水力压裂期间健康危害的实时监控的制作方法
【专利摘要】一种实时二氧化硅监控系统可以包括：定位在水力压裂井场场外的地理位置处的多个场外传感器，所述多个场外传感器检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量；定位在水力压裂井场上的地理位置处的多个场内传感器，所述多个场内传感器检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量；以及适于由个体人员携带的一个或多个移动传感器，所述一个或多个移动传感器检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量。一种监控系统可以包括计算机系统，所述计算机系统可以聚集并存储一个或多个传感器做出的空气中二氧化硅测量结果并且将数据发送给用户。
【专利说明】水力压裂期间健康危害的实时监控发明领域
[0001]本文所公开的实施方案总体上涉及利用固定和移动传感器以及台式和移动应用来监控空气中有害物质的水平的方法和系统，并且更具体地涉及监控空气中结晶二氧化硅粉尘的水平。
[0002]发明背景
[0003]水力压裂对用于从烃群系的可能先前不可访问的部分生产石油和天然气正变成曰益重要的技术。水力压裂是利用水、砂和特殊化学品在非常高的压力下喷射石油和气井的过程。此过程可以涉及可生成空气中二氧化硅粉尘的成百上千镑的压裂砂或“压裂砂(frac sand)”。尽管使用水力压裂技术来生产天然气和石油资源存在许多益处，还存在关于与二氧化硅粉尘相关联的可能的健康环境安全(HES)后果的关切。在过程如压裂中，压裂砂可以产生可吸入结晶二氧化硅粉尘，所述可吸入结晶二氧化硅粉尘是潜在的接触危害。长期接触或者呼吸过量的结晶二氧化硅石可能引起二氧化硅肺病，所述二氧化硅肺病是造成肺组织中的瘢痕的呼吸性疾病。一旦二氧化硅肺病开始，医学治疗可能是困难的。因此，对压裂砂进行适当处理以避免过度接触二氧化硅粉尘是重要的。
[0004]二氧化硅接触可发生在大量职业中，包括道路施工、石油或混凝土的钻探、玻璃制造、砂岩施工以及一些制造过程。尽管存在二氧化硅肺病的风险，但工人们可能并不总是具有可以降低他们接触二氧化硅砂而生病的风险的足够的安全设备。
[0005]例如为了保护油田工人，钻探公司和与水利压裂相关联的其他风险承担者已采用HES规则来防止工人或可能在附近的其他人过度接触二氧化硅粉尘。因此，对于通过场内固定和移动传感器以及场外台式和移动应用来监控不同水平的空气中结晶二氧化硅粉尘(和用于压裂的其他有害化学品)从而保护以免过度接触二氧化硅粉尘的系统和方法存在一种需要。
[0006]附图简述
[0007]图1是示出根据本公开的用于监控的示例性水力压裂地点的示意性透视图。
[0008]图2是示出根据本公开的监控系统的许多实施方案中的一个的示意图。
[0009]图3是示出根据本公开的监控系统的许多实施方案中的一个的框图。
[0010]图4是根据本公开的监控系统移动装置的许多实施方案中的一个的前视图。
【具体实施方式】
[0011]上述图示以及以下具体结构和功能的书面说明并非呈现来限制
【申请人】已发明的范围或者所附权利要求书的范围。相反，图示和书面说明被提供来教示本领域的任何普通技术人员制造并使用为其寻求专利保护的实施方案。本领域的那些技术人员应理解，为了简洁和理解起见，并未描述或示出商业实施方案的所有特征。本领域的技术人员还应理解，结合本公开的方面的实际商业实施方案的发展将要求众多具体实现的决定以达到开发者对商业实施方案的最终目标。此类具体实现的决定可包括并且可能的并不限于符合系统有关、商业有关、政府有关和其他约束，这些约束可根据具体实现方式、位置变化并且时而变化。尽管开发者的努力在绝对意义上可能是复杂的和费时的，然而此类努力将是为受益于本公开的本领域那些普通技术人员承担的常规。必须理解，本文公开和教导的实施方案易于进行众多和各种修改和替代形式。最后，单数术语如但不限于“一个”的使用并不意图作为物品数量的限制。同样，关系术语(如但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上部”、“下部”、“向下”、“向上”、“侧”等)的使用为了具体参照图示清楚起见而用在书面说明中，并且并不意图限制本公开或所附权利要求书的范围。当总体参照此类元件时，使用数字而不是字母。此外，此类指示并不限制可以用于所述功能的元件的数量。术语“耦接”、“已耦接”、“親接到”、“耦接器”以及相同的术语在本文中宽泛使用，并且可以包括任何方法或装置，所述方法或装置用于固定、捆绑、结合、紧固、附接、接合、插入其中、在其上或其中形成、连通、或以其他方式(例如机械地、磁性地、电地、化学地、可操作地、直接或间接地)与中间元件、一片或多片构件关联在一起，并且还可以包括无限制以整体形式相互整体形成一个功能性构件。親接可以发生在任何方向上，包括旋转地。术语“包括”和“例如”是说明性的并且不是限制性的。如本文所使用的术语“可以”表示“可以但并不必须”，除非以其他方式表明。当并且如果存在于本实施方案的一个或多个物理实施方案中时，本文所包括的每个结构、部件和其他物品将具有某些固有物理特性，如尺寸(例如，高度、宽度、长度、直径)、质量、重量、虚轴、截面等。本领域的普通技术人员应理解，此类特性是存在的，并且此类物品存在于一个或多个环境中，不管本文是否明确说明或提及。
