СИСТЕМА АВАРИЙНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ХОДОВОЙ НАВИГАЦИОННОЙ ВАХТЫ НА МОСТИКЕ
ALARM SYSTEM FOR BRIDGE NAVIGATIONAL WATCH

Изобретение относится к системе аварийной сигнализации для ходовой навигационной вахты на мостике судов различного назначения.
Система аварийной сигнализации (СКДВП, англ. BNWAS) устанавливается на морские и речные суда различного назначения, в том числе на корабли и яхты (далее - судно), для повышения безопасности судоходства. Задачей СКДВП является наблюдение за действиями на мостике и обнаружение неспособности операторов выполнять свои функции, которая может привести к морским авариям (см. Resolution MSC. 128(75), (aborted on 20 May 2002), Performance standards for a bridge navigational watch alarm system (BNWAS), Annex 11). Русский текст документа: Резолюция MSC. 128(75), принята 20 мая 2002 г. Рекомендации по эксплуатационным требованиям к системе аварийной сигнализации для ходовой навигационной вахты на мостике BNWAS.
СКДВП наблюдает за степенью внимательности вахтенного помощника (ВП) и автоматически предупреждает капитана, когда по какой-либо причине ВП становится неспособным выполнять свои обязанности. СКДВП обеспечивает ВП средством вызова для оказания немедленной помощи, если она потребуется. Если только СКДВП не отключена капитаном, она должна функционировать всякий раз, когда включена судовая система управления курсом или траекторией движения.
К таким СКДВП относится, в частности, система TSS/WATCH ALARM (ООО «Валком», г. Санкт-Петербург). TSS/Watch Alarm обеспечивает подачу световых и звуковых сигналов для привлечения внимания вахтенного помощника. При отсутствии реакции, система выполняет оповещение капитана судна и резервного помощника. Система BNWAS BW-707 обеспечивается последовательностью визуальных и звуковых тревожных сигналов ВП, а при отсутствии его подтверждения -капитану и экипажу. Кроме того, СКДВП BW-707 также обеспечивает ВП средством экстренного вызова немедленной помощи.
Известно большое число систем текущего контроля работоспособности операторов с использованием биометрических данных, в частности для железнодорожного и автомобильного транспорта. Они предотвращают потерю работоспособности, в частности, связанных с засыпанием на транспорте, как фактором с преобладающими катастрофическими последствиями. Наиболее информативным биометрическим параметром, позволяющим оценить фактор засыпания, является электродермальная активность, которая совместно с другими физиологическими данными позволяет решить проблему противодействия засыпанию (RU2376159 С1, НЕЙРОКОМ, 20.12.2009; RU2455694 С1, НЕЙРОКОМ, 10.07.2012; RU 2631364 С1, НЕЙРОКОМ, 21.09.2017 и др.).
В патенте RU 121141 U1, "Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота", 20.10.2012 описана телеметрическая система контроля бодрствования водителя транспортного средства, содержит связанные по радиоканалу приемник и три телеметрических датчика, два - для определения кожно-гальванической реакции, имеющие электроды для обеспечения электрического контакта с кожей водителя, и датчик пульса, имеющий свето- и фотодиод. Также система включает блок обработки сигналов и управления, связанный с устройством индикации. Однако какой-либо специфики операторов морского транспорта, а также конструкции телеметрических датчиков описание не содержит.
Описана система мониторинга рабочего состояния и состояния здоровья работника (патент KR 102359204 (B1), FAMILIDATA, 09.02.2022). Представляет собой носимое устройство 100, включающее в себя датчик ускорения, гироскопический датчик, датчик GPS, датчик барометрического давления и биосенсор для обнаружения биосигналов рабочего. Стетоскоп 200 для измерения тонов сердца и легких рабочего; блок 310 преобразования для приема сигнала измерения от носимого устройства 100 и стетоскопа 200 и преобразования его в цифровой сигнал; мобильный диагностический блок 320 для диагностики рабочего состояния и состояния здоровья работника путем сравнения преобразованного измерительного сигнала с предварительно сохраненным эталонным значением. Мобильное устройство 300, включающее в себя блок связи для передачи преобразованного цифрового сигнала и результата диагностики.
