太阳能一键式紧急求助报警柱系统解决方案

突发事件在我们生活中时常出现，如自然灾害、交通事故、迷路走失、突发疾病等情况。随着社会经济发展、技术与装备水平的提高，特别是交通与通讯手段的提高，与十几年前相比，无论国内还是国外，处理突发事件的效率显著提高[。政府的和民间自发形成的救援组织在处理突发事件中起到了非常重要的作用。但我们也应该看到传统的应急救援模式存在的必然缺陷。

首先是空间不重合导致的时间延迟，突发事件发生地与救援力量所在地往往是有一定的空间距离，即便是第一时间出发赶往事发点，也会存在时间的延迟，尤其是道路交通状况不好，时间的延迟更加显著。其次是通讯可靠性不高，目前手机使用较为普遍，但前提是网络覆盖和充足的供电。很多突发事件发生地可能没有移动通信网络，也没有方便的充电设施。

国内近年来报道的旅游户外探险走失事件就反映了普通手机通信的不可靠性。再有就是被动等待救援，不能积极自救。应急救援虽然是专业性很强的工作，但如果有专业人员辅助和必要的器材用品，具有正常行为能力和理解能力的人，也可以开展救援工作。比如户外心脏病突发，如果有应急药品供应，完全可以避免不可逆转情况发生，等待专业人员到达并处理。

本文设计研发了一种基于光伏新能源的一键报警救助系统，可以充分弥补目前救援模式导致的时间滞后、通信不可靠和被动等待缺陷，有效提高应急救援的时效性，最大程度地降低突发事件导致的损失。

1 系统设计
太阳能一键报警救助系统由一个监控后台和若干个一键报警柱构成。如图1所示，一键报警柱与监控后台通过无线网络（现有无线通信网络或系统自组网）建立通信联系，可以实现控制数据、语音数据双向传递，可以实现报警柱视频数据传向监控后台。报警柱与监控后台的距离理论上没有限制，实际情况下需要考虑地形、天气等因素，在自组网不加信号中继装置情况下，直视3km可以稳定工作。

一键报警柱的结构如图2所示。

一件报警柱包括蓄电池模块、电源管理模块、立柱、报警操作面板、信号发射接收器、光伏组件和避雷针等几个主要组成部分。蓄电池和电源管理模块采用地埋方式安装在地表以下约50cm，用防水抗压的专用箱体安放。蓄电池实现光伏电能的储备，也释放电能提供报警柱用电负载的工作。电源管理模块实现对光伏电能的转化、配置及对其他用电负载的电能控制。立柱是整个报警柱的支撑结构，在内部设计有可以电控开启的仓室，可以储放应急药品、消防用品、饮用水等器材物资，储放仓室需要后台监控人员远程开启。

报警操作面板是报警柱的核心部件，它是一种支持双向语音、单向视频的一体化模块器件，数据可以通过无线、有线方式实现传输。信号发射接收器是报警柱用于接受传输数据的模块。光伏组件是把太阳光转化为电能的装置，根据报警柱用电负载的功率大小、安装当地的光伏资源状况进行适当的匹配选择。壁垒针是报警柱的防雷击附属配件，在地形特殊的山区及平原地区避雷针设计是重要和不可缺少的。此外，可以在装置顶部安装夜间闪烁警示灯，便于遇险人员在远处就可以看到报警柱的位置。

2 试验系统
研究团队在重庆市缙云山国家级自然保护区安装了一套包括一个监控后台和4个一键报警柱的试验验证系统。缙云山国家级自然保护区是旅游胜地，每年都有大量游客登山游览，发生过部分青少年游客和户外探险者违规进入未开发区域，导致迷路、坠落等意外事件。此外，保护区内植被丰富，森林火险监控压力很大。监控后台主机由1台Dell T 7500工作站构成，配置有台式麦克风。蓄电池采用12v 65AH光伏专用胶体蓄电池，两块冗余。光伏组件选用200Wp单晶组件2块（24V系统）。电源管理模块自主设计调试，它的功能包括把光伏组件电能储存到蓄电池、控制蓄电池的充放电过程、为报警操作面板提供电能、为储物仓门开启提供电能和监控仓门的开启关闭状态，为信号发射接受器提供电能。信號接收发射器包括5口集线器和网桥，报警器选用成品视频报警器。

报警柱静态功耗20W，工作功耗24-30W，重庆光伏资源平均数据为年均日照时数1100小时，缙云山区由于地形和局域气候因素，年有效日照时数小于800小时。报警柱配置400wp组件可以保证3-4天的连续阴雨天数（系统待机状态）。整套一件报警监控系统自建成后，连续运行16个月。期间除一个报警柱由于降雨积水导致渗流外，其他均正常工作，取得了与预想符合的实际效果。

3 结束语
基于光伏新能源的一键式报警救助系统利用光伏新能源技术与网络技术改变了目前常规的突发事件应急处理中必然存在的时间滞后、通讯保障能力差、被动救援的不足，可以实现报警与救援的零时间响应，救援人员可以充分了解现场情况，遇险人员可以在专业救援人员的协助下自助进行自我施救。通过这种方式，可以提高突发时间救援的有效性，大幅度降低损失，对于偏远的农村、山区、旅游景点等具有较高的使用价值和推广意义。