[0012]在一个实施方案中，提供了一种用于监控空气中结晶二氧化硅粉尘和/或用于压裂或其他操作的其他危险化学品或物质的水平的系统。监控系统可以包括一个或多个场内固定或移动传感器、一个或多个场外固定或移动传感器以及一个或多个场内或场外台式或移动应用。通过实时处理从场内固定和/或移动传感器获取的数据，本实施方案的系统可以追踪并传达空气中粒子数据，这可以包括通过一个或多个电子或软件应用提供如压裂或其他工作地点的接触图的可视化。术语“传感器”在本文中宽泛使用，并且可以包括(单独地或共同地)传感器模块、组件或其他系统，其中各自包括感测装置以及一个或多个其他部件，如用于传输、接收、供电、耦接、通信、或显示的部件，或者用于执行其他功能的部件。
[0013]图1是示出根据本公开的用于监控的示例性水力压裂地点100的示意性透视图。用于水力压裂操作的砂、或“压裂砂”在以卡车运输或以其他方式运输至所述地点后可以存储在一个或多个砂存储单元101中，并且压裂流体可以存储在一个或多个压裂存储罐103中。砂如在栗送之前可以与压裂搅拌机102中的流体以及一个或多个化学品搅拌或混合。压裂栗104，如栗送卡车或其他栗组件，可以通过井口 105将压裂混合物栗送到井孔中。压裂地点100或其他工作地点当然可以包括有关在手头的应用的其他设备和结构，(单独地或共同地、临时或其他)例如像运砂卡车106、化学品存储卡车107、数据监控卡车108、流体源109、建筑物110(如用于办公场所或居住区)、或者其他物品。尽管能够注意并且通常注意到，但是对压裂砂来说可能存在逸出前述系统部件中的一个或多个而进入周围环境或大气中，从而创造对一种用来监控场内和场外两者的环境中二氧化硅水平的合适的系统的需要，工人或其他人员由于所逸出的砂或其他物质而接触所述环境。
[0014]图2是示出根据本公开的监控系统200的许多实施方案中的一个的示意图。系统200可以被分成两个或更多个网络，如场内传感网络201和场外传感网络202，并且可以包括一个或多个场外传感器203以及一个或多个场内传感器204 ο多个场内传感器204，如固定或固定的(临时、永久或其他)传感器，可以被提供在场内传感网络中，用于监控场内周围空气中(或者别处，例如建筑物或结构中)的一个或多个二氧化硅浓度。多个场外传感器203可以被布置来测量场外一个或多个区域中的二氧化硅水平。场内传感器204可以提供反映在所述地点工作的某个人将在他或她的任务过程期间(例如，在一个时间段内，所述一个时间段可以是任何时间段)接触其的二氧化硅水平的信息并且可以提供关于地点本身的总二氧化硅水平的信息。场外传感器203可以测量场外的二氧化硅水平，所述场外传感器203可以向可归属于环境本身的空气中二氧化硅水平提供测量或基线(即，独立于可能存在的任何压裂或其他人为操作)。此外，场外传感器203可以提供一种用于检测空气中二氧化硅浓度的增加的方法，并且可以被布置或配置来提醒地点操作员或其他人员来自地点的二氧化硅粉尘正迀移到周围环境中。这类迀移例如可以由风速的增加或风向的改变造成。
[0015]系统200可以包括一个或多个移动传感器205。移动传感器可以由工人或工作地点的其他人携带或佩戴。移动传感器205可以提供相应工人可接触的二氧化硅水平的直接测量结果。在至少一个实施方案中，二氧化硅接触水平的记录可以维持在移动传感器205本身上，并且例如可以通过下载周期性地收集或者以其他方式从传感器收集。在一个或多个其他实施方案中，然而对于移动传感器205来说，向一个或多个其他装置(如向可以记录和/或聚集系统中所有传感器所测量的数据的中央计算系统)提供实时数据传输可以是有利的，所述所有传感器可以是特定应用所要求的任何数量的传感器，单独地或共同地包括固定和移动传感器。此类传输在至少一个实施方案可以由到一个或多个基站206的无线连接来提供，所述传输可以以无线或其他方式将数据传输至中央计算机207。在一个或多个实施方案中，基站206可以是或者包括一个或多个常规蜂窝式电话塔。无线传输可由蜂窝式传输、WiFi传输、或者作为另一个实例通过专有广播传输来执行。类似地，固定传感器可以通过无线手段耦接至中央计算机207，尽管对于固定传感器来说，一个或多个有线连接同样可以单独或与一个或多个无线连接共同整体或部分地用作为设计选项的问题。如果特定应用希望或要求的话，一个或多个固定传感器还可以通过常规蜂窝式传输与中央计算机207通信。在至少一个实施方案中，传感器203、204中的一个或多个可以将二氧化硅水平信息传输至基站206，所述基站206可以将此类数据转发至中央计算机系统207。
[0016]用作移动传感器205的一个合适的传感器(许多传感器中的一个)是可从Hermes
S.r.1获得的M粉尘粒子感测单元。用作固定传感器203、204的一个合适的传感器(许多传感器中的一个)是可从MCV、S.A获得的大容量采样器PM1025/UNE。其他合适的传感器(不管目前存在或者将来开发)对于本领域具有本公开的益处的那些技术人员来说将是已知的，并且可以被调整为设计选项。在至少一个实施方案中(所述实施方案仅是许多实施方案中的一个)，传感器203、204、205中的一个或多个可以是总体上测量空气中粒子的传感器，并且可以在系统内做出关于空气中粒子与二氧化硅之间的关联的假设，如二氧化硅粉尘与传感器所测量的空气中粒子之间存在线性或其他关联。可替代地或者共同地，另一个感测装置可以被设置在系统中的一个或多个代表性点处，并且可以在周期性或其他基础上(例如，每小时)执行更深入或微量的分析(例如，层析法或类似方法)(这可取决于这一更深入分析将发生多长时间)，如为了测量或者至少粗略估计存在于粉尘云和区域内的二氧化硅粉尘的实际百分比。这一确定(所述确定例如可以是比率)可以认为是一个时间段上在整个现场或其他区域上是恒定的，如直到随后的数据读取、取样或其他更新发生。
