一种海上人员转移系统及方法与流程

本发明涉及海上救援领域，尤其是一种海上人员转移系统及方法。

背景技术：

小艇在海上运行过程中很容易遇到危险，此时需要利用登离船装置将被救船只上的被困人员转移到母船上，但目前海上人员转移尚未有安全可靠的装置和手段，时有人员伤亡事故发生。以引航员登离船为例，目前登离船装置主要有软梯、舷梯以及组合梯等形式，引航员登离船时没有相对安全的保障措施，引航员需要经过专业的攀爬训练，在登离船时稍有不慎就会造成引航员坠落伤亡事故。除此以外，海上人员转移情况纷繁复杂，各种情况都有可能需要进行小艇与母船之间的人员转移，如果遇上大风大浪等高海情海况，更是难以保证人员转移的安全。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种海上人员转移系统及方法，本申请可以在高海情下进行人员转移，大大提高了人员转移过程中的安全性。

本发明的技术方案如下：

一种海上人员转移系统，该系统包括救援母船和被救小艇，被救小艇上有待转移的受困人员，该系统包括：吊机系统、吊笼和铠装通信缆；

吊机系统包括安装基座、吊机控制台、吊机控制器、吊机执行器和吊臂，安装基座固定在救援母船的甲板上，吊臂的底部设置在安装基座上，吊机控制台连接吊机控制器，吊机控制器连接吊机执行器，吊机执行器连接并驱动吊臂；

吊笼包括吊笼本体、至少两个摄像模组、姿态感应模组和通信接口，至少两个摄像模组设置在吊笼本体的外围并朝向不同的方位，至少两个摄像模组用于采集吊笼本体周围的环境图像；姿态感应模组设置在吊笼本体上并用于采集吊笼本体的姿态数据；通信接口设置在吊笼本体的顶部，至少两个摄像模组和姿态感应模组均连接通信接口；

铠装通信缆的一端绕设在吊机执行器上并连接吊机控制器、另一端跨过吊臂的端部后向下延伸并连接吊笼的通信接口；吊机系统通过铠装通信缆起吊吊笼，且吊机控制台通过铠装通信缆与吊笼建立通信连接。

其进一步的技术方案为，海上人员转移系统还包括加速度传感器，加速度传感器设置在救援母船上并用于感应救援母船的升沉运动数据，加速度传感器连接吊机控制器并将升沉运动数据发送给吊机控制器。

其进一步的技术方案为，吊笼本体为矩形结构，吊笼包括5个摄像模组，5个摄像模组分别设置在吊笼本体的四个侧面和底面，姿态感应模组包括但不限于陀螺仪、倾角仪和激光测距仪，陀螺仪和倾角仪分别设置在吊笼本体的侧面，激光测距仪设置在吊笼本体的底面。

一种海上人员转移方法，该方法应用于上述海上人员转移系统中，该方法包括：

吊笼通过至少两个摄像模组采集吊笼本体周围的布放环境图像、通过姿态感应模组采集吊笼本体的布放姿态数据，并通过铠装通信缆将布放环境图像和布放姿态数据发送给吊机控制器；

吊机控制器将布放环境图像发送给吊机控制台进行显示，并接收吊机控制台发送的作用于吊机控制台的布放操作指令；

吊机控制器根据布放操作指令和布放姿态数据生成布放运动指令，并将布放运动指令发送给吊机执行器；

吊机执行器根据布放运动指令驱动吊臂和/或铠装通信缆将吊笼从救援母船上布放到被救小艇上，吊笼用于通过吊笼本体搭载被救小艇上的受困人员；

吊笼通过至少两个摄像模组采集吊笼本体周围的回收环境图像、通过姿态感应模组采集吊笼本体的回收姿态数据，并通过铠装通信缆将回收环境图像和回收姿态数据发送给吊机控制器；

吊机控制器将回收环境图像发送给吊机控制台进行显示，并接收吊机控制台发送的作用于吊机控制台的回收操作指令；

吊机控制器根据回收操作指令和回收姿态数据生成回收运动指令，并将回收运动指令发送给吊机执行器；

吊机执行器根据回收运动指令驱动吊臂和/或铠装通信缆将搭载有受困人员的吊笼从被救小艇上回收到救援母船上。

其进一步的技术方案为，吊机控制器根据布放操作指令和布放姿态数据生成布放运动指令，并将布放运动指令发送给吊机执行器，包括：

吊机控制器根据布放操作指令生成第一布放运动指令并将第一布放运动指令发送给吊机执行器，第一布放运动指令用于指示吊机执行器驱动吊臂和/或铠装通信缆将吊笼从救援母船上布放到被救小艇上方的预设位置；

吊机控制器根据布放姿态数据生成第二布放运动指令并将第二布放运动指令发送给吊机执行器，第二布放运动指令用于指示吊机执行器驱动吊臂和/或铠装通信缆将吊笼布放到被救小艇上。