В патенте KR102237855 (B1) - BNWAS USING BIOMETRICS, JUNG JONG PIL; SHIN DONG YEOL; KIM HYO KWAN; FAMILIDATA IM IL KYUN; 15.04.2021, описана система контроля, включающая в себя носимый датчик 100 для обнаружения биосигнала, включающего по меньшей мере одно из средств регистрации артериального давления, частоты сердечных сокращений, температуры тела и электрокардиограммы, мобильное устройство 200 для определения состояния здоровья и система 300 мониторинга для приема информации о состоянии здоровья рабочего от мобильного устройства и генерации сигнала тревоги, когда биосигнал выходит за пределы нормального диапазона. В качестве носимого устройства 100 можно использовать устройство, которое можно носить на запястье, такое как коммерчески доступные часы Galaxy Watch. Мобильное устройство 200 может быть персональным терминалом, например смартфоном. Носимое устройство 100 и мобильное устройство 200 могут обмениваться данными друг с другом посредством связи Bluetooth. Кроме того, носимое устройство 100 может дополнительно включать в себя датчик ускорения и гироскопический датчик для определения количества упражнений рабочего.
Наиболее близкой к патентуемой является система аварийной сигнализации KR20150122358 (А) - BRIDGE NAVIGATIONAL WATCH ALARM SYSTEM USING BIOMETRICS. DMC CO LTD, 02.11.2015 (прототип). Описана система контроля за персоналом с помощью биометрических данных каждого из членов экипажа, с тем, чтобы неквалифицированный матрос не смог оказаться на ходовой вахте на мостике. Для этого формируется биометрическая база данных, хранящая данные о некоторых частях человеческих тел рабочих в целом и рабочую информацию; блок биометрического распознавания, распознающий часть тела вахтенного помощника, для создания биометрических данных о вахтенном помощнике; сигнальное устройство, выдающее визуальные или звуковые сигналы вахтенному помощнику; и блок управления, выводящий сигнал через устройство сигнализации, позволяющий вахтенному офицеру генерировать биометрические данные о вахтенном помощнике и сравнивать информацию о работнике, соответствующую биометрическим данным вахтенного помощника в биометрической базе данных с информацией о вахтенном помощнике.
Однако данная система не устанавливает факт дееспособности данного вахтенного помощника в текущий момент времени, а только факт его наличия на судне.
Проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение безопасности судоходства за счет уменьшения нагрузки на капитана и вахтенного помощника (далее - ВП) при эксплуатации СКДВП, что является техническим результатом изобретения.
Патентуемая система аварийной сигнализации для ходовой навигационной вахты на мостике (СКДВП) включает связанные с возможностью управления и обмена информацией блок управления, коммуникационный модуль, антенный модуль, модули сигнализации второго и третьего уровня, модули квитирования и модуль квитирования с радиоканалом, наручный биометрический прибор вахтенного помощника капитана.
Отличия состоят в следующем. Блок управления содержит TFT-дисплей; модуль «RESET» визуальной индикации сигнализации 1-ого уровня; модуль аварийного вызова «ALARM»; модуль выбора режима работы «Энкодер»; модуль обработки информации; RFID-модуль; модуль питания и модуль входов/выходов.
Коммуникационный модуль включает модуль Wi-Fi; модуль CPU; модуль индикации выходов; модуль питания; модуль связи с блоком управления. Каждый антенный модуль по числу рабочих зон вахтенного помощника капитана включает модуль Bluetooth для связи с биометрическим прибором ВП; преобразователь DC/DC; модуль звуковой сигнализации и световой индикации первого уровня, причем число модулей квитирования и модулей квитирования с радиоканалом, каждый из которых связан двухсторонней линией связи с блоком управления, а также число модулей сигнализации второго уровня выбрано из условия нахождения вахтенного помощника в пределах рабочей зоны мостика. Наручный биометрический прибор вахтенного помощника капитана включает средства для анализа психофизиологического состояния по электродермальной активности, а также кнопку квитирования.
Система может характеризоваться тем, что блок управления выполнен с возможностью капитаном судна дистанционного выбора рабочих режимов работы: автоматический, включение вручную, отключение вручную; установки времени пассивного периода работы изделия на текущий момент или предстоящие 72 часа времени; в зависимости от района и условий плавания с привязкой к географическим координатам ожидаемого местонахождения судна на часть или на весь навигационный маршрут; настройки языка, даты и времени, мониторинга параметров сигнализации и ее громкости.
Система может характеризоваться также тем, что наручный биометрический прибор вахтенного помощника капитана представляет собой закрепляемый на запястье датчик, на тыльной стороне корпуса которого расположены электроды для регистрации электродермальной активности на руке, оптические средства для регистрации частоты сердечных сокращений, а также размещенные внутри корпуса вибромотор для сигнализации и антенны для связи с блоком управления, и расположенные на лицевой стороне корпуса кнопку квитирования и индикатор включения прибора.