[0017]图3是示出根据本公开的监控系统的许多实施方案中的一个的框图。系统300可以包括一个或多个传感器301，所述一个或多个传感器301用于感测并且以无线或其他方式将关于大气(或其相应部分)中的二氧化硅水平的信息传输至系统的一个或多个其他部件，如数据聚集器302。系统还可包括用于数据处理、数据服务、和/或万维网服务的一个或多个计算机处理器，如下文进一步说明的。应理解，根据本公开的一个或多个实施方案的计算机系统可以与多个分开的计算机处理器分开布置，其中每一个执行一个或多个任务，或者所有任务可以由单个计算机来执行。计算机的准确布置和选择是本领域的技术人员能力内的设计选项的问题，并且本文所描绘和说明的布置是特定、示例性实施方案的说明。
[0018]一个或多个传感器301可以从工作现场收集数据并且转发、传输或以其他方式将所收集的数据提供给基站，如最近的基站(其可以充当聚集器)。一个或多个传感器可以以两个不同的模式来部署:固定传感器和移动传感器，所述固定传感器可以收集有关环境中的二氧化硅的数量的信息，所述移动传感器可以用于测量当个体工人围绕工作地点移动时他或她可能接触的二氧化硅。固定传感器可以以有线或无线的方式部署来收集数据。移动传感器可以利用电子传感器技术安装来感测并记录具体工人直接接触的结晶二氧化硅。一个或多个传感器可以单独或结合附加的信息(如反映何时采取每个测量的时间戳，和/或反映当做出一个或多个测量时传感器的位置的全球定位系统(“GPS”)坐标)将二氧化硅水平信息传输至基站。当然，在一个或多个其他实施方案中，可不必传输GPS坐标，例如用于具有已知位置的一个或多个固定传感器。场外传感器可以测量远处位置处(其可以是与地点的任何距离)接触的二氧化硅水平，这可以允许操作员根据必要或希望采取行动如主动地或以其他方式来保护环境或其一部分。接收在传感器中的任何结晶二氧化硅物质可以单独或共同地整体或部分被感测到并且被定量测量和/或记录。
[0019]在至少一个实施方案中，移动传感器取样率取决于在手头的应用的情况可以被改变或至少是可变的。例如，当工人靠近水力压裂区域或其中预期可能发生接触空气中粒子的另一个位置，一个或多个传感器的取样率可以但并不必须被提高。作为另一个实例，当工人远离水力压裂区域或其中预期可能发生接触空气中粒子的其他位置(其可以是任何距离)，一个或多个传感器的取样率可以但并不必须被降低。作为另一个实例，当工人距这一区域另外的距离时(其可以是任何距离)，一个或多个传感器的取样率可以但并不必须被进一步降低。取样率可以以任何方式以及根据应用的大小提高或降低，并且此类改变可以在任何时候发生。例如，一旦移动传感器被从距一个位置的第一距离移动到第二距离，取样率就可以从第一比率变化到第二比率，或者取样率可以随着传感器移动一定距离逐渐改变。在至少一个实施方案中(所述实施方案仅是许多实施方案中的一个)，压裂或其他工作位置可以(单独或共同)包括或者被限定包括一个或多个区域或地带，如安全地带、不健康地带、有害地带，或者一个或多个其他地带如前述地带之间或外部的地带。如果具有一个或多个传感器的工人或其他人员驻留在有害地带中，取样频率可以相对于一个或多个其他地带上的取样频率被提高，如通过提高比当他或她位于安全或其他不太有害地带中时高2、3、4、5、
6、7、8...η倍，并且反之亦然。在至少一个实施方案中，监控系统可以是或者包括动态取样系统，并且对所测量的二氧化硅水平的取样可以是适应的。一个或多个传感器可以取决于用于在手头的实现方式的系统设定不断地或者作为另一个实例周期性地(如每分钟、每
2、3、4、5、6、7、8...η分钟、等等)测量二氧化硅或粒子水平。水力压裂或其他工作操作或其部分的一个或多个位置可以是固定的，并且可以如通过被编程到或其他方式限定在一个或多个系统部件(例如，存储器部件)中的方式由系统已知。每个被监控的个体可以具有至少一个移动传感器，所述至少一个移动传感器例如可以包括二氧化娃传感器、GPS传感器和处理单元，单独或结合一个或多个其他系统部件(如电源、发射器或接收器)。用户相对于压裂或其他工作位置的距离可以在用户的移动传感器中计算出。随着用户更靠近并且进一步远离压裂位置或其他危险地带移动，传感器的粒子测量率因此可以被相应提高和降低。所述一个或多个地带中的每一个可以至少部分由从一个或多个固定传感器所收集的数据限定，并且地带区域或限定可以但并不必须如取决于可存在的空气中粒子的量而随时间改变。随着一个或多个地带改变，一个或多个移动传感器的测量率可以但并不必须如响应于对新限定或重新限定的地带的承认而同样改变。一个或多个传感器的取样率同样可以除了相对于一个或多个位置定位之外基于一个或多个因素改变或调整，例如像单独或结合基于达到粒子接触的已选择水平、经过的时间、风向、温度或其他环境条件。一个或多个移动传感器可以但并不必须提醒用户或其他人员一个或多个状态或条件，如单独或结合一旦达到粒子接触的水平，一旦从一个地带移动到另一个地带，一旦感测到现存粒子的增加或减少、低电池或其他事故。例如，传感器可以包括用于允许用户观察或读取相关信息的显示器或其他界面。作为其他实例，传感器可以包括提醒系统，所述提醒系统可以单独或结合地包括警告系统(例如，声音、振动)、消息系统(如用于发送文本消息、电子邮件、电话呼叫、或者其他数据或信号)、或者其他系统如数据传输系统。
