一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统的制造方法与工艺

本发明涉及电力安全领域，尤其涉及一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统。

背景技术：
城市中心区域人口密集，行政、经济、商业、交通相对集中。城市中心区域用电负荷密度大，供电质量和可靠性要求高，对供电组网及供电设施提出了更高的要求。随着现代化城市的进程，越来越多的城市中心区域采用地下隧道供电来代替高空架线的方式。但这方式因需要地下隧道或电缆夹层作业，因而存在一个隧道环境的问题需要保障，才能保证供电系统的正常运作和工作人员进入电缆夹层或隧道检修维护的人身安全，电缆隧道，电缆夹层环境复杂，在电缆隧道，电缆夹层的空气中，含氧量低，还存在多种有害气体如一氧化碳、甲烷、硫化氢等，这样给检修维护人员带来极大的安全隐患。

技术实现要素：
为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，包括：在作业现场供每位人员佩戴的头盔以及与每个头盔通信连接的云服务器；云服务器与每个头盔以SDH环网作为通讯媒介，云服务器采用IEEE1588同步方法实现各头盔数据的同步采样；以SDH网络实现低氧环境区域内各个头盔与云服务器之间的物理连接，SDH网络带宽按照流过该网络的数据流量保持一定的裕度；在低氧环境区域内设置均匀布置支持IEEE1588通讯规约的交换机，实现各个头盔与云服务器之间的网络连接及各个头盔之间的网络连接；头盔设有盔壳和玻璃面罩；玻璃面罩与盔壳活动连接；盔壳上设有无线通信装置，充电电池，定位装置，照明装置，用于感应电缆隧道内氧含量的氧含量传感器、控制装置、温控器、检测组件，散热风扇、一氧化碳检测模块、无线电通话器、面部识别摄像头和环境摄像头；盔壳内表面涂设有防辐射隔离层，盔壳内部设有LED紫外灯和负离子发生器，内藏式卫星接收天线；散热风扇上设有散热网架，散热网架上依次设有颗粒过滤层，HEPA过滤层，纳米沸石过滤层；温控器包括测温探头和风扇控制电路，所述测温探头固设在盔壳内部，所述风扇控制电路分别与散热风扇和充电电池连接，风扇控制电路用于当盔壳内部温度超过预设值时，风扇控制电路控制散热风扇运行，对盔壳内部散热；所述无线通信装置，定位装置、照明装置，氧含量传感器、控制装置、散热风扇、检测组件、一氧化碳检测模块、LED紫外灯、负离子发生器、面部识别摄像头和环境摄像头分别与充电电池连接，使用充电电池供电；无线通信装置包括：蓝牙模块、2.4G模块、GSM模块、WCDMA模块、CDMA模块和TD-SCDMA模块中的至少一种；LED紫外灯、负离子发生器、一氧化碳检测模块、无线通信装置，定位装置、氧含量传感器、检测组件、面部识别摄像头和环境摄像头分别与控制装置电连接；检测组件包括：烟雾传感器，强光传感器，温度传感器，湿度传感器，二极管Cc1、二极管Cc2、二极管Cc3、二极管Cc4、二极管Cc5、二极管Cc6、电阻Rc1、调节电阻Rc2、调节电阻Rc3、调节电阻Rc4、调节电阻Rc5、调节电阻Rc6、电阻Rc7、电阻Rc8、报警器Lc；二极管Cc1和电阻Rc8串联连接；电阻Rc7和调节电阻Rc2串联连接，电阻Rc1和电阻Rc7并联，再与调节电阻Rc2的滑动端及二极管Cc1控制端连接；电阻Rc1和电阻Rc7并联的一端分别与控制装置连接，通过二极管Cc3与调节电阻Rc3滑动端连接，通过二极管Cc4与调节电阻Rc4滑动端连接，通过二极管Cc5与调节电阻Rc5滑动端连接，通过二极管Cc6与调节电阻Rc6滑动端连接；调节