CN106411661A - 一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，包括后台服务器和监测装置，其中，监测装置包括环境监测终端和健康监测终端；环境监测终端用于监测作业环境的环境参数，并发送至后台服务器；健康监测终端用于监测工作人员的生理参数，并发送至后台服务器；后台服务器用于获取环境监测终端和健康监测终端监测的信息并进行分析处理，以及向监测装置发送控制信息。本发明应用时能对环境参数和工作人员的生理特征进行监测，能将安全事故防患于未然。

Description

一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统

技术领域

本发明涉及电力施工领域，具体是一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统。

背景技术

安全生产是各类生产企业的生命线，是电力企业各项生产工作顺利开展的前提，也是供电企业安全生产工作的重中之重。在上个世纪，由于电力供电安全管理粗放，企业与员工的风险意识、责任意识和安全基础工作不够完善，安全生产形势时有反复。

从频发人身事故案例分析，人身安全事故事件发生的原因是涉及到人员、设备、工具、方法和环境等多个方面的原因，特别是人员因素又包括技能、年龄、从业时间、作业熟悉程度、作业习惯、健康、精神状态、工作情绪等复杂因素，因此，供电作业事故发生的原因和过程有着极其复杂的因素，很大程度上存在随机性、多元性、连锁性、因果相关性和人因可靠性等复杂特性。

高原山区等复杂环境的气温、湿度、大气状况、紫外线等往往无常变化，工作人员在复杂作业环境中作业时，常常依靠自身经验对环境参数进行预判，准确性较低。此外，不同环境下每个人的承受程度是不一致的，每个人的工作强度也应有效均衡，而工作人员往往因团队行动而忽视自我承受能力，造成体乏、气喘、头晕、心率加速等严重后果。如何在复杂作业环境下对工作人员的人生安全做出管控，并对环境数据进行监测，这成为目前人们普遍关注的问题，然而现今没有相应的配套安全保障设备，也未见相关的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其应用时能对环境参数和工作人员的生理特征进行监测，能将安全事故防患于未然。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，包括后台服务器和监测装置，所述监测装置包括环境监测终端和健康监测终端；

所述环境监测终端用于监测作业环境的环境参数，并发送至后台服务器；

所述健康监测终端用于监测工作人员的生理参数，并发送至后台服务器；

所述后台服务器用于获取环境监测终端和健康监测终端监测的信息并进行分析处理，以及向监测装置发送控制信息。本发明应用时，管控人员可通过后台服务器对现场作业人员设备信息进行汇总、分析、管理、存储及反馈，并由后台服务器发出控制信号遥控指挥现场工作人员。

进一步的，所述环境监测终端包括第一主控制器及与第一主控制器连接的环境感知模块、存储器、蓝牙模块、Wifi模块、通讯模块、NFC模块及电源模块。在蓝牙模块和Wifi模块的作用下，本发明可在无网络情况下完成现场团队的沟通。

进一步的，所述环境监测终端还包括与第一主控制器连接的定位模块。本发明在定位模块的作用下，使得本发明应用时可进行人员定位、虚拟栅栏、轨迹恢复等功能。如此，本发明应用时可在后台服务器的地图或后期3D建模中，画出禁止区域与路线，反馈至监测装置，监测装置通过定位信息进行判断，实现侵入报警。

进一步的，所述电源模块连接有语音对讲模块。其中，语音对讲模块主要完成团队作业时的近场沟通。

进一步的，所述环境感知模块包括温湿度传感器、紫外线传感器、气压传感器及交流电场传感器。如此，本发明应用时，便于工作人员实时了解温湿度和紫外线状况，并检测当前的大气压。交流电场传感器可以实时、非接触地检测作业人员所处位置的交流电场强度，当交流电场强度超过安全阀值时能够及时报警，能进一步消除作业时存在的安全隐患。

进一步的，所述后台服务器设有通讯模块和显示模块。

进一步的，所述环境监测终端和健康监测终端通过网关与后台服务器进行信息交互。本发明通过设置网关，便于对本发明所述监测装置的监测终端进行拓展，可对监测终端进行统一管理、存储、分析及报表生成，同时本发明可支持手持终端及远程网络访问，不仅能将监测终端小型化，还提高了系统的扩展性。

