一种舞台演出人员安全保障系统及其预警方法与流程

本发明属于舞台安全保障技术领域，具体是一种舞台演出人员安全保障系统及其预警方法。

背景技术：

随着人们对精神文明建设的需求越来越大，新建的舞台也越来越多，特别是新建设的舞台，集成程度越来越高，音箱灯光和舞台设备的配合要求也越来越多，各种设备之间的联动和通讯也越来越频繁，而且由于设备种类繁多，各种通信协议相互交织，各种电磁干扰因素较多。

公开号为cn204790548a提供的一种舞台运行安全监测系统，该系统包括控制单元、安全监测单元以及监控数据获取单元，可以实时获取舞台各子系统的运行监测数据以及舞台现场和人员的监测信息，可以实现舞台指挥的高效、实时、安全和稳定，提高了舞台展示效果和工作效率。

上述方案主要从舞台区域设置的压力传感器获取舞台区域压力来判断舞台是否超载，该系统解决了一定程度上的舞台安全问题，但是该方案监测内容单一，仍有值得改进的地方。

技术实现要素：

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种舞台演出人员安全保障系统及其预警方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种舞台演出人员安全保障系统，包括环境监测模块、电磁监测模块、驱动调节模块、演出监测模块、数据存储模块、预警调度模块和备用电源模块；

所述环境监测模块用于获取剧院内的环境信息，所述环境信息包括温度值、湿度值和灰尘比重，所述灰尘比重为单位空间内灰尘的含量，具体监测步骤为：

z1：通过剧院内均匀分布的若干温度传感器对剧院内的温度进行实时监测，获取剧院内的温度平均值，并将温度平均值标记为wdt1，其中t1为温度平均值的获取时间；

z2：通过剧院内均匀分布的若干湿度传感器对剧院内的湿度进行实时监测，获取剧院内的湿度平均值，并将湿度平均值标记为sdt2，其中t2为湿度平均值的获取时间；

z3：通过剧院内均匀分布的若干灰尘传感器对局院内的灰尘比重进行实时监测，获取剧院内的灰尘比重平均值，并将灰尘比重平均值标记为hct3，其中t3为灰尘比重平均值的获取时间；

z4：处理器发送指令通过驱动调节模块对剧院内的温度、湿度和灰尘比重进行调节，具体调节步骤为：

zz1：当wdt1≤l1或l2≤wdt1时，处理发送温度调节指令至驱动调节模块，驱动调节模块对剧院内的温度进行调节，直到满足l1＜wdt1＜l2，其中l1和l2为预设温度阈值，且l1＜l2；

zz2：当sdt2≤l3或l4≤sdt2时，处理器发送湿度调节指令至驱动调节模块，驱动调节模块对剧院内的湿度进行调节，直到满足l3＜wdt1＜l4，其中1和l2为预设湿度阈值，且l3＜l4；

zz3：当l5≤hct3时，处理器发送灰尘比重调节指令至驱动调节模块，驱动调节模块对剧院内的灰尘比重进行调节，直到满足hct3＜l5，其中l5为预设灰尘比重阈值；

z5：通过公式获取环境安全系数hjt4，当环境安全系数hjt4≤l6时，通过处理器发送环境威胁指令至预警调度模块，其中l6为预设环境系数阈值，α、β和/为预设比例系数；

z6：通过处理器将剧院内的温度平均值、湿度平均值、灰尘比重平均值、环境安全系数和环境威胁指令发送记录发送至数据存储模块；

所述电磁监测模块用于监测剧院内的电磁信息，所述电磁监测模块包括电压监测单元、电力监测单元和磁场力监测单元，所述电磁信息为剧院内用电设备的泄露电压、泄露电流以及剧院内的磁场力，具体监测步骤为：