电阻Rc2用于调节检测组件的整体灵敏度；报警器Lc与控制装置连接；强光传感器一端连接电源，另一端通过调节电阻Rc3接地，调节电阻Rc3调节强光传感器的灵敏度；烟雾传感器一端连接电源，另一端通过调节电阻Rc4接地，调节电阻Rc4调节烟雾传感器的灵敏度；温度传感器一端连接电源，另一端通过调节电阻Rc5接地，调节电阻Rc5调节温度传感器的灵敏度；湿度传感器一端连接电源，另一端通过调节电阻Rc6接地，调节电阻Rc6调节湿度传感器的灵敏度；烟雾传感器，强光传感器，温度传感器，湿度传感器分别感应的烟雾量，强光量，温度量，湿度量，并将烟雾量，强光量，温度量，湿度量传输至控制装置；当接收烟雾量，强光量，温度量，湿度量超出预设值时，将超出数据信息发送给控制装置，控制装置接收超出数据信息并通过无线通信装置传输至云服务器，同时当烟雾量，强光量，温度量，湿度量任一量超出预警值时，控制装置控制报警器Lc发出报警声；控制装置将获取烟雾量，强光量，温度量，湿度量通过无线通信装置发送至云服务器；所述控制装置包括：用于接收氧含量传感器感应电缆隧道内氧含量的氧含量接收模块、用于接收温度传感器感应电缆隧道内温度的温度接收模块、用于接收湿度传感器感应电缆隧道内湿度的湿度接收模块、一氧化碳接收模块、面部区域设置模块、面部识别模块、视频预处理模块、视频放大处理模块、心率信号消噪处理模块、心率值转换模块、心率与摄氧量折算模块、报警提示模块、摄氧量比较模块、用于控制LED紫外灯的LED紫外灯控制模块、用于控制负离子发生器的负离子发生器控制模块、定位模块；所述面部区域设置模块用于设置面部敏感区域；所述面部识别摄像头用于获取面部视频图像；所述面部识别模块用于从获取的面部视频图像中的每一帧中选取面部敏感区域作为后续的心率信号的提取区域；当在获取的视频中，某一帧中的选取面部敏感区域失败时，使用上一帧中的面部敏感区域作为当前帧中的面部敏感区域；所述视频预处理模块用于对选取的面部敏感区域的视频帧进行计量，当计量的帧数达到预设帧数时，将所述视频帧发送至视频放大处理模块；当计量的帧数未达到预设帧数时，继续计量视频帧直至达到预设帧数；所述视频放大处理模块用于对所述视频预处理模块发送的视频帧进行视频放大处理，将放大处理后的视频帧在RGB颜色空间内进行分解，形成三幅单通道图像；分别计算三通道图像的面部敏感区域内像素的空间平均值，形成对应每一帧的红绿蓝三个信号值，信号值范围在0～255之间，每一帧的红绿蓝三个信号值形成三个原始信号序列，以使从每一帧中放大出心率信号；所述心率信号消噪处理模块用于对原始心率信号序列进行带通滤波处理，以调整信号波形和消除噪声的影响；所述心率值转换模块用于对消除噪声的三个信号序列分别进行FFT变换，计算三个信号序列的对应功率谱密度，选取G通道信号序列中最大功率对应的频率作为心率的计算值；所述心率与摄氧量折算模块用于将心率的计算值折算成使用人员的摄氧量；所述摄氧量比较模块用于将心率与摄氧量折算模块折算的使用人员的摄氧量与预设的摄氧量进行比较，当使用人员的摄氧量低于预设的摄氧量时，报警提示模块发出报警提示；定位模块与定位装置连接，定位模块用于通过定位装置获取装置的位置信息，将位置信息通过无线通信装置上传至云服务器；制氧装置包括：固定板，固定板上安置有制氧机构、输气管、氧气缓冲室、呼吸嘴、氧气净化室、制氧控制开关；固定板上设有两个安装扣，两个安装扣上分别设有吊带，盔壳的边缘处设有绑接孔，吊带与绑接孔相绑接；制氧机构通过输气管与氧气缓冲室连接，氧气缓冲室通过输气管与氧气净化室，氧气净化室通过输气管与呼吸嘴连接；制氧机构与控制装置连接，控制装置将制氧机构的运行数据信息通过无线通信装置发送至