进一步的，所述健康监测终端包括第二主控制器及与第二主控制器连接的PPG模拟采集前端、ECG模拟采集前端、体温传感器及NorFlash存储单元。其中，PPG模拟采集前端用于检测人体的心率，ECG模拟采集前端用于测量人体血氧，体温传感器用于对人体的体温进行实时监测。

进一步的，所述健康监测终端还包括与第二主控制器连接的三轴加速度传感器。本发明通过三轴加速度传感器便于监测工作人员的体位状态，且在本发明配备有定位模块时，在三轴加速度传感器的作用下，便于获取工作人员每天卡路里的消耗量。

综上所述，本发明具有以下有益效果：(1)本发明设有环境监测终端和健康监测终端，在本发明应用时，通过环境监测终端监测作业环境的环境参数，能提升获取的环境参数的准确度，且保证工作人员对环境及时认知；本发明通过健康监测终端监测工作人员的生理参数，可以让工作人员对自身体征状况有及时的认知。本发明在复杂环境下，用于团队沟通、生理特征检测，使工作人员实时了解并调整自己工作任务、强度及抗压度，并通过长时间对自我规律的量化认知，将安全事故防患于未然。

(2)本发明将基本安全保障的防范手段无侵入的融入现场作业，便于通过生理特征指标与病理学分析去衡量工作人员的健康指标，形成一套安全保障系统，以方便管理现场作业人员，并保障其日常健康，具有十分重要的实际意义。

(3)本发明具有便利性、可扩展性和操作非侵入性，还具有操作安全、自动化程度高、数据传输稳定可靠、单人操作方便等显著优点。不同工作人员携带的本发明所述的安全保障系统之间能实现联动响应，如此，可降低巡检人次，提升故障定位及分析效率。

(4)本发明利用网关完成了个域监测终端的数据处理与上传，可以使传感类监测终端更加小巧，并增加续航时间。

(5)本发明通过环境检测终端的交流电场传感器能够实时非接触检测作业人员所处的电场强度，一旦越限能够及时报警，防止触电发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图；

图2为图1中环境监测终端的结构示意图；

图3为图1中健康监测终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，包括后台服务器和监测装置，其中，监测装置包括环境监测终端和健康监测终端，后台服务器设有通讯模块和显示模块，环境监测终端和健康监测终端均通过网关与后台服务器进行信息交互，网关内可集成主流的无线传输模块，如wifi、Bluetooth，并可供多个监测终端连接与数据传输，增强了整个系统的扩展性。本实施例的网关以无线的方式，集中管理个体所有的监测终端信息，并与后台服务器进行数据交换。本实施例应用时，环境监测终端用于监测作业环境的环境参数，并发送至后台服务器；健康监测终端用于监测工作人员的生理参数，并发送至后台服务器；后台服务器用于获取环境监测终端和健康监测终端监测的信息并进行分析处理，以及向监测装置发送控制信息。后台服务器具备信息管理功能，后台服务器通过汇总、存储和管理环境监测终端和健康监测终端的信息，可进行环境监测、健康分析与异常报警。后台服务器具备消息推送功能，后台服务器可进行通知公告、任务内容的推送，直接下达到工作人员的监测装置上。

本实施例的环境监测终端包括第一主控制器、环境感知模块、存储器、蓝牙模块、Wifi模块、通讯模块、NFC模块、定位模块及电源模块，其中，环境感知模块、存储器、蓝牙模块、Wifi模块、通讯模块、NFC模块、定位模块及电源模块均与第一主控制器连接。本实施例的电源模块包括锂电池及与锂电池连接的电源管理模块，电源模块具体由其电源管理模块与第一主控制器连接，锂电池用于供电，电源管理模块用于供电稳压和充放电管理。为了使本实施例应用时具备语音对讲的功能，本实施例的电源模块连接有语音对讲模块，语音对讲模块用于在无网络环境下现场人员之间相互通讯。本实施例在具体设置时，环境感知模块包括温湿度传感器、紫外线传感器、气压传感器及交流电场传感器。本实施例的定位模块采用GPS或AGPS模块，定位模块用于对现场佩戴人员进行实时定位，获取位置数据。环境监测终端的通讯模块采用2G/4G传输模块，用于向后台服务器传输综合数据。本实施例的NFC模块用于标识该佩戴者身份，用于身份管理和查询。本实施例的蓝牙模块和Wifi模块，实现监测终端的接入和扩展。

