用于地下作业的多维安全监控系统的制作方法

1.本发明涉及物联网的技术领域，尤其是涉及一种用于地下作业的多维安全监控系统。


背景技术：

2.在建筑施工、电力施工等领域，常常会需要在地下等密闭的危险空间开展多人协作的作业施工，在施工过程中，管理人员常采用现场监督或者远程电话沟通的方式对施工现场的情况进行把握，从而实现对施工方案的调整以及对施工人员的管理。
3.在实现本技术的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：在施工过程中，采用目前常见的沟通方式，管理人员难以及时掌握施工场地以及作业人员的实时情况，由于地下作业空间狭小，危险随时可能发生，如果不能及时发现异常风险和异常状况，则很可能造成严重的后果。


技术实现要素：

4.为了实现对施工环境和施工人员状况的及时掌握，本技术提供一种用于地下作业的多维安全监控系统。
5.本技术提供的一种用于地下作业的多维安全监控系统，采用如下的技术方案：一种用于地下作业的多维安全监控系统，包括控制中心以及若干信号连接于所述控制中心的智能手环，所述智能手环包括用于获取用户的身体健康参数的人体健康参数监测单元，以及用于获取所处环境的环境检测参数的环境状态监测单元，所述智能手环用于将获取到的身体健康参数和环境检测参数发送至控制中心，所述控制中心用于验证接收到的身体健康参数和环境检测参数是否存在异常，并基于验证结果执行对应预设的应急预案。
6.通过采用上述技术方案，在作业过程中，用户（即施工人员）将智能手环佩戴在手上，智能手环中的人体健康参数监测单元对用户的身体健康参数进行监测，同时，环境状态监测单元对用户周围的环境状态进行检测，从而得到环境检测参数，之后，智能手环将检测到的用户的身体健康参数以及周围环境的环境检测参数发送至控制中心，使得后台的管理人员能够及时通过控制中心得知作业现场的实时状况，实现了对施工环境和施工人员状况的及时掌握的效果。控制中心对接收到的身体健康参数和环境检测参数后，能够自动识别身体健康参数和环境检测参数是否存在异常，并在识别到存在异常后，基于验证结果执行对应预设有的应急预案，从而有助于后台管理人员和用户及时对异常情况进行处理。
7.可选的，所述智能手环还包括显示单元和操作单元，所述智能手环用于接收用户通过操作单元输入的指令，以执行对应的操作，所述智能手环还用接收并整合所述人体健康参数监测单元和/或环境状态监测单元的测试结果，并通过所述显示单元进行显示。
8.通过采用上述技术方案，用户可以通过操作单元对智能手环进行控制操作，并能够通过显示单元查看智能手环的测试结果，从而及时得知自身的身体状况以及周围环境的
安全状况。
9.可选的，还包括用于实现所述控制中心和智能手环之间信号传输的通信组块，所述通信组块包括pan协调器、信号连接于所述pan协调器的若干zigbee路由器，所述智能手环中设置有用于与所述zigbee路由器建立通信的通信单元，所述pan协调器用于实现所述智能手环与所述控制中心之间的通信连接。
10.可选的，所述通信组块还包括信号连接于所述pan协调器的通讯方式选取模块，所述通讯方式选取模块用于为所述pan协调器选取并设置信号强度最强的通讯方式，所述通讯方式至少包括4g、wifi、5g。
11.通过采用上述技术方案，通过根据实际信号强度对通讯方式进行选择，有助于提高信号传输过程的稳定性。
12.可选的，所述人体健康参数监测单元包括设置于智能手环内的体温传感器、血氧饱和度传感器、脉搏传感器，所述身体健康参数包括实时体温、实时血氧饱和度、实时脉搏。
13.通过采用上述技术方案，人体健康参数监测单元中的各个传感器能够对佩戴者的身体健康参数进行实时检测，从而有助于及时发现佩戴者的身体出现的异常状况。