Технический результат - повышение безопасности судоходства за счет улучшения качества контроля работоспособности ВП при увеличении количества используемых психофизиологических показателей, в т.ч. электродермальной активности, для определения его функционального состояния при нахождении ВП в рабочей зоне мостика. Это позволяет ВП при несении вахты меньше отвлекаться на квитирование кнопками, расположенными в разных частях мостика, а также уменьшит необходимость отвлечений ВП на квитирование за счет размещения кнопки квитирования непосредственно на корпусе прибора НБ при нахождении ВП в рабочей зоне мостика.
Сущность изобретения поясняется на чертежах и схемах, где:
ФИГ. 1 - состав СКДВП;
ФИГ. 2 - блок-схема работы СКДВП;
ФИГ. 3, 4 - блок управления: конструктивное выполнение и общий вид;
ФИГ. 5 - общий вид антенного модуля;
ФИГ. 6 - общий вид коммуникационного модуля;
ФИГ. 7 - общий вид модуля квитирования;
ФИГ. 8 - общий вид модуля квитирования с радиосигналом;
ФИГ. 9 - общий вид модулей сигнализации второго и третьего уровня;
ФИГ. 10 - общий вид наручного биометрического прибора: вверху - лицевая сторона, внизу - тыльная сторона;
ФИГ. 11 - к пояснению расположения средств связи в рабочей зоне ВП.
На ФИГ. 1-10 позициями обозначены: 10 - блок управления (БУ); 20 - модуль коммуникационный; 30 - модуль антенный (МА); 40 - модуль сигнализации второго уровня (МС2); 50 - модуль сигнализации третьего уровня (МСЗ); 60 - модуль квитирования (МКВ); 70 - модуль квитирования с радиосигналом (МКВР); 80 - датчик измерения психофизиологических параметров ВП (прибор НБ), 100 - смартфон или компьютер капитана.
Блок управления (БУ) 10 включает в себя две основные платы:
- плата управления (101), которая включает в себя модули: TFT-дисплей (1011); квитирования «RESET»; визуальной индикации сигнализации 1-ого уровня (1012); аварийный вызов «ALARM» (1013); выбора режима работы «Энкодер» (1014), который обеспечивает возможность управления разделами меню; обработки информации (1015); RFID-модуль (1016), который обеспечивает доступ к управлению СКДВП капитаном судна.
- плата питания и выходов (102), которая включает в себя модуль питания (1021) и модуль входов/выходов (1022), которая служит для обеспечения работы СКДВП и коммутации между составными частями.
Модуль коммуникационный (МК) 20 включает в себя: модуль Wi-Fi 201; модуль CPU 202, который обеспечивает возможность подключения к системе смартфона капитана для управления СКДВП, а также для коммутации модулей МС2 и МС3, модуль индикации выходов 203; модуль питания 204; модуль связи с блоком управления (БУ) 205.
Модуль антенный (МА) 30 включает в себя: модуль Bluetooth 301; преобразователь DC/DC 302, который обеспечивает связь прибора НБ с модулем антенным (МА), модуль звуковой сигнализации и световой индикации.
Алгоритм работы патентуемой СКДВП.
1. ВП обязан надеть на руку прибор НБ (80), при этом убедиться, что индикатор на приборе НБ (80) мигает зеленым цветом.
2. Возврат изделия в исходное пассивное состояние возможен при:
2.1. подтверждении прибором НБ(80) нахождения ВП в рабочей зоне в работоспособном состоянии. При выходе ВП из рабочей зоны передача сигналов от прибора НБ (80) прекращается, а возврат системы в исходное пассивное состояние возможен только при нажатии на кнопку квитирования на БУ (10), МКВ (60) и МКВР (70);
2.2. нажатии на кнопку квитирования на приборе НБ (80) при нахождении ВП в рабочей зоне;
2.3. нажатии на кнопку квитирования на БУ (10), МКВ (60) и МКВР (70).
3. Если система не возвращена в исходное пассивное состояние, то в конце пассивного периода включается визуальная индикация на БУ (10), МА (30), МКВ (60) и МКВР (70).
4. Если система не возвращена в исходное пассивное состояние, то в течение 15 с после включения визуальной индикации, включается дополнительная звуковая сигнализация первого уровня на МА (30), МКВ (60) и МКВР (70).