其进一步的技术方案为，救援母船上还设置有加速度传感器，吊机控制器根据布放操作指令生成第一布放运动指令还包括：

加速度传感器感应救援母船的升沉运动数据，并将升沉运动数据发送给吊机控制器；

吊机控制器根据布放操作指令和升沉运动数据生成第一布放运动指令。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种海上人员转移系统，通过在吊笼上设置摄像模组实现操控过程的可视化，通过在吊笼上设置姿态感应模组进行辅助操控，实现自动寻的功能，从而可以实现海上人员的安全转移，尤其是高海情海况下的人员转移，大大提高了人员转移时的安全保障条件，同时操控性强、操作简单合理、高效、智能化程度高，减小了由于海况原因无法进行人员转移造成的损失，从而为海上人员转移提供了一种安全可靠的解决手段。

附图说明

图1是本申请公开的海上人员转移系统的系统结构示意图。

图2是本申请公开的海上人员转移系统的电路结构示意图。

图3是本申请公开的海上人员转移方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种海上人员转移系统，请参考图1示出的系统结构示意图，该系统用于海上受困人员的安全救援转移，尤其是高海情海况下的安全救援转移，比较典型的应用场景是将被救小艇10上的受困人员转移到救援母船20上，该系统包括：

用于起吊和回收的吊机系统，吊机系统主要包括硬件结构部分和软件控制部分，硬件结构部分主要包括安装基座31和吊臂32，安装基座31固定在救援母船20的甲板上，吊臂32的底部设置在安装基座31上，吊臂32的端部通常会设置有一个滑轮33，用于后期绕设缆绳。软件控制部分主要包括吊机控制台、吊机控制器和吊机执行器，图1中未示出，可参考图2示出的电路结构示意图，吊机控制台通常包括操作面板和显示屏，用户可以在操作面板中进行操作，吊机控制台可以集成在救援母船20的控制台中，也可以单独形成，吊机控制台连接吊机控制器，吊机控制器具有数据计算处理功能和控制功能，吊机控制器连接吊机控制器，吊机控制器连接吊机执行器，吊机执行器连接并驱动吊臂32，吊机执行器通常包括电动机和油缸等，吊臂32可以在吊机执行器的驱动下绕着安装基座31水平旋转和垂直摆动，同时吊臂32还可以在吊机执行器的驱动下进行伸缩。吊机系统是目前比较常见的系统，因此本申请不详细介绍其结构和工作原理。

该系统还包括吊笼40，该吊笼40包括吊笼本体41、至少两个摄像模组42、姿态感应模组和通信接口43，吊笼本体41采用强度较高的材料制成，吊笼本体41通常采用全包围笼状结构，其内部可以容纳至少一人，且保证进入吊笼本体41内部的受困人员不会跌落，吊笼本体41的形状不做限定，如图1以比较常用的矩形结构为例。至少两个摄像模组42和姿态感应模组均设置在吊笼本体41上，摄像模组42的个数根据需要选择，该至少两个摄像模组42设置在吊笼本体41的外围并朝向不同的方位，从而采集吊笼本体41周围的环境图像，姿态感应模组用于采集吊笼本体41的姿态数据。在本申请中，姿态感应模组包括但不限于六轴陀螺仪44、倾角仪45和激光测距仪46，六轴陀螺仪44和倾角仪45通常设置在吊笼本体41的侧边，激光测距仪46通常设置在吊笼本体41的底部，六轴陀螺仪44用于感应吊笼本体41六个自由度的运动加速度，倾角仪45用于感应吊笼本体41的倾斜角度，激光测距仪46用于测量吊笼本体41与下方障碍物之间的距离。以图1所示的矩形结构的吊笼本体41为例，吊笼40的常规结构如下：吊笼40共包括5个摄像模组42，其中4个摄像模组42分别设置在吊笼本体41的四个侧面，还有1个摄像模组42的底部，这5个摄像模组42可以采集吊笼本体41的四周和底部的环境图像。六轴陀螺仪44和倾角仪45分别设置在吊笼本体41的两个侧面，激光测距仪46设置在吊笼本体41的底部。通信接口43设置在吊笼本体41的顶部，至少两个摄像模组42和姿态感应模组均连接通信接口43，该通信接口43一方面作为吊笼40在起吊过程中的起吊点，另一方面作为吊笼40向外通信的通信接口。

该系统还包括用于起吊和通信的铠装通信缆50，铠装通信缆50的一端绕设在吊机执行器上并连接吊机控制器，因此吊机执行器可以驱动铠装通信缆50进行收放；铠装通信缆50的另一端跨过吊臂32的端部处的滑轮33后向下延伸并连接吊笼40的通信接口43。吊机系统通过铠装通信缆50起吊吊笼40，同时，由于该铠装通信缆50的两端分别连接吊机控制器和吊笼40，因此吊机控制台还通过铠装通信缆50与吊笼40中的至少两个摄像模组42、姿态感应模组建立了通信连接，可以参考图2的电路结构示意图。