14.可选的，所述环境状态监测单元包括设置于智能手环内的气体传感器和大气压力传感器。
15.通过采用上述技术方案，在施工过程中，气体传感器能够对佩戴者所处环境中的有毒气体浓度和可燃气体浓度进行检测，大气压力传感器能够对佩戴者所处环境中的实时大气压减小检测，从而有助于及时发现环境异常。
16.可选的，所述多维安全监控系统还包括信号连接于所述控制中心的人机交互设备，所述控制中心包括：人员健康管理模块，用于将从所述目标智能手环接收到的身体健康参数和对应预设有的健康参数阈值进行对比，并在所述身体健康参数超出对应的健康参数阈值时向所述人机交互设备发出人员异常告警信号，所述人员异常告警信号中携带有所述目标智能手环所对应的目标手环编号；工作环境监测模块，用于将从所述目标智能手环接收到的环境检测参数和对应预设有的环境安全阈值进行对比，并在所述环境检测参数超出对应的环境安全阈值时向所述人机交互设备发出环境异常告警信号，所述环境异常告警信号中携带有所述目标智能手环所对应的目标手环编号；应急管理模块，用于基于生成的告警信号的类型，执行对应预设的应急管理预案。
17.可选的，所述人体健康参数监测单元还包括设置于智能手环内的三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器用于获取人体姿态检测数据，所述控制中心还包括：人员状态检测模块，用于基于从所述目标智能手环获取到的人体姿态检测数据，判断穿戴有所述目标智能手环的目标用户的实时姿态；所述人员状态检测模块还用于基于所述目标用户的实时姿态以及从所述目标智能手环获取到的实时血氧饱和度，判断所述目标用户是否发生意外事故，并在判断结果为是时向所述人机交互设备发出意外事故告警信号，所述意外事故告警信号中携带有所述目标智能手环所对应的目标手环编号。
18.通过采用上述技术方案，在施工过程中，若人员出现溺水、窒息等意外事故，则会
导致智能手环检测到的实时血氧饱和度迅速下降，同时，人员的求生本能会使得智能手环检测到的人体姿态检测数据具有大幅度的不规则变化趋势，因此，通过对实时血氧饱和度和人体姿态检测数据的识别，控制中心能够及时得知异常状况的发生，从而及时通知管理人员，提高了对施工人员的保护力度。
19.可选的，所述控制中心中预先存储有手环编号和人员基本信息的对应关系，所述人员基本信息至少包括人员的姓名、年龄、安规考试等级和技能特长中的一种或多种；所述控制中心还包括人员身份管理模块，用于在接收到所述人机交互设备发出的携带有第一手环编号的人员信息查询请求后，提取对应于所述第一手环编号的第一人员基本信息并反馈至所述人机交互设备，以供所述人机交互设备进行显示。
20.可选的，所述智能手环内设置有用于检测所述智能手环实时位置的定位单元，所述控制中心还包括人员位置管理模块，所述人员位置管理模块用于接收所有所述智能手环所反馈的各自的实时位置，并生成记录有所有所述智能手环的实时位置的人员位置地图，所述人员位置管理模块还用于将所述人员位置地图通过所述人机交互设备进行实时展示。
21.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.在作业过程中，用户（即施工人员）将智能手环佩戴在手上，智能手环中的人体健康参数监测单元对用户的身体健康参数进行监测，同时，环境状态监测单元对用户周围的环境状态进行检测，从而得到环境检测参数，之后，智能手环将检测到的用户的身体健康参数以及周围环境的环境检测参数发送至控制中心，使得后台的管理人员能够及时通过控制中心得知作业现场的实时状况，实现了对施工环境和施工人员状况的及时掌握的效果。控制中心对接收到的身体健康参数和环境检测参数后，能够自动识别身体健康参数和环境检测参数是否存在异常，并在识别到存在异常后，基于验证结果执行对应预设有的应急预案，从而有助于后台管理人员和用户及时对异常情况进行处理；2.用户可以通过操作单元对智能手环进行控制操作，并能够通过显示单元查看智能手环的测试结果，从而及时得知自身的身体状况以及周围环境的安全状况。