[0020]固定的传感器如PM2.5大容量传感器，可以有利地置于与普通人将最常呼吸的高度近似相同的高度下，例如离地面4与6英尺之间。当然，并不必须是这样的情况，并且在一个或多个其他实施方案中，固定的传感器可以置于一个或多个不同的高度下，例如，工人或其他人员在工作操作期间可以坐或站的高度或其他位置，如高于或低于地面的一个或多个位置。移动传感器如M粉尘粒子传感器可以由工人和其他用户以任何方式佩戴或以其他方式携带用于测量与个体相关联的二氧化硅接触，例如像通过头盔安装件、腰带安装件、夹子安装件或其他保持配置，如通过耦接至佩戴者的衣服或身体上，或者围绕佩戴者的脖子佩戴。
[0021]继续参照图3，在至少一个实施方案中，一个或多个传感器301可以包括蓝牙、红外线或其他无线通信部件，如用于将二氧化硅浓度和其他数据传输至蜂窝式电话、计算机或其他装置，所述其他装置可以转发或以其他方式将此类信息传送至一个或多个相应数据聚集器302(以下叫“数据聚集器302”)，如一个或多个数据聚集计算机。数据聚集器302可以执行用于以有用的方式整合一个或多个传感器301所提供的信息的一个或多个功能。例如，数据聚集器302在至少一个实施方案中可以基于一群传感器的位置算出它们所进行的二氧化硅水平测量结果的平均数，或者在另一个实施方案中可以算出传感器或传感器群在一个时间段内所收集的测量结果或其他值的平均数。以此方式，在至少一个实施方案中，数据量可以被减少并且以可以由接受者理解或以其他方式对所述接受者有用的方式提供给地点操作员或其他接受者，不管整体或部分随着接收或者随着被接收后前进。数据聚集可以以不同的方法执行，所述不同的方法可以包括根据应用或实施方案的数据聚集的任何方式。例如，在一个时间段内(时间窗口)所测量的一组值或其他测量结果可以被平均成一个或多个值或值组，并且此信息可以被传输至监控系统的一个或多个其他部件。作为另一个实例，在一个时间段内所测量的数据可以与所选择的值如阈值相比，并且如果一个或多个值大于阈值，那么此类值可以被传输。类似的方法可以基于传感器的位置或其他因素单独或者相互结合或与如上述的时间窗口结合来采用。
[0022]数据聚集器302可以将数据提供给一个或多个数据处理器303(以下叫“数据处理器303”)，如用于处理数据(如通过基于所接收的数据中的一些或所有执行一个或多个计算)的数据处理计算机。数据处理器303可以包括特定应用所要求的任何硬件，如(单独或结合地)一个或多个处理器、存储器、电源、监控器以及其他部件如服务器和通信设备，不管是现在已知的或者将来开发的。数据处理器303可以包括用于处理数据(如通过基于所接收的数据中的一些或所有执行一个或多个计算)的软件，所述软件可以但并不必须包括可经由网络如互联网或内部网络访问的可下载和不可下载的软件或服务。在至少一个实施方案中(所述实施方案仅是许多实施方案中的一个)，监控系统可以包括一个或多个相关数据库管理系统，所述一个或多个相关数据库管理系统可以但并不必须包括准云信息平台(如可从微软(所述微软仅是许多实例中的一个)获得的SQL服务器)，或者可以与系统基础设施整合的另一个平台。在至少一个实施方案中，一个或多个数据处理器303可以记录来自一个或多个传感器如固定的和/或移动传感器的测量结果，并且可以将此类数据存储在数据库中。数据处理器303可以基于所提供的数据生成一个或多个报告，如用于将一个或多个值或其他结果传送至用户的交互或其他报告。
[0023]来自一个或多个传感器如移动传感器的数据可以用来追踪接触二氧化硅粉尘或其他粒子的每个个体工人。此信息可以与准则交叉参考，如标准组或者以其他方式例如由工业调整机构、医疗或环境机构、政府机构(例如，职业安全和健康管理局(“0SHA”)、或者另一个公共或私有实体或委员会(如雇主或操作员)生效来至少帮助确保没有工人过度接触二氧化硅粉尘或其他潜在有害的物质。在至少一个实施方案中，已测量的接触信息可以结合环境的自然二氧化硅水平的区域测量结果使用，从而接触压裂粉尘(如果有的话)的工人可以与接触天然存在于环境本身中的二氧化硅的他或她区分。例如，规则或其他机构可确定或以其他方式设定用于个体在一个时间段内可以接触的二氧化硅粉尘或其他物质的最大数量的标准。根据本公开的监控系统的至少一个实施方案可以使用此类标准中的一个或多个作为参照并且可以提醒(例如，以上述一个或多个方式)工人或其他个体人员的接触是否接近、达到和/或超过此类标准。例如，系统可以追踪或以其他方式监控接触趋势，如用于确定接触趋势是否可以或将造成潜在的过度接触，如根据个体的工作进度表超过一定时间量。例如，监控系统可以运行或以其他方式执行趋势计算并且可以基于在这一阶段期间的一个或多个接触水平(其可包括可变或变化的接触水平)确定在个体将达到或超过最大可允许接触(如周期性接触(例如，每天、每周、每月、每年、等等))之前剩余多少时间。在至少一个实施方案中，标准或规则可以包括根据周围二氧化硅水平对足够的个人防护设备(PPE)的定义或其他要求，并且监控系统可以提醒用户接触水平正增加并且其他防护(例如，粉尘面具、风镜、口罩、有害物质(“危险物质”)套装、等等)的使用可以一次或多次要求或建议，或者同时位于一个或多个地带区域中。