x1：通过电压监测单元获取泄露电压xdi，i＝1，2，……，n；通过电流监测单元获取泄露电流xli；通过磁场力监测单元实时获取剧院内的磁场力ch；

x2：通过公式获取剧院内的用电安全系数ydi，其中δ和ε为预设比例系数；当用电安全系数ydi≥l7时，通过处理器发送用电危险指令至预警调度模块，其中l7为预设用电安全系数阈值；

x3：通过公式获取剧院内的电磁安全系数dc，其中∈和θ为预设比例系数；当电磁安全系数dc≥l8时，通过处理器发送电磁威胁指令至预警调度模块，其中l8为预设电磁安全系数阈值；

x4：通过处理器将泄露电压、泄露电流、磁场力、用电危险指令发送记录和电磁威胁指令发送记录发送至数据存储模块。

优选的，所述演出监测模块用于对舞台进行监测，所述演出监测模块包括舞台监测单元和吊索监测单元，具体监测步骤包括；

c1：通过舞台监测单元监测演出时舞台的震动幅度和震动频率，并将震动幅度和震动频率标记为zf和zp；通过公式获取舞台稳定系数ww，当舞台稳定系数ww≤l9时，通过处理器发送舞台预警指令至预警调度模块；

c2：通过压力传感器实时获取舞台边缘的压力值，并将压力值标记为yl；通过公式yw＝μ×ww×yl获取演员安全系数yw，其中μ为预设比例系数；当演员安全系数yw≤l9时，通过处理器发送辅助救援指令至驱动调节模块，驱动调节模块接收到辅助救援指令之后调节辅助救援设备；所述辅助救援设备设置在舞台周边，驱动调节模块调节辅助救援设备时，辅助救援设备迅速升起至舞台相当的高度，防止演员意外摔倒；

c3：通过吊索监测单元获取吊索的摆动角度，将摆动角度标记为bj，同时获取演员的心率和血压，并将心率和血压标记为xt和xy；通过公式获取吊索安全系数da，其中σ和ρ为预设比例系数；当吊索安全系数da≤l10时，通过处理器发送匀速下放指令至驱动控制模块，驱动控制模块接收到匀速下放指令之后控制吊索将演员匀速放下；

c4：通过处理器将震动幅度、震动频率、舞台稳定系数、压力值、演员安全系数、舞台预警指令发送记录和辅助救援指令发送记录发送至数据存储模块。

优选的，所述备用电源模块用于特殊情况下为剧院进行辅助供电，所述备用电源模块包括充电单元和储电单元，所述特殊情况为非人为的断电，备用电源的工作流程为：

v1：通过电压传感器和电流传感器测量电源总闸的电压值和电流值，并将电压值和电流值标记为zy和zl，通过公式dtt5＝zy×zl获取电源通断系数dt，其中t5为电源通断系数的获取时间；

v2：当电源通断系数dt＝l11时，充电单元为储电单元进行充电；当电源通断系数dt＝0时，储电单元为剧院进行供电；当0＜dt＜l11时，通过处理器发送备用电源损坏指令至预警调度模块；

v3：通过处理器将电源通断获取时间t5和备用电源损坏指令发送记录发送至数据存储模块。

优选的，所述预警调度单元用于显示预警数据和调度维修人员，所述预警数据包括温度平均值、湿度平均值、灰尘比重平均值、环境安全系数、泄露电压、泄露电流、磁场力、用电安全系数、电磁安全系数、震动幅度、震动频率、舞台稳定系数、压力值和演员安全系数。