5. Если система не возвращена в исходное пассивное состояние, то в течение 15 с после включения звуковой сигнализации первого уровня, включается дистанционная звуковая сигнализация второго уровня на МС2 (40).
6. Если система не возвращена в исходное пассивное состояние в течение 90 с - 180 с после включения дистанционной звуковой сигнализации второго уровня, включается дистанционная звуковая сигнализация третьего уровня на МС3 (50).
7. Возврат системы в исходное пассивное состояние после включения дистанционной звуковой сигнализации второго и третьего уровня возможен только нажатием на кнопку квитирования на БУ (10), МКВ (60) и МКВР (70).
8. Включение сигнала «Аварийный вызов» («ALARM») для немедленного приведения в действие дистанционной звуковой сигнализации второго, а затем третьего уровня производится нажатием на кнопку «ALARM», расположенную на лицевой панели БУ (10), предварительно откинув защитную крышку. Снятие тревоги «Аварийный вызов» производится повторным нажатием кнопки «ALARM» и удерживанием ее не менее трех секунд.
9. Включение сигнала «Аварийный вызов» («ALARM») на приборе НБ (80) для немедленного приведения в действие дистанционной звуковой сигнализации второго, а затем третьего уровня производится нажатием на кнопку квитирования на приборе НБ (80) и удерживанием ее не менее пяти секунд. При этом снятие тревоги «Аварийный вызов» производится нажатием кнопки «ALARM» на БУ(10) и удерживанием ее не менее трех секунд.
Рабочая зона включает места на мостике, откуда ВП может вести надлежащее наблюдение за движением судна и визуальными индикаторами. В рабочую зону входят места управления судном, автоматизированное рабочее место для судовождения, маневрирования и наблюдения, а также крылья мостика.
На ФИГ. 11 представлено условное расположение БУ(10), МА(30) и МКВР (70) для определения рабочей зоны вахтенного помощника на мостике.
Рабочая зона в рубке обеспечивается установкой от 1 до 3 модуля антенного (МА) 30 (в зависимости от проекта судна) и определяется расстоянием (h) от БУ (10) вглубь рубки. Рабочая зона на крыльях мостика обеспечивается установкой МКВР 70 (в зависимости от проекта судна). При переходе вахтенного помощника из рабочей зоны рубки в рабочую зону крыльев мостика (и обратно) прибор НБ (80) автоматически переключается с МА (30) на МКВР (70).
С помощью смартфона или персонального компьютера 100 капитан имеет возможность дистанционно управлять работой СКДВП для:
- установки рабочих режимов работы изделия (автоматический, включение вручную, отключение вручную);
- установки времени пассивного периода работы изделия:
а) на текущий момент времени с интервалом от 1,7 мин (100 с) до 12 мин (интервалы 100, 120, 180, 240, 300, 360, 420, 480, 540, 600, 660, 720 с);
б) на предстоящие 72 часа с установкой интервала от 1,7 мин до 12 мин;
в) в зависимости от района и условий плавания с привязкой к географическим координатам ожидаемого местонахождения судна на часть или на весь навигационный маршрут.
- настройки изделия:
а) выбор языка интерфейса;
б) установка даты и времени;
в) настройка сигнализации по следующим параметрам:
- интервал от 90 с до 180 с между сигнализациями второго и третьего уровня на крупных судах;
- тон сигнализации первого уровня;
- громкость сигнализации первого уровня;
- объединение сигнализации второго и третьего уровня на судах, иных, чем пассажирские суда;
- включение/выключение функции немедленного приведения в действие сигнализации аварийного вызова («ALARM») на приборе НБ.
- создания справочника вахтенных помощников;
- разработки плана несения вахты;
- мониторинга сигнализации второго и третьего уровня.
Испытания показали достижение технического результата - повышение безопасности судоходства за счет улучшения качества контроля работоспособности ВП при увеличении количества используемых психофизиологических показателей, в т.ч. электродермальной активности, для определения его функционального состояния при нахождении ВП в рабочей зоне мостика. Это позволяет ВП при несении вахты меньше отвлекаться на квитирование кнопками, расположенными в разных частях мостика, а также уменьшит необходимость отвлечений ВП на квитирование за счет размещения кнопки квитирования непосредственно на корпусе прибора НБ при нахождении ВП в рабочей зоне мостика. Дополнительный технический результат - у капитана имеется возможность дистанционно управлять работой СКДВП с использованием персонального компьютера или смартфона, что позволяет настраивать параметры работы СКДВП, не посещая рубку при каждом изменении условий плавания.