[0024]在至少一个实施方案中，数据处理器303可以实施或以其他方式执行一个或多个算法(包括所收集的数据)用于提供空间、时间或涉及地点上或周围的二氧化硅水平的其他信息。例如，所收集的二氧化硅水平数据可以被插入来确定地点上一个或多个未测量或未监控位置处的二氧化硅水平，例如像对应于一个或多个GPS或其他坐标的位置。这可以允许系统通过钻场和其他区域或位置监控时空接触。在一个或多个实施方案中，插入可以是线性插入，如基于每个未测量/未监控位置相对于一个或多个传感器的距离。例如，系统可以包括采用一个或多个插入技术(如所谓的Voronoi方法)的地理信息系统(GIS)。在根据本公开的系统的实施方案内，压裂或其他工作地点可以被模拟为由覆盖一些或所有地点的小室组成的网格。二氧化硅水平可以在所述网格中的一个或多个小室处(例如，固定传感器的位置)测量，并且这些测量结果可以被外推或插入来估计网格中其他小室处的二氧化硅水平。计算未测量GPS坐标或其他位置处的二氧化硅水平可以允许操作员量化大气中的空气中二氧化硅或其他粒子的数量并且计算或以其他方式记录它们用作以后参照，如为了确定或估计例如场外非工人、个体可能或已经接触的数量，或者为了区分一定量的天然发生或“背景”二氧化硅，或者其他问题。
[0025]一个或多个数据服务器304可以在数据处理器303与一个或多个万维网服务器305之间提供通信信道。数据服务器304可以处理各种系统任务，单独或结合地整体或部分包括数据存储、数据分析、数据操作、存档和安全。例如，在至少一个实施方案中，数据处理器303中的数据处理可以是对已收集数据的处理以存储在数据库中，并且数据服务器304可以保持已处理的数据以及来自万维网服务器305的响应。由一个或多个移动装置306产生或来自其的数据还可存储在数据服务器304上，这可以包括使用万维网服务器305作为中间装置。在一个或多个实施方案中，数据服务器304的体系结构可以在客户端和服务器端访问，如为了在系统的前端和后端与一个或多个系统部件之间提供链接。系统可以包括用于提供数据库管理系统(“DBMS”)的增加的功能的体系结构，如同步客户端和服务器的DBMS。例如，一旦同步，新收集的数据或其他数据可供一个或多个服务器使用并且可以被提供给一个或多个前端客户端，如移动装置306或其他客户端(例如，网站)。这例如可以是有益的，因为数据可以在各种平台上同步而无需改变数据源或者使用不同的万维网服务器。换言之，万维网服务器305可以使用客户端/服务器体系结构数据可访问性从客户端到客户端联网，并且例如可以将一致的数据提供给不同的客户端(例如，网站、手机或其他移动装置、计算机、等等)，使得一个用户的账户在多个平台上至少部分显得相同。服务器305可以通过网络(如通过互联网或万维网的方式)在系统部件之间提供通信。在至少一个实施方案中，服务器305可以在DBMS与一个或多个客户端之间提供通信，所述一个或多个客户端用于访问有关传感器301所测量的二氧化硅水平的信息。万维网服务器305可以但并不必须采用基于云的计算技术，所述基于云的计算技术可以包括在互联网或者另一个网络上为一个或多个用户(例如，商业上可获得的云服务)至少大致瞬间地提供或访问可靠、可扩展、或者其他的服务。以此方式，一个或多个实施方案可以使用基于云的技术同步各种装置上的数据如照片、登录凭证、电子邮件等等。服务器305可以托管一个或多个网站用于基于来自一个或多个传感器301的数据允许已授权或其他用户访问数据或信息。在这一实施方案中(所述实施方案仅是许多实施方案中的一个)，服务器305如可以使用超文本传输协议(“HTTP”)发送对访问一个或多个数据服务器304中的二氧化硅水平数据的查询。这可允许万维网服务器305起到系统中用于监控、序列化和去序列化一个或多个数据对象的一部分的功能。在至少一个实施方案中，一个或多个移动传感器301可以与工人所佩戴或携带的一个或多个移动装置306(如智能手机或其他蜂窝式装置)通信。移动装置306可以配备有可以允许或提供到互联网(或另一个网络)的连接的W1-F1、蓝牙或其他系统，以及用来提供工人位置信息(例如，当在户外时)的GPS。此类便携式装置可以使得信息和服务事实上可在任何地方和任何时候在钻场或其他工作环境中获得。移动装置306可以允许个体工人了解在任何时候接触特定应用所要求的二氧化硅或其他物质的水平以及在连续的基础上用于延长的空间区域的动态变化率。
[0026]图4是根据本公开的监控系统移动装置400的许多实施方案中的一个的前视图。图4示出其中二氧化硅水平信息可以通过一个或多个移动装置400上的至少一个动态视觉显示器传送的实施方案，并且描绘示例性移动通信装置的三个示意图来示出实施方案的任选方面。所示说明性实施方案被实现为在移动手机上运行的移动应用(或“app”)，但是这当然仅仅是实施方案的许多实例中的一个。移动装置屏幕401可以向用户呈现用于允许用户选择来查看来自一个或多个传感器(如移动传感器和固定传感器)的二氧化硅水平的一个或多个选择框402、403。触摸或以其他方式选择移动传感器选择框402可以使得app呈现移动装置屏幕404，所述移动装置屏幕404可以显示识别用户或移动装置的位置的准确定位图标405所覆盖的区域图(例如，用户位于此处)。准确定位图标405可以显示根据移动传感器或用户所携带的传感器所测量的至少大致实时或其他二氧化硅水平读数，所述移动传感器或用户所携带的传感器例如可以通过蓝牙或其他连接(所述其他连接可以是有线或无线)将二氧化硅水平读数传输至一个或多个移动装置400。所述二氧化硅水平读数可以允许用户了解他或她潜在的接触并且可以提示用户采取措施，如使用呼吸防护设备或者对操作设备执行调整以管理接触(如果需要或希望的话)。