硫化氫傳感器的總數目，E_m表示第m個硫化氫傳感器所監測到的魚艙內硫化氫氣體含量，a、b、c和d是預設的參數常量值；δ_m表示第m個硫化氫傳感器的貢獻因子；

步驟3，魚艙廢氣監測子系統中的魚艙處理模塊發送氣體報警信息給漁船控制子系統后，魚艙處理模塊分別命令魚艙內的排風扇啟動排風工序并命令第一報警裝置啟動報警工序，以提示魚艙內的工作人員立刻離開當前魚艙；

步驟4，漁船控制子系統將所接收的氣體報警信息分別發送給漁船處理器和船上工作人員的智能終端設備，由漁船處理器自主命令或者根據智能終端設備的控制指令命令第二報警裝置啟動報警，以通知漁船控制子系統處的工作人員采取針對硫化氫氣體的應急措施；

步驟5，漁船控制子系統處的工作人員利用漁船處理器命令魚艙廢氣監測子系統中的排風扇啟動排風工序、命令第一報警裝置啟動報警，以再次提醒魚艙內的工作人員迅速離開當前魚艙；

步驟6，在漁船工作人員發現魚艙內出現人員氣體中毒時，魚艙廢氣監測子系統中的魚艙處理模塊根據魚艙內各WIFI通信模塊與氣體中毒人員所攜帶智能終端設備的通信情況，獲取氣體中毒人員在魚艙內的當前所處位置后，魚艙處理模塊發送氣體中毒人員當前位置信息給船上工作人員，以由船上工作人員將氣體中毒人員從魚艙中移出；其中，所述魚艙處理模塊獲取氣體中毒人員在魚艙內當前所處位置的過程包括如下步驟6-1至步驟6-5：

步驟6-1，假設魚艙內設置有WIFI₁、WIFI₂、WIFI₃、……、WIFI_N-1以及WIFI_N共計N個WIFI通信模塊，魚艙內第n個WIFI通信模塊的坐標標記為(x_n,y_n,z_n)；魚艙內第n個WIFI通信模塊在時間段T內接收到的信號強度值標記為p_nM，n＝1,2,…,N，N≥3，M≥2；設定氣體中毒人員所攜帶智能終端設備標記為R，氣體中毒人員所攜帶智能終端設備R的坐標標記為(x_R,y_R,z_R)；

步驟6-2，魚艙處理模塊根據魚艙內各WIFI通信模塊在時間段T內接收到的信號強度值，計算魚艙內各WIFI通信模塊所接收信號的信號強度平均值；其中，所述信號強度平均值標記為p_i：

其中，p_i表示第i個WIFI通信模塊WIFI_i所接收信號的信號強度平均值，p_ij表示WIFI通信模塊WIFI_i在時間段T內所接收的某一個信號強度值；

步驟6-3，魚艙處理模塊根據魚艙內各WIFI通信模塊所對應的信號強度平均值，在所有信號強度平均值中選取信號強度平均值的數值位于前三位的值；其中，信號強度平均值的數值位于前三位的值分別標記為p'₁、p'₂和p'₃；

步驟6-4，魚艙處理模塊根據所選取信號強度平均值位于前三位的值，分別得到對應前三位信號強度平均值的三個WIFI通信模塊，并獲取得到所述三個WIFI通信模塊到氣體中毒人員所攜帶智能終端設備的距離d₁、d₂和d₃：其中：

其中，所述信號強度平均值p'₁所對應的WIFI通信模塊標記為WIFI'₁、信號強度平均值p'₂所對應的WIFI通信模塊標記為WIFI'₂、信號強度平均值p'₃所對應的WIFI通信模塊標記為WIFI'₃；k是路徑損耗指數，ξ為滿足高斯分布的隨機數，其均值為零，d₁為WIFI通信模塊WIFI’₁到氣體中毒人員所攜帶智能終端設備R的距離，d₂為WIFI通信模塊WIFI'₂到氣體中毒人員所攜帶智能終端設備R的距離，d₃為WIFI通信模塊WIFI'₃到氣體中毒人員所攜帶智能終端設備R的距離，d₀為參考距離，p₀為距離氣體中毒人員所攜帶智能終端設備在d₀距離處的信號強度值，v為距離估計誤差，是一個數值為正數的隨機變量，

步驟6-5，根據魚艙內各WIFI通信模塊的坐標以及步驟6-4中所獲取的三個距離值，對氣體中毒人員所攜帶智能終端設備的坐標進行求解，并以所得該智能終端設備的坐標作為氣體中毒人員在魚艙內的當前位置：其中，氣體中毒人員所攜帶智能終端設備的坐標標記為(x,y,z)：

其中，(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)和(x₃,y₃,z₃)分別表示所得三個WIFI通信模塊WIFI'₁、WIFI'₂以及WIFI’₃對應的坐標；

步驟7，工作人員通過漁船控制子系統中的定位芯片獲取漁船當前位置信息，并由通信模式切換檢測裝置檢測到空閑通信頻段時，由漁船處理器命令船載通信裝置切換到所檢測的空閑通信頻段上工作，以建立漁船控制子系統與應急保障子系統之間的順暢通信；

步驟8，工作人員利用漁船控制子系統中的請求救援裝置向應急保障子系統發送求救信息，以由應急保障子系統中的海事應急救援指揮中心啟動聯動救援響應，并命令醫療部門子系統建立與漁船控制子系統的通信連接；

步驟9，醫療部門子系統通過漁船控制子系統的攝像頭在第一時間觀察漁船上氣體中毒人員的實時視頻情況，并由醫療部門根據氣體中毒人員的實時視頻情況指導漁船工作人員開展初步急救措施；

步驟10，海事應急救援指揮中心命令海事部門子系統、海軍部門子系統、公安部門子系統、醫療部門子系統和民政部門子系統啟動針對當前所述漁船的救援響應，以及時前往當前漁船所處位置展開應急處置。

2.根據權利要求1所述的漁船廢氣實時監測方法，其特征在于，所述生理數據采集裝置包括心率傳感器和脈搏傳感器中的至少一種。