云服务器；制氧机构包括：制氧壳体，制氧壳体内设有多个制氧仓，靠近制氧壳体内壁设有输氧通道，每个制氧仓的出氧口分别与输氧通道连接，每个制氧仓的出氧口上设有出氧电磁阀，制氧壳体上设有壳体出氧口，壳体出氧口上设有出氧传感器；制氧仓包括：过氧化钠仓和水仓；过氧化钠仓和水仓之间设有隔板，隔板上设有连通孔，连通孔上设有制氧电磁阀；过氧化钠仓内部设有过氧化钠，水仓内部设有水；制氧控制开关分别与出氧传感器、出氧电磁阀、控制装置和制氧电磁阀电连接；制氧控制开关包括：制氧开关、出氧量感应模块、出氧电磁阀控制模块、制氧电磁阀控制模块、出氧量传输模块；所述出氧量感应模块用于接收出氧传感器感应的出氧量；所述制氧开关用于接收使用人员的控制开关指令；所述制氧电磁阀控制模块用于当制氧开关接收使用人员的开启制氧指令时，控制打开一个制氧电磁阀，使水仓内的水流入过氧化钠仓，水和过氧化钠反应产生氧气，并在预设的时间间隔逐一打开制氧电磁阀，使过氧化钠和水混合制氧；所述出氧电磁阀用于当制氧电磁阀打开后，控制出氧电磁阀打开，使氧气流至输氧通道，并流出制氧机构；所述出氧量传输模块用于将出氧传感器感应的出氧量传输至控制装置；所述云服务器包括：区域图设置模块、头盔ID分配模块、监控点地理位置模块、头盔信息更新模块、头盔位置坐标显示模块、位置信息共享模块、位置信息共享模块、数据展现模块、数据比较模块、数据报表模块；所述区域图设置模块用于设置低氧环境区域的全局图；所述头盔ID分配模块用于设置各个头盔的ID身份信息；所述监控点地理位置模块用于在全局图中，显示每个头盔的位置信息，并实时更新各个头盔地理位置数据信息；所述头盔信息更新模块用于通过开启全局监听方式，当增加头盔时，增设头盔ID信息；所述头盔位置坐标显示模块用于将各个头盔的位置信息转换成将地理位置坐标格式，将地理位置坐标格式解码成GIS模块需要的格式；所述位置信息共享模块用于实现基于OGC标准的WMS服务，WMS为头盔位置数据信息服务，OGC为开放地址空间信息，使监控人员通过移动终端获取地址空间信息；数据展现模块用于整合头盔的位置信息、一氧化碳数据信息、氧含量数据信息、环境摄像头摄取视频信息、烟雾信息、温度信息、人员心率信息、湿度信息、充电电池电量信息，通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合，通过对数据的可视化管理，让所有数据关键参数醒目地投射到显示屏上，帮助用户了解现场作业状况；所述数据比较模块用于将云服务器获取的各类数据信息与对应的阈值以及往期对应数据进行对比，当前数据超出设置的阈值范围或者与往期数据比较产生不良的效果时，进行报警提示；将报警信息形成报警统计，并存储；所述数据报表模块用于将云服务器获取的各类数据信息形成分析报告，通过分析报告准确评估现场作业情况，并将各类数据信息通过梯形图、或曲线图展现在显示器上，实现运动经验的共享和管理。优选地，所述氧气净化室内盛有水，在水面上覆有阻水透气膜。所述氧气缓冲室内设有多个氧气隔板，氧气隔板交错排列布置。优选地，控制装置还包括：时钟电路、处理器；所述时钟电路用于通过对处理器的时钟设置，完成处理器时钟的设置；时钟电路与处理器连接，在控制指令字符输入后的下一个SULK时钟的上升沿时数据被写入，数据从低位0开始输入处理器；在紧跟8位的控制指令字后的下一个脉冲的下降沿读出处理器数据，读出数据时从低位0位至高位7；XI,X2引脚连接晶振，为处理器提供及时脉冲；所述时钟电路包括：时钟芯片、石英振荡模块、时钟放大模块、时钟电容Csz1、时钟电容Csz2、时钟电阻Rsz1、时钟电阻Rsz2；所述时钟芯片以秒，分，时，日期为时钟数据，通过读或写获得和修改时钟数据；所述时钟芯片内部有114个字节的静态RAM，用于存放系统通过串行口临时设定的特定字符点阵代码；所述时钟放大模块、时钟电容Csz1、时钟电阻Rsz1组成时钟放大电路；所述时钟电容Csz2、时钟电阻Rsz2组成滤波电路。