在至少一个实施方案中，系统可以包括用于给用户提供有关他或她当前接触水平的输入或其他数据的一个或多个指示器406，如条、图标或其他符号。例如，一个或多个指示器406可以用颜色编码、形状编码、大小编码、音频编码、或以其他方式设计或显示来表明接触水平的范围，并且其中用户现存的接触水平配合在所述范围内(所述范围可以包括根据实现方式或工作地点的任何范围)。屏幕404可以提供二氧化硅水平的至少大致瞬时或其他读出，所述瞬时或其他读出可以由携带装置的工人或者读取装置的任何其他工人使用。屏幕404还可以显示其他相关信息，如用户在一个时间段内(如工作日或轮值日)所接收的累积或总接触水平，以及接触水平的变化率。在一个或多个实施方案中，屏幕可以基于当前或其他条件如预计条件提供在一个时间段内预测接触的显示。例如，静态传感器或其他图可以利用风图覆盖来预测二氧化硅或其他粒子随着时间的移动。预测如可以在中央计算机系统处做出，并且此类信息可以被转发至一个或多个移动通信装置用于显示给app和/或用户或者由它们另外使用。例如，与当风速不合乎情理时区域中的接触水平相比，当区域中的风速合乎情理时，对可呼吸二氧化硅粉尘的接触水平可以被减小或者极大降低。系统可以把这些和其他考虑作为一个或多个计算中的因素，并且可以提醒二氧化硅粉尘路径中的工人，如提示适当的防护措施。
[0027]现在回到移动装置屏幕401，在固定传感器框403上触摸或者以其他方式选择它可以给用户呈现界面(如基于来自一个或多个固定传感器的信息的动态视觉显示)，这可以包括对其他详细时空信息的实时或延时传送。在至少一个实施方案中，如移动装置屏幕407中出于说明性目的所描绘的，二氧化硅水平可以显示在等高线图中，如覆盖在工作地点或其他区域图上的图。等高线图可以被指定用于不同水平的二氧化硅测量结果的一个或多个颜色，例如其中表示大气中相对较高水平的二氧化硅粉尘的较黑的颜色或阴影以及表示大气中相对较低水平的二氧化硅粉尘的较亮的颜色或阴影(或反之亦然)。同样覆盖在屏幕407上的可以是一个或多个图标408，所述一个或多个图标408表示可以是用户所希望的或向用户提供信息的传感器和/或其他标志的位置。等高线图可以给工人制图区域中的二氧化硅水平的总览并且如可以基于风力变化或其他环境条件追踪整个区域中的二氧化硅粉尘的移动。显示器如屏幕407或另一个界面可以包括用于向用户提供他或她在一个或多个具体位置处的二氧化硅水平的实时或其他指示的一个或多个指示器409(例如，类似于指示器406)。例如，相当于雷达或类似风格的数据表示，一个或多个其他形状的多边形可以表示不同水平的二氧化硅接触，所述一个或多个其他形状的多边形可以向用户提供接触水平或其他大小或数量的迅速或其他用户友好型显示。
[0028]在至少一个实施方案中，移动装置400可以是或者包括风镜或其他护目镜，并且实时二氧化硅接触显示器可以被直接实现到护目镜中(例如，谷歌眼镜或其他具有用户界面的护目镜)。在这一实施方案中，阴影可以覆盖在平面图(即，增强实感图)之上，并且阴影可以随着粒子接触水平的提高或降低而改变(例如，变得更暗)。在根据一个实现方式的预定二氧化硅水平下，阴影覆盖可以变得完全暗淡(例如，黑)，这可以表明用户应该采取措施来至少减少接触。在至少一个实施方案中，一个或多个移动装置400可以配备有“离线”(或者断网)模式，并且例如如果移动装置不能被完全打开或者不能与系统的其他部分通信(例如，当用户可在电话或其他网络覆盖范围外的位置时)那么可以记录累积或其他接触信息。每个传感器、移动装置或其组合可以包括电信协议，所述电信协议可以与任何适用类规则(例如，属于无线/有线通信装置的规则或规定)一致，如用于单工或双工模式下的通信。
[0029]在至少一个实施方案中，可以提供实时二氧化硅监控系统，所述系统包括定位在水力压裂井场场外的地理位置处的检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量的一个或多个固定传感器，定位在水力压裂井场上的地理位置处的检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量的一个或多个场内传感器，适于由场内个体人员携带的检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量的一个或多个移动传感器，以及一个计算机系统，所述计算机系统聚集并存储场外传感器、场内传感器以及移动传感器所做的空气中二氧化硅测量结果。实时二氧化硅监控系统可以包括适于由场内个体人员携带的至少一个移动通信装置，并且所述至少一个移动通信可以从多个移动传感器中的至少一个接收数据，如表示所测量的空气中二氧化硅粒子的数量的数据，并且可以将所述数据传输至计算机系统。移动通信装置可以从计算机系统接收数据，如表示场内和场外空气中二氧化硅水平中的至少一者的数据，并且可以提供所接收的数据的视觉显示。移动通信装置可以在图上(如等高线图)显示表示场内和场外空气中二氧化硅水平的所接收的数据，并且可以通过无线通信协议(如蓝牙无线通信协议)从一个或多个移动传感器接收数据。一个或多个移动通信装置可以通过互联网通信协议与计算机系统通信。