一种舞台演出人员安全保障预警方法，具体预警步骤为：

b1：获取剧院内的温度平均值wdt1、湿度平均值sdt2和灰尘比重平均值hct3；当wdt1≤l1或l2≤wdt1时，驱动调节模块对剧院内的温度进行调节；当sdt2≤l3或l4≤sdt2时，驱动调节模块对剧院内的湿度进行调节；当l5≤hct3时，驱动调节模块对剧院内的灰尘比重进行调节；通过公式获取环境安全系数hjt4，当环境安全系数hjt4≤l6时，通过处理器发送环境威胁指令至预警调度模块进行预警；

b2：获取泄露电压xdi、泄露电流xli和磁场力ch；通过公式获取用电安全系数ydi，当用电安全系数ydi≥l7时，通过处理器发送用电危险指令至预警调度模块；通过公式获取电磁安全系数dc，当电磁安全系数dc≥l8时，通过处理器发送电磁威胁指令至预警调度模块；

b3：获取舞台的震动幅度zf和震动频率zp；通过公式取舞台稳定系数ww，当舞台稳定系数ww≤l9时，通过处理器发送舞台预警指令至预警调度模块；通过压力传感器实时获取舞台边缘的压力值yl，通过公式获取演员安全系数yw，当演员安全系数yw≤l9时，通过处理器发送辅助救援指令至驱动调节模块，驱动调节模块接收到辅助救援指令之后调节辅助救援设备；

b4：获取吊索的摆动角度bj，获取演员的心率xt和血压xy，通过公式获取吊索安全系数da，当吊索安全系数da≤l10时，通过处理器发送匀速下放指令至驱动控制模块，驱动控制模块接收到匀速下放指令之后控制吊索将演员匀速放下；

b5：预警调度模块接收报警指令之后调度维修人员进行整改维修，所述报警指令包括环境威胁指令、用电危险指令、电磁威胁指令和舞台预警指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明设置了环境监测模块，该设置通过获取剧院内的温度平均值wdt1、湿度平均值sdt2和灰尘比重平均值hct3；当wdt1≤l1或l2≤wdt1时，驱动调节模块对剧院内的温度进行调节；当sdt2≤l3或l4≤sdt2时，驱动调节模块对剧院内的湿度进行调节；当l5≤hct3时，驱动调节模块对剧院内的灰尘比重进行调节；通过公式获取环境安全系数hjt4，当环境安全系数hjt4≤l6时，通过处理器发送环境威胁指令至预警调度模块进行预警；该设置通过对剧院内环境进行监测，尽量减小环境对剧院内设备的腐蚀，有助于提前保障演员的人身安全；

2、本发明设置了电磁监测模块，该设置获取泄露电压xdi、泄露电流xli和磁场力ch；通过公式获取用电安全系数ydi，当用电安全系数ydi≥l7时，通过处理器发送用电危险指令至预警调度模块；通过公式获取电磁安全系数dc，当电磁安全系数dc≥l8时，通过处理器发送电磁威胁指令至预警调度模块；该设置对剧院内用电设备的泄露电压、泄露电流以及磁场力进行监测，降低磁场力对剧院内的仪器产生干扰，避免泄露的电流和电压对演员造成伤害；

3、本发明设置了演出监测模块，该设置获取舞台的震动幅度zf和震动频率zp；通过公式取舞台稳定系数ww，当舞台稳定系数ww≤l9时，通过处理器发送舞台预警指令至预警调度模块；通过压力传感器实时获取舞台边缘的压力值yl，通过公式获取演员安全系数yw，当演员安全系数yw≤l9时，通过处理器发送辅助救援指令至驱动调节模块，驱动调节模块接收到辅助救援指令之后调节辅助救援设备；该设置获取吊索的摆动角度bj，获取演员的心率xt和血压xy，通过公式获取吊索安全系数da，当吊索安全系数da≤l10时，通过处理器发送匀速下放指令至驱动控制模块，驱动控制模块接收到匀速下放指令之后控制吊索将演员匀速放下；该设置为演员在演出过程中的摔倒和丢落提供辅助救助，避免演员在演出过程中受到伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种舞台演出人员安全保障系统，包括环境监测模块、电磁监测模块、驱动调节模块、演出监测模块、数据存储模块、大数据分析模块、预警调度模块和备用电源模块；

