崇礼滑雪场安全状况调查与对策研究

□ 闫磊磊 杜鹏（河北建筑工程学院 河北 张家口 075024）

1、前言

1988年，张家口在崇礼县建立起华北地区第一家滑雪场，经过二十几年的发展，崇礼已经建成万龙、翠云山、长城岭、多乐美地、塞北等滑雪场，多次承办国际滑雪系列赛，已成为国家训练基地。北京市和河北省张家口市已正式向世界奥委会提出了申办2022年冬季奥林匹克运动会，张家口崇礼县将承办所有雪上项目的比赛。但是崇礼滑雪场的发展历史比较短，发展较快，在安全保障方面缺少硬、软件方面的建设。近些年来，滑雪场安全事故时有发生，滑雪场的安全是不容忽视的关键问题，滑雪场的安全不仅关系到者的人身安全，更反映了一个国家的基础设计建设水平及科技发展水平。因此滑雪场的安全问题必须引起足够重视。本项目采用资料分析和实际调查相结合的方法，对崇礼滑雪场安全服务人员、雪场管理、雪场硬件设施、安全信息发布等几个方面的安全管理情况进行的调查分析发现，从而利用无线传感网技术和RFID技术，构建出崇礼滑雪场传感网安全防范预警机制，加强对滑雪场的设备和环境进行监测，强化设备的日常保养和维护，规范滑雪器材的使用，从而对雪场的信息化管理，提供更多的安全信息。完善滑雪场的安全设施，减少和防止滑雪伤害，提高滑雪场的安全管理。为成功申办2022年冬奥会奠定基础。

2、崇礼滑雪场安全状况

2.1、崇礼滑雪场安全服务人员情况

雪场的安全服务人员主要负责向滑雪者普及滑雪知识、教授滑雪技术、滑雪者提供咨询服务。而最重要的是，他们可以监督滑雪者的滑行状态，提醒滑雪者做好安全防护措施，保证滑雪者人身安全。但是因为崇礼滑雪场地处张家口市县区，从业者大都是附近农民，大部分没有专业经验和技术，所以安全服务状况亟待提高。

2.2、安全信息发布

滑雪场常见的提供安全信息的方式是雪场地图，崇礼滑雪场的雪场地图一般是静态的主要标注了雪场内建筑的分布、区域的划分、雪道和缆车的分布情况，但是当天的天气、温度、雪质、一条雪道上的滑雪者，这些都不能及时的进行显示，因此急需利用无线传感网技术来制成同步的动态显示地图。

2.3、雪场场地器材设施

滑雪者应该根据自己的身高、体重、年龄、性别、滑雪技术水平、滑雪道类型、雪道格局和表面场地状况如宽度、长度、坡度、梯度、落差等因素选择适合自己的滑雪器材，但是崇礼滑雪场的大部分滑雪器材是从国外购入的二手器材，因此滑雪板长度、固定器、鞋号、安全阈值等设定不会适合每一个滑雪者，另外雪道上有杂物、雪面结冰、雪道损坏等因素都会对滑雪者造成伤害。同时滑雪道标识不清会造成滑雪者迷路，所以滑雪者及时了解雪道的信息就显得更为重要。

2.4、雪场管理

滑雪场管理者应该为滑雪者提供安全完善的服务，是滑雪者能及时雪场的安全信息，并及时对每一个滑雪者的位置进行监控，对其滑雪路线的雪道雪质状况及时反馈，对其滑行速度进行及时的告知，对滑行中的路线偏移，速度较快及时提醒纠正，并且对每条雪道和索道的人数，以及雪道上的人员密度情况及时的显示，这样就可以避免许多危险的发生。滑雪场安全意识十分重要。管理者要使每一位滑雪者及时知道自己的身体状况，滑雪状态，雪场情况，这样才能使滑雪者自觉遵守雪场的安全规范既能保护自己又能保护他人。

3、滑雪场安全系统设计

崇礼滑雪场环境复杂，面积广大，人工管理存在一定的困难和不足，因此利用无线传感网（WSN）和RFID技术无线传感网络节点的特点，我们可以在滑雪场布设大量的无线传感器节点，来监测管理滑雪场，这样既节省大量的人力物力，也可以提高崇礼滑雪场的安全管理水平。本安全系统主要设计为四部分：者随身携带的智能微尘、赛道周边及事故多发地段监控预警终端、通信模块、控制调度中心。