[0030]在至少一个实施方案中，可以提供用于实时二氧化硅监控的方法，所述方法提供定位在水力压裂井场场外的地理位置处的检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量的多个场外传感器，提供定位在水力压裂井场上的地理位置处的检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量的多个场内传感器，提供适于由场内个体人员携带的检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量的多个移动传感器，并且聚集并存储场外传感器、场内传感器以及移动传感器中的一个或多个所做的空气中二氧化硅测量结果。用于实时二氧化硅监控的方法可以包括提供适于由场内或别处个体人员携带的至少一个移动通信装置，在移动通信装置上从至少一个移动传感器接收表示传感器所测量的空气中二氧化硅粒子的数量的数据，并且将数据传输至计算机系统。方法可以包括在移动通信装置上从计算机系统接收表示场内和场外空气中二氧化硅水平中的至少一者的数据，并且在移动通信装置上提供所接收数据的视觉显示，所述方法可以包括在等高线图上显示表示场内和场外空气中二氧化硅水平的所接收的数据。方法可以包括通过无线通信协议(如蓝牙无线通信协议)在移动通信装置上从至少一个移动传感器接收数据，并且可以包括通过互联网通信协议在至少一个移动通信装置与计算机系统之间通信。
[0031]在至少一个实施方案中，可以提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质具有存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使处理器执行一种方法，所述方法可以包括:从定位在水力压裂井场场外的地理位置处的至少一个场外固定传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量;从定位在水力压裂井场上的地理位置处的至少一个场内固定传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量;从适于由场内个体人员携带的至少一个移动传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量;聚集从至少一个场外固定传感器、至少一个场内固定传感器以及至少一个移动传感器中的至少一个接收的空气中二氧化硅粒子的测量数量;并且存储从至少一个场外固定传感器、至少一个场内固定传感器以及至少一个移动传感器接收的空气中二氧化硅粒子的测量数量。从至少一个场外固定传感器、至少一个场内固定传感器以及至少一个移动传感器中的一个或多个接收空气中二氧化硅粒子的测量数量可以包括从多个传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量。计算机可读介质可以包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使处理器执行一种方法，所述方法可以包括从至少一个移动通信装置接收一个或多个移动传感器所测量的空气中二氧化硅粒子的数量，并且将表示场内和场外空气中二氧化硅水平中的至少一者的数据传输至至少一个移动通信装置。计算机可读介质可以包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使处理器执行一种方法，所述方法可以包括通过互联网通信协议与至少一个移动通信装置通信，并且将表示一个或多个用户的空气中二氧化硅接触水平的数据传输至至少一个装置，例如移动通信装置或其他装置。
[0032]虽然已经参照一个或多个特定实施方案描述了所公开的实施方案，但本领域的技术人员应认识到，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明做出许多改变。此外，监控系统和方法的各个方法和实施方案可以彼此结合包括来生成所公开的方法和实施方案的变化。对单数元件的讨论可以包括复数元件并且反之亦然。紧随对物品参照之后的对至少一个物品的参照可包括一个或多个物品。同样，实施方案的各方面可以彼此结合使用来达到本公开的所理解的目标。除非上下文另外要求，词语“包含(comprise)”、或如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”的变化应当被理解成意指包括至少所陈述的元件或者元件或步骤群或者其等效物，并且不排除更大数值数量或任何其他的元件或步骤、或者元件或步骤群或者其等效物。装置和系统可以用在大量方向和定向中。步骤的次序可以以各种顺序发生，除非另外限制。本文所描述的各个步骤可以与其他步骤相结合，与所陈述的步骤相互交错，和/或分散成多个步骤。类似地，元件已被功能性地描述并且可以体现为分开的部件或者可以被结合到具有多个功能的部件中。实施方案已在优选和其他实施方案的上下文中描述并且并不是每个实施方案都已描述。本领域的普通技术人员可获得所描述实施方案的显而易见的修改和变更。所公开和未公开的实施方案并不意图限制或约束
【申请人】所设想的主题的范围或适用性，而是与专利法一致，
【申请人】意图完全保护落入所附权利要求书的等效物的范围内的所有此类修改和改进。
【主权项】