所述环境监测模块用于获取剧院内的环境信息，所述环境信息包括温度值、湿度值和灰尘比重，所述灰尘比重为单位空间内灰尘的含量，具体监测步骤为：

z1：通过剧院内均匀分布的若干温度传感器对剧院内的温度进行实时监测，获取剧院内的温度平均值，并将温度平均值标记为wdt1，其中t1为温度平均值的获取时间；

z2：通过剧院内均匀分布的若干湿度传感器对剧院内的湿度进行实时监测，获取剧院内的湿度平均值，并将湿度平均值标记为sdt2，其中t2为湿度平均值的获取时间；

z3：通过剧院内均匀分布的若干灰尘传感器对局院内的灰尘比重进行实时监测，获取剧院内的灰尘比重平均值，并将灰尘比重平均值标记为hct3，其中t3为灰尘比重平均值的获取时间；

z4：处理器发送指令通过驱动调节模块对剧院内的温度、湿度和灰尘比重进行调节，具体调节步骤为：

zz1：当wdt1≤l1或l2≤wdt1时，处理发送温度调节指令至驱动调节模块，驱动调节模块对剧院内的温度进行调节，直到满足l1＜wdt1＜l2，其中l1和l2为预设温度阈值，且l1＜l2；

zz2：当sdt2≤l3或l4≤sdt2时，处理器发送湿度调节指令至驱动调节模块，驱动调节模块对剧院内的湿度进行调节，直到满足l3＜wdt1＜l4，其中1和l2为预设湿度阈值，且l3＜l4；

zz3：当l5≤hct3时，处理器发送灰尘比重调节指令至驱动调节模块，驱动调节模块对剧院内的灰尘比重进行调节，直到满足hct3＜l5，其中l5为预设灰尘比重阈值；

z5：通过公式获取环境安全系数hjt4，当环境安全系数hjt4≤l6时，通过处理器发送环境威胁指令至预警调度模块，其中l6为预设环境系数阈值，α、β和γ为预设比例系数；

z6：通过处理器将剧院内的温度平均值、湿度平均值、灰尘比重平均值、环境安全系数和环境威胁指令发送记录发送至数据存储模块；

所述电磁监测模块用于监测剧院内的电磁信息，所述电磁监测模块包括电压监测单元、电力监测单元和磁场力监测单元，所述电磁信息为剧院内用电设备的泄露电压、泄露电流以及剧院内的磁场力，具体监测步骤为：

x1：通过电压监测单元获取泄露电压xdi，i＝1，2，……，n；通过电流监测单元获取泄露电流xli；通过磁场力监测单元实时获取剧院内的磁场力ch；

x2：通过公式获取剧院内的用电安全系数ydi，其中δ和ε为预设比例系数；当用电安全系数ydi≥l7时，通过处理器发送用电危险指令至预警调度模块，其中l7为预设用电安全系数阈值；

x3：通过公式获取剧院内的电磁安全系数dc，其中∈和θ为预设比例系数；当电磁安全系数dc≥l8时，通过处理器发送电磁威胁指令至预警调度模块，其中l8为预设电磁安全系数阈值；

x4：通过处理器将泄露电压、泄露电流、磁场力、用电危险指令发送记录和电磁威胁指令发送记录发送至数据存储模块。

优选的，所述演出监测模块用于对舞台进行监测，所述演出监测模块包括舞台监测单元和吊索监测单元，具体监测步骤包括；

c1：通过舞台监测单元监测演出时舞台的震动幅度和震动频率，并将震动幅度和震动频率标记为zf和zp；通过公式获取舞台稳定系数ww，当舞台稳定系数ww≤l9时，通过处理器发送舞台预警指令至预警调度模块；