附图说明
22.图1是本技术实施例中用于体现用于地下作业的多维安全监控系统的系统框图；图2是本技术实施例中用于体现智能手环的结构框图；图3是本技术实施例中用于体现通信组块的系统框图；图4是本技术实施例中用于体现控制中心的系统框图。
23.附图标记说明：21、微型处理器；22、人体健康参数监测单元；23、环境状态监测单元；24、通信单元；25、供电单元；26、操作单元；27、显示单元；28、告警单元；29、定位单元；41、人员健康管理模块；42、工作环境监测模块；43、应急管理模块；44、人员状态检测模块；45、人员身份管理模块；46、人员位置管理模块。
具体实施方式
24.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
25.本技术实施例公开一种用于地下作业的多维安全监控系统。参照图1，用于地下作业的多维安全监控系统包括控制中心、用于供用户穿戴以实施监测的智能手环，用于使控
制中心和智能手环建立通信连接的通信组块，以及信号连接于控制中心且供管理人员与控制中心进行交互的人机交互设备。其中，人机交互设备可以包括显示组件、输入组件和报警组件，显示组件可以是显示屏，输入组件可以是键盘、鼠标、触摸板等，报警组件可以是语音报警器、声光报警器等。
26.参照图2，智能手环包括微型处理器21、人体健康参数监测单元22、环境状态监测单元23、通信单元24、供电单元25、操作单元26以及显示单元27。其中，微型处理器21可以是mcu处理器，用于进行数据的处理以及其他各单元的控制。人体健康参数监测单元22用于获取用户的身体健康参数并传输至微型处理器21；环境状态监测单元23用于获取所处环境的环境检测参数并传输至微型处理器21；通信单元24用于建立微型处理器21和通信组块之间的信号连接；供电单元25可以是微型电池，用于为智能手环整体提供电力；操作单元26可以是机械按键、触摸式显示屏等，用于供用户向微型处理器21中输入控制指令；显示单元27可以为与操作单元26一体化的触摸式显示屏，用于基于用户操作和微型处理器21的处理结果，显示诸如人体健康参数监测单元22的测试结果、环境状态监测单元23的测试结果等不同的内容，方便用户查看。
27.人体健康参数监测单元22包括设置于智能手环内的体温传感器、血氧饱和度传感器和脉搏传感器，身体健康参数可以包括实时体温、实时血氧饱和度和实时脉搏。其中，体温传感器可以是非接触式温度传感器，在使用过程中，体温传感器的感应端朝向佩戴者的手部，用于获取用户的实时体温。血氧饱和度传感器和脉搏传感器的感应端同样朝向佩戴者的手部，分别用于检测用户的实时血氧饱和度和实时脉搏。
28.环境状态监测单元23包括设置于智能手环内的不同类型的气体传感器和大气压力传感器。其中，气体传感器可以包括用于检测实时co浓度的co传感器、用于检测实时h2s浓度的h2s传感器、用于检测实时o2浓度的o2浓度传感器、用于检测实时甲烷浓度的甲烷传感器以及用于检测实时瓦斯浓度的瓦斯传感器。大气压力传感器用于检测工作环境的实时大气压。此时，环境检测参数包括实时co浓度、实时h2s浓度、实时o2浓度、实时甲烷浓度、实时瓦斯浓度以及实时大气压。
29.人体健康参数监测单元22和环境状态监测单元23分别将检测到的身体健康参数和环境检测参数传输至微型处理器21，微型处理器21通过通信单元24和通信组块将身体健康参数和环境检测参数发送至控制中心，以供控制中心进行后续处理。