3.1、动态微尘硬件实现

动态微尘配带在每个滑雪者的身上，能实时监测其速度、加速度、障碍物接近程度、碰撞程度、受力情况，并实时监控者的心跳、脉搏、血压等生命体征基本参数。核心采用TI公司的CC2530芯片作为控制器与无线收发器，采用速度、加速度、红外接近、心跳测量计、血压计、脉搏测量计等。通过前段传感器检测者的运动情况与身体情况，从而最大限度监控者的实时状况，采集的参数通过无线收发模块传送到赛道周边的无线接收终端，终端通过通信模块传输至调度中心，并存入数据库，以方便对每个佩戴者的技术参数进行统计。

3.2、赛道周边监控终端硬件组成

赛道周边终端侦听接收来自移动微尘的信息、并通过通信模块传送到调度中心，并将调度中心发送的指令传送到移动微尘或周边设备。

3.3、通信模块软硬件组成

通信模块采用无线Zigbee无线通信与以太网通信两种通信方式，Zigbee无线通信主要用于活动微尘和周边终端的通信，以滑雪者携带的活动微尘为中心点，即信息的发起者，周边所有能接受到信息的终端为信息接收点，方便从不同角度了解跟踪者的实时参数。

3.4、调度中心软硬件组成

调度中心采用微型计算机视频墙实现全方位立体监控，并采用滑雪场实时信息管理信息系统对采集的数据进行处理，该系统采用Java语言及SQL Server2010开发。

4、崇礼滑雪场安全系统风光电互补供电系统的设计

作为无线传感器网络重要组成部分的无线传感器节点，由于受到功耗和电池供电的影响，其寿命非常有限，无线传感网中无线传感器节点个数多，分布区域广，往往布设在环境恶劣的无人值守的野外，更换十分困难。因此，要延长节点的寿命，除了减少节点的能量消耗，采取必要的节能和供能措施。本文所设计出的无线传感器节点的功能系统是有风、光、电互补的复合能源供电系统。它是由太阳能光伏发电装置、风能发电装置组成的生能器件和超级电容、锂离子电池组成的双储能器件组成的供电系统，当环境能量供能出现故障时，起到替补作用的两节1.5伏干电池会为节点供电，以此来保证节点正常工作。

4.1、风力发电回路

风力发电回路中需要有风力发电机和卸荷电路，风力发电装置从环境中获取电能后，将电能充进超级电容中去，当超级电容接近满充状态时，发电机的负载趋近于0，此时，发电机进入空载运行状态，而空载运行对于发电机来说是非常危险的，此时，我们就需要用到卸荷电路对进行卸荷负载，卸荷电路一般是由大功率的电热类负载构成的，在工作过程中，将电能转化成热能，顾名思义，起到了卸荷的作用，避免风力发电机空载。

4.2、太阳能发电装置

太阳能发电装置主要包括太阳能光伏电池，稳压电路，锂离子电池，肖特基二极管。太阳能光伏发电装置通过稳压电路为无线传感器节点供电，同时，将多余的电能存储到锂离子电池中，但是由于锂离子电池容易放电，所以，需要连接一个肖特基二极管，确保电路中的电流从电池板流向充电电池，而不会发生电流倒流的情况。

4.3、风光电互补复合供电系统的工作原理

太阳能发电装置只有在有阳光的时候才能发电，而风力发电装置在有风的时候均可发电，弥补了太阳能在阴雨天和夜间不能发电的劣势，真正实现了风光互补发电，在风光互补发电发生故障的时候，供电系统会自动启动干电池供电，保证节点正常工作。风光电互补供电系统，既绿色环保，又节约了能源，为无线传感器节点长寿命工作提供了保障。

5、结论

本系统采用无线传感网技术及嵌入式技术、计算机技术、光电互补复合能源供电系统设计实现了滑雪场安全预警系统，通过模拟验证，该系统实时性好，稳定性高，有效保障了滑雪者的人身安全，提高了滑雪场的管理水平。

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