可选的，该系统还包括加速度传感器60，加速度传感器60设置在救援母船20上，由于海上风浪较大，尤其是高海情情况下，在该系统的应用过程中，救援母船20会在海浪的作用下做升沉运动，该加速度传感器60可以在于救援母船20的同步升沉运动中感应救援母船20的升沉运动数据，该加速度传感器60还连接吊机控制器。

基于本申请公开的海上人员转移系统，本申请还公开了一种海上人员转移方法，包括如下步骤：

第一部分、吊笼40从救援母船20到被救小艇10的布放过程，如下：

1、操控人员在吊机控制台进行操控，同时，吊笼40通过至少两个摄像模组42采集吊笼本体41周围的布放环境图像，并通过铠装通信缆50将布放环境图像发送给吊机控制器，吊机控制器再将布放环境图像发送给吊机控制台进行显示，也即操控人员在操控的同时可以观测吊笼40周围的环境，吊机控制台接收到操控人员的布放操作指令后会发送给吊机控制器。

2、加速度传感器60感应救援母船20的升沉运动数据，并将升沉运动数据发送给吊机控制器。

3、吊机控制器按照预先训练好的运动模型根据布放操作指令和升沉运动数据生成第一布放运动指令，布放操作指令是操控人员根据布放环境图像所作出的操作指令，升沉运动数据可以实现对救援母船20摇晃的升沉补偿功能。运动模型事先通过模拟和实验等方式拟合得到。

4、吊机控制器将第一布放运动指令发送给吊机执行器，吊机执行器根据第一布放运动指令驱动吊臂32和/或铠装通信缆50将吊笼40从救援母船20上布放到被救小艇10上方的预设位置，至此完成初步的布放。吊机执行器对吊臂32和/或铠装通信缆50的驱动包括但不限于：驱动吊臂32水平旋转、驱动吊臂32垂直摆动、驱动吊臂32伸缩、驱动铠装通信缆50收放。

5、吊笼40通过姿态感应模组采集吊笼本体的布放姿态数据，根据姿态感应模组的不同，布放姿态数据包括但不限于：吊笼40与被救小艇10之间的相对位置、角度和距离。吊笼40通过铠装通信缆50将布放姿态数据发送给吊机控制器。

6、吊机控制器按照预先训练好的运动模型根据布放姿态数据生成第二布放运动指令，此处的运动模型也是预先通过模拟和实验等方式拟合得到的。

7、吊机控制器将第二布放运动指令发送给吊机执行器，吊机执行器根据第二布放运动指令驱动吊臂和/或铠装通信缆将吊笼40最终安全的布放到被救小艇10上，实现吊笼40自动寻的功能。

至此，通过人工初步布放以及吊笼40自动寻的两部分，吊笼40最终被安全的布放到被救小艇10上，被救小艇10上的受困人员可以进入吊笼本体41中，然后可以执行第二部分，进行吊笼40的回收。

第二部分、搭载有受困人员的吊笼40从被救小艇10到救援母船20的回收过程，如下：

1、操控人员在吊机控制台进行操控，同时，吊笼40通过至少两个摄像模组42采集吊笼本体41周围的回收环境图像，并通过铠装通信缆50将回收环境图像发送给吊机控制器，吊机控制器再将回收环境图像发送给吊机控制台进行显示，也即操控人员在操控的同时可以观测吊笼40周围的环境，吊机控制台接收到操控人员的回收操作指令后会发送给吊机控制器。

2、加速度传感器60感应救援母船20的升沉运动数据，并将升沉运动数据发送给吊机控制器。

3、吊机控制器根据回收操作指令和升沉运动数据生成第一回收运动指令，回收操作指令是操控人员根据回收环境图像所作出的操作指令，升沉运动数据可以实现对救援母船20摇晃的升沉补偿功能。

4、吊机控制器将第一回收运动指令发送给吊机执行器，吊机执行器根据第一回收运动指令驱动吊臂32和/或铠装通信缆50将吊笼40从被救小艇10起吊到救援母船20上方的预设位置，至此完成初步的回收。

5、吊笼40通过姿态感应模组采集吊笼本体的回收姿态数据，根据姿态感应模组的不同，回收姿态数据包括但不限于：吊笼40与救援母船20之间的相对位置、角度和距离。吊笼40通过铠装通信缆50将回收姿态数据发送给吊机控制器。

6、吊机控制器根据回收姿态数据生成第二回收运动指令。

7、吊机控制器将第二回收运动指令发送给吊机执行器，吊机执行器根据第二回收运动指令驱动吊臂和/或铠装通信缆将吊笼40最终安全的回收到救援母船20上，实现吊笼40自动寻的功能。

至此，通过人工初步回收以及吊笼40自动寻的两部分，搭载有受困人员的吊笼40最终被安全的回收到救援母船20上，吊笼40内的受困人员可以安全登船，回收部分的操作流程与布放过程类似，本申请不详细介绍。

为了清楚的说明本申请公开的海上人员转移方法的过程，以图1所示的系统结构为例，其信息流向示意图可以参考图3。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。