30.参照图3，通信组块包括pan协调器、信号连接于pan协调器的若干zigbee路由器，zigbee路由器可以均匀分布在作业场地中，便于与不同智能手环之间的信号交互。智能手环中的通信单元24所发出的数据依次经过zigbee路由器和pan协调器后被传输至控制中心。其中，通信组块还包括信号连接于pan协调器的通讯方式选取模块，通讯方式选取模块用于识别当前所处环境中不同通讯方式的信号强度的强弱，并选取信号强度最强的通讯方式作为传输数据时所使用的通讯方式。其中，通讯方式包括4g、wifi、5g、lora等等。
31.参照图4，控制中心包括人员健康管理模块41、工作环境监测模块42和应急管理模块43。
32.控制中心在接收到目标智能手环发出的携带有目标手环编号的身体健康参数后，通过人员健康管理模块41进行进一步的处理。其中，每个智能手环均对应有一个唯一的手环编号，目标智能手环可以是所有智能手环中的任意一个，目标手环编号则是指目标智能
手环所对应的手环编号。处理时，人员健康管理模块41可以将实时体温、实时血氧饱和度、实时脉搏等不同种类的身体健康参数依次和各个种类所对应的健康参数阈值进行对比。
33.其中，健康参数阈值预先存储于控制中心内，方便随时调用。人员健康管理模块41在识别到任意种类的身体健康参数超出该种类所对应的健康参数阈值后，即该种类的身体健康参数出现异常后，都会生成人员异常告警信号。其中，人员异常告警信号中记录有目标手环编号以及人体异常类型，其中，人体异常类型可以包括：实时体温异常、实时血氧饱和度异常、实时脉搏异常。之后，控制中心将人员异常告警信号发送至人机交互设备，使得人机交互设备通过显示组件对出现异常的身体健康参数进行显示，同时，通过人机交互设备中的报警组件向管理人员发出提醒，以使得管理人员能够及时作出应对。之后，管理人员可以通过人机交互设备中的输入组件向控制中心发出进一步的控制指令。
34.控制中心在接收到目标智能手环发出的携带有目标手环编号的环境检测参数后，通过工作环境监测模块42将实时co浓度、实时h2s浓度、实时o2浓度、实时甲烷浓度、实时瓦斯浓度以及实时大气压等不同种类的环境检测参数依次和各种类所对应的环境安全阈值进行对比。环境安全阈值预先存储于控制中心中，工作环境监测模块42在识别到任意种类的环境检测参数超出对应的环境安全阈值，即该种类的环境检测参数出现异常后，都会生成环境异常告警信号。同时，工作环境监测模块42还可以基于预先存储有的爆炸下限lel，以及环境检测参数中的各个可燃气体浓度，例如实时甲烷浓度，计算对应的可燃气环境爆炸危险度，其中，可燃气环境爆炸危险度是指可燃气体浓度与爆炸下限lel的比值。当可燃气环境爆炸危险度达到预先设置的阈值时，控制中心同样会生成环境异常告警信号。其中，环境异常告警信号中记录有目标手环编号以及环境异常类型，其中，环境异常类型可以包括：气体浓度异常、环境大气压异常以及可燃气环境爆炸危险度异常。之后，控制中心将环境异常告警信号发送至人机交互设备，使得人机交互设备通过显示组件对异常数据进行显示，同时通过人机交互设备中的报警组件向管理人员发出提醒，以使得管理人员能够及时作出应对。之后，管理人员同样可以通过输入组件向控制中心发出进一步的控制指令。
35.应急管理模块43用于在人员异常告警信号或者环境异常告警信号生成后，基于该告警信号中所携带的人体异常类型或环境异常类型，执行对应预设有的应急管理预案。其中，应急管理预案预先存储于控制中心中，且不同的应急管理预案对应于不同的人体异常类型或环境异常类型。应急管理模块43执行对应的应急管理预案，从而执行例如：对目标智能手环发出控制指令以使其提醒现场施工人员、向人机交互设备发出控制指令以提醒管理人员等操作。结合图2，智能手环还包括告警单元28，告警单元28可以是设置在智能手环内且信号连接于微型处理器21的蜂鸣报警器，从而能够基于应急管理模块43的控制执行报警操作。