1.一种实时二氧化娃监控系统，其包括: 定位在水力压裂井场场外的地理位置处的多个场外固定传感器，所述多个场外固定传感器检测并测量它们相应位置处的空气中二氧化硅粒子的数量； 定位在水力压裂井场上的地理位置处的多个场内固定传感器，所述多个场内固定传感器检测并测量它们相应位置处的空气中二氧化硅粒子的数量； 适于由场内个体人员携带的多个移动传感器，所述多个移动传感器检测并测量空气中二氧化硅粒子的数量；以及 计算机系统，所述计算机系统聚集并存储所述场外固定传感器、所述场内固定传感器以及所述移动传感器所测量的空气中二氧化硅粒子的所述数量。2.根据权利要求1所述的实时二氧化硅监控系统，其还包括适于由场内个体人员携带的至少一个移动通信装置，所述至少一个移动通信装置从所述多个移动传感器中的至少一个接收表示所测量的空气中二氧化硅粒子的所述数量的数据并且将所述数据传输至所述计算机系统。3.根据权利要求2所述的实时二氧化硅监控系统，其中所述移动通信装置从所述计算机系统接收表示场内和场外空气中二氧化硅水平中的至少一者的数据并且提供所接收数据的视觉显示。4.根据权利要求3所述的实时二氧化硅监控系统，其中所述移动通信装置在等高线图上显示表示所述场内或场外空气中二氧化硅水平的所接收数据。5.根据权利要求2所述的实时二氧化硅监控系统，其中所述移动通信装置通过无线通信协议从所述多个移动传感器中的至少一个接收数据。6.根据权利要求2所述的实时二氧化硅监控系统，其中所述移动通信装置通过互联网通信协议与所述计算机系统通信。7.一种用于实时二氧化硅监控的方法，其包括: 提供定位在水力压裂井场场外的地理位置处的多个场外固定传感器，所述多个场外固定传感器检测并测量它们相应位置处的空气中二氧化硅粒子的数量； 提供定位在水力压裂井场上的地理位置处的多个场内固定传感器，所述多个场内固定传感器检测并测量它们相应位置处的空气中二氧化硅粒子的数量； 提供适于由场内个体人员携带的多个移动传感器，所述多个移动传感器检测并测量空气中二氧化娃粒子的数量;以及 聚集并存储所述场外固定传感器、所述场内固定传感器以及所述移动传感器所测量的空气中二氧化硅粒子的所述数量。8.根据权利要求7所述的实时二氧化硅监控方法，其还包括提供适于由场内个体人员携带的至少一个移动通信装置，在所述移动通信装置上接收来自所述多个移动传感器中的至少一个的表示所测量的空气中二氧化硅粒子的所述数量的数据，并且将所述数据传输至计算机系统。9.根据权利要求8所述的实时二氧化硅监控方法，其还包括在所述移动通信装置上接收来自所述计算机系统的表示场内和场外空气中二氧化硅水平中的至少一者的数据并且在所述移动通信装置上提供所接收数据的视觉显示。10.根据权利要求9所述的实时二氧化硅监控方法，其还包括在等高线图上显示表示所述场内或场外空气中二氧化硅水平的所接收数据。11.根据权利要求8所述的实时二氧化硅监控方法，其还包括通过无线通信协议在所述移动通信装置上接收来自所述多个移动传感器中的至少一个的数据。12.根据权利要求8所述的实时二氧化硅监控方法，其还包括通过互联网通信协议在所述至少一个移动通信装置与所述计算机系统之间通信。13.—种具有存储在其上的指令的计算机可读介质，所述指令当由处理器实施时致使所述处理器执行一种方法，所述方法包括: 从定位在水力压裂井场场外的地理位置处的至少一个场外固定传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量； 从定位在水力压裂井场上的地理位置处的至少一个场内固定传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量； 从适于由场内个体人员携带的至少一个移动传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量； 聚集从所述至少一个场外固定传感器、所述至少一个场内固定传感器以及所述至少一个移动传感器所接收的空气中二氧化硅粒子的所述测量数量;以及 存储从所述至少一个场外固定传感器、所述至少一个场内固定传感器以及所述至少一个移动传感器所接收的空气中二氧化硅粒子的所述测量数量。14.如权利要求13所述的计算机可读介质，其中从所述至少一个场外固定传感器、所述至少一个场内固定传感器以及所述至少一个移动传感器中的一个或多个接收空气中二氧化硅粒子的测量数量还包括从多个传感器接收空气中二氧化硅粒子的测量数量。15.如权利要求13所述的计算机可读介质，其还包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使所述处理器执行一种方法，所述方法包括由移动传感器从至少一个移动通信装置接收空气中二氧化硅粒子的测量数量。16.如权利要求15所述的计算机可读介质，其还包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使所述处理器执行一种方法，所述方法包括将表示场内和场外空气中二氧化硅水平中的至少一者的数据传输至所述至少一个移动通信装置。17.如权利要求15所述的计算机可读介质，其还包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使所述处理器执行一种方法，所述方法包括通过互联网通信协议与所述至少一个移动通信装置通信。18.如权利要求15所述的计算机可读介质，其还包括存储在其上的指令，所述指令当由处理器实施时致使所述处理器执行一种方法，所述方法包括将表示一个或多个用户的空气中二氧化硅接触水平的数据传输至所述至少一个移动通信装置。
【文档编号】E21B49/00GK105874164SQ201380081114
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2013年12月26日
【发明人】S·杜尔孙, I·尤亚尼克, 奥利维娅·R·热尔曼
【申请人】兰德马克绘图国际公司