本实施例的第一主控制器采用君正X1000处理器，温湿度传感器采用意法HTS221TR芯片，紫外线传感器采用GY-ML8511芯片，气压传感器采用博世BMP085芯片，环境监测终端和通讯模块采用中兴7620模块。本实施例的语音对讲模块采用全集成对讲机Module，其内置高性能射频收发芯片、微控制器以及射频功放(PA)，外部控制器通过标准的异步串行接口(RS232)设置模块的参数、功能，并可通过串口AT指令控制整个模块的收发，其型号为A1840。

本实施例的健康监测终端包括第二主控制器、PPG模拟采集前端、ECG模拟采集前端、体温传感器、三轴加速度传感器及NorFlash存储单元，其中，PPG模拟采集前端、ECG模拟采集前端、体温传感器、三轴加速度传感器及NorFlash存储单元均与第二主控制器连接。

本实施例在具体实施时，网关和环境监测终端以臂带的方式展现。本实施例的健康监测终端以智能腕表的方式展现，分为腕表与生理信号采集两部分，在智能腕表模组部分，仅完成智能腕表的常用功能，如操作系统、蓝牙传输、屏驱动/UI&UE、存储等；在生理信号采集部分，完成心电、心率、血氧、体温的采集、数据预处理。两者通过并口进行通信，生理信号采集部分将生理信号采集和预处理完毕后传输给智能腕表，在智能腕表上进行显示，并可通过蓝牙同步至手机和网关，用户通过手机或后台进行日常健康管理。

本实施例的健康监测终端主要的要求是功耗和性能，在健康监测终端中，智能腕表模组的主控制器选择M200，其实现了超低功耗的硬件架构，其中一个1.2Ghz的高性能MIPS CPU用以处理最繁重的工作，而要求不高的任务则可以使用功耗更低、频率为300MHz的第二个MIPS CPU来处理。当处于全速工作模式下，M200芯片的功耗仅为150毫瓦。M200包含一个特殊的组织架构，可以创建多种低功耗模式以及独立的电源岛，这些电源岛可以通过专用可编程触发器(如语音激活)来接通。为保障生理信号的无损采集、小型化和利用采集到的生理信号完成健康分析，采用双导联的方式，完成心电图的采集。

本实施例的第二主控制器采用MSP430最小单片系统，主控为MSP430F5259，采用内部时钟源，本实施例的ECG模拟采集前端采用基于TI的ADS1292集成ADC，其采用单导联方式采集人体ECG信号。本实施例的PPG模拟采集前端采用基于TI的AFE4400集成ADC，AFE4400与MSP430以SPI接口电路进行数据通讯。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，包括后台服务器和监测装置，所述监测装置包括环境监测终端和健康监测终端；

所述环境监测终端用于监测作业环境的环境参数，并发送至后台服务器；

所述健康监测终端用于监测工作人员的生理参数，并发送至后台服务器；

所述后台服务器用于获取环境监测终端和健康监测终端监测的信息并进行分析处理，以及向监测装置发送控制信息。

2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述环境监测终端包括第一主控制器及与第一主控制器连接的环境感知模块、存储器、蓝牙模块、Wifi模块、通讯模块、NFC模块及电源模块。

3.根据权利要求2所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述环境监测终端还包括与第一主控制器连接的定位模块。

4.根据权利要求2所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述电源模块连接有语音对讲模块。

5.根据权利要求2所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述环境感知模块包括温湿度传感器、紫外线传感器、气压传感器及交流电场传感器。

6.根据权利要求1所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述后台服务器设有通讯模块和显示模块。

7.根据权利要求1所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述环境监测终端和健康监测终端通过网关与后台服务器进行信息交互。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述健康监测终端包括第二主控制器及与第二主控制器连接的PPG模拟采集前端、ECG模拟采集前端、体温传感器及NorFlash存储单元。

9.根据权利要求8所述的一种适用于复杂电力作业环境的安全保障系统，其特征在于，所述健康监测终端还包括与第二主控制器连接的三轴加速度传感器。