36.结合图4，人体健康参数监测单元22还可以包括设置于智能手环内的三轴加速度传感器。三轴加速度传感器用于检测佩戴者的人体姿态检测数据并传输给微型处理器21，以供微型处理器21将人体姿态检测数据传输至控制中心。控制中心还包括人员状态检测模块44，用于在接收到目标智能手环所反馈的人体姿态检测数据后，对人体姿态检测数据进行识别和计算处理，从而判断出佩戴有目标智能手环的目标用户的实时姿态，其中，实时姿态可以是静止、加速跑动、步行等等。人员状态检测模块44还用于基于识别出的目标用户的实时姿态，以及从目标智能手环处接收到的实时血氧饱和度，判断目标用户是否发生溺水
等意外事故。举例来说，当目标用户发生溺水事故时，由于人员的求生本能，会使得三轴加速度传感器检测到的人体姿态检测数据具有大幅度的不规则变化趋势，从而能够被人员状态检测模块44所识别，同时，目标智能手环所反馈的实时血氧饱和度也会迅速下降，因此，当人员状态检测模块44同时识别到上述两种状况时，则会判断出目标用户发生了溺水事故，从而使得控制中心向人机交互设备发出携带有目标手环编号的意外事故告警信号，从而能够使得管理人员及时安排针对目标用户的施救措施。
37.参照图4，控制中心还包括人员身份管理模块45。控制中心中预先存储有人员基本信息表，人员基本信息表中记录有手环编号和人员基本信息的对应关系，其中，人员基本信息至少包括人员的姓名、年龄、安规考试等级和技能特长中的一种或多种。人员身份管理模块45用于在接收到管理人员通过人机交互设备发出的携带有第一手环编号的人员信息查询请求后，从人员基本信息表中提取对应于第一手环编号的第一人员基本信息，并将第一人员基本信息反馈至人机交互设备，以供人机交互设备中的显示组件进行显示，便于管理人员查看。
38.参照图2，智能手环内还设置有用于检测智能手环实时位置的定位单元29，定位单元29可以通过gps、北斗等实现定位，也可以通过wifi、zigbee等实现室内定位。定位单元29实时获取所在智能手环的实时位置并反馈至微型处理器21，以供微型处理器21通过通信单元24将实时位置反馈给控制中心。同时，控制中心还包括人员位置管理模块46，用于接收所有智能手环所反馈的各自的实时位置，并生成记录有所有智能手环的实时位置的人员位置地图，人员位置管理模块46还用于将人员位置地图发送至人机交互设备，人机交互设备中的显示组件还可以包括专门用于对人员位置地图进行实时显示的第二显示屏，显示时，可以使用一个光点指代一个智能手环，且每个光点上都可以标注有所指代的智能手环的手环编号、人员的姓名等信息，从而便于管理人员查看和把握所有施工人员的实时位置。
39.本技术实施例的实施原理为：在施工过程中，由施工人员佩戴智能手环，智能手环中的人体健康参数监测单元22对用户的身体健康参数进行监测，同时，环境状态监测单元23对用户周围的环境状态进行检测，之后，智能手环将检测到的用户的身体健康参数以及周围环境的环境检测参数发送至控制中心，使得后台的管理人员能够及时通过控制中心得知作业现场的实时状况，控制中心对接收到的身体健康参数和环境检测参数后，能够自动识别身体健康参数和环境检测参数是否存在异常，并在识别到存在异常后通过人机交互模块发出对应的告警，从而便于后台管理人员及时作出应对。
40.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对申请的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本技术部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术所要保护的范围。