优选地，盔壳上还设有与充电电池连接的调压电路；调压电路包括：调压电阻RT1、调压电阻RT2、调压电阻RT3、调压电阻RT4、调压电阻RT5、调压电容CT1、调压电容CT2、调压电容CT3、调压三极管QT1、调压三极管QT2、调压三极管QT3、调压三极管QT4、二极管VDT1、二极管VDT2；调压电容CT1两端连接调压电路的输入端，调压电路的输入端连接充电电池；调压电阻RT1第一端连接输入端的正极，调压电阻RT1第二端、调压三极管QT2基极，调压电容CT2第一端，调压三极管QT3集电极同时连接，调压三极管QT2集电极连接输入端的正极，调压三极管QT2发射极连接调压三极管QT1基极，调压三极管QT1集电极连接输入端的正极，调压三极管QT1发射极连接输出端正极，调压电容CT2第二端接负极；调压电阻RT2、调压电阻RT4、调压电阻RT5串联连接，调压电阻RT2一端连接调压三极管QT1发射极和输出端正极；调压电阻RT5一端连接负极；调压三极管QT3发射极连接至调压电阻RT2与调压电阻RT4之间，并依次通过二极管VDT1，二极管VDT2连接调压电路的负极；调压三极管QT3基极通过调压电阻RT3接输出端正极，调压三极管QT3基极还与调压三极管QT4集电极连接，调压三极管QT4发射极连接负极，调压三极管QT4基极连接调压电阻RT5滑动端；调压电容CT3两端连接调压电路的输出端；通过调节调压电阻RT5的阻值可以调整调压电路的输出电压；调压三极管QT1、调压三极管QT2用于防止线路过压，控制调压电路的通断；调压电容CT1、调压电容CT3、二极管VDT1、二极管VDT2用于滤波。优选地，所述视频放大处理模块包括：视频放大处理电路；所述视频放大处理电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、三极管Q1、放大器U1；视频放大处理模块的输入端、电阻R2第一端、三极管Q1基极同时连接；电阻R2第二端、电阻R1第二端同时接地；三极管Q1集电极接电源；三极管Q1发射极、电容C1第一端、电阻R1第一端同时连接；电容C1第二端、电阻R5第二端、放大器U1正极输入端同时连接，电阻R5第一端接地；电阻R3第一端接地；电阻R3第二端、放大器U1负极输入端、电阻R4第一端、电容C1第一端同时连接，放大器U1负极输出端、电阻R4第二端、电容C2第二端、电阻R6第一端同时连接，电阻R6第二端连接视频放大处理模块的输出端；放大器U1、电阻R4、电容C2为信号放大电路；C1为隔直电容，C2对信号放大电路的带宽进行限制，以滤除信号中的高频噪声和尖峰毛刺；电阻R6为阻抗匹配电阻；电阻R1、电阻R2为三极管Q1的放大倍数控制电阻；视频放大处理电路用于对所述视频预处理模块发送的视频帧进行视频放大处理。优选地，所述制氧电磁阀控制模块包括：时令执行模块；所述时令执行模块包括：定时器、定时电阻Rd1、定时电阻Rd2、定时电阻Rd3、定时电阻Rd4、定时电容Cd1、定时电容Cd2、定时电容Cd3、定时电容Cd4、定时电容Cd5、定时电容Cd6；定时器的一脚和二脚通过定时电容Cd1接地，定时器的一脚和二脚还通过定时电阻Rd2接电源；定时器的三脚和四脚接电源；定时器的六脚通过定时电阻Rd1接电源，通过定时电容Cd6接时令执行模块的输入端；定时器的七脚接地，定时器的八脚通过定时电阻Rd4接电源，通过...