c2：通过压力传感器实时获取舞台边缘的压力值，并将压力值标记为yl；通过公式yw＝μ×ww×yl获取演员安全系数yw，其中μ为预设比例系数；当演员安全系数yw≤l9时，通过处理器发送辅助救援指令至驱动调节模块，驱动调节模块接收到辅助救援指令之后调节辅助救援设备；所述辅助救援设备设置在舞台周边，驱动调节模块调节辅助救援设备时，辅助救援设备迅速升起至舞台相当的高度，防止演员意外摔倒；

c3：通过吊索监测单元获取吊索的摆动角度，将摆动角度标记为bj，同时获取演员的心率和血压，并将心率和血压标记为xt和xy；通过公式获取吊索安全系数da，其中σ和ρ为预设比例系数；当吊索安全系数da≤l10时，通过处理器发送匀速下放指令至驱动控制模块，驱动控制模块接收到匀速下放指令之后控制吊索将演员匀速放下；

c4：通过处理器将震动幅度、震动频率、舞台稳定系数、压力值、演员安全系数、舞台预警指令发送记录和辅助救援指令发送记录发送至数据存储模块。

优选的，所述备用电源模块用于特殊情况下为剧院进行辅助供电，所述备用电源模块包括充电单元和储电单元，所述特殊情况为非人为的断电，备用电源的工作流程为：

v1：通过电压传感器和电流传感器测量电源总闸的电压值和电流值，并将电压值和电流值标记为zy和zl，通过公式dtt5＝zy×zl获取电源通断系数dt，其中t5为电源通断系数的获取时间；

v2：当电源通断系数dt＝l11时，充电单元为储电单元进行充电；当电源通断系数dt＝0时，储电单元为剧院进行供电；当0＜dt＜l11时，通过处理器发送备用电源损坏指令至预警调度模块；

v3：通过处理器将电源通断获取时间t5和备用电源损坏指令发送记录发送至数据存储模块。

所述预警调度单元用于显示预警数据和调度维修人员，所述预警数据包括温度平均值、湿度平均值、灰尘比重平均值、环境安全系数、泄露电压、泄露电流、磁场力、用电安全系数、电磁安全系数、震动幅度、震动频率、舞台稳定系数、压力值和演员安全系数。

一种舞台演出人员安全保障预警方法，具体预警步骤为：

b1：获取剧院内的温度平均值wdt1、湿度平均值sdt2和灰尘比重平均值hct3；当wdt1≤l1或l2≤wdt1时，驱动调节模块对剧院内的温度进行调节；当sdt2≤l3或l4≤sdt2时，驱动调节模块对剧院内的湿度进行调节；当l5≤hct3时，驱动调节模块对剧院内的灰尘比重进行调节；通过公式获取环境安全系数hjt4，当环境安全系数hjt4≤l6时，通过处理器发送环境威胁指令至预警调度模块进行预警；

b2：获取泄露电压xdi、泄露电流xli和磁场力ch；通过公式获取用电安全系数ydi，当用电安全系数ydi≥l7时，通过处理器发送用电危险指令至预警调度模块；通过公式获取电磁安全系数dc，当电磁安全系数dc≥l8时，通过处理器发送电磁威胁指令至预警调度模块；

b3：获取舞台的震动幅度zf和震动频率zp；通过公式取舞台稳定系数ww，当舞台稳定系数ww≤l9时，通过处理器发送舞台预警指令至预警调度模块；通过压力传感器实时获取舞台边缘的压力值yl，通过公式获取演员安全系数yw，当演员安全系数yw≤l9时，通过处理器发送辅助救援指令至驱动调节模块，驱动调节模块接收到辅助救援指令之后调节辅助救援设备；

b4：获取吊索的摆动角度bj，获取演员的心率xt和血压xy，通过公式获取吊索安全系数da，当吊索安全系数da≤l10时，通过处理器发送匀速下放指令至驱动控制模块，驱动控制模块接收到匀速下放指令之后控制吊索将演员匀速放下；

b5：预警调度模块接收报警指令之后调度维修人员进行整改维修，所述报警指令包括环境威胁指令、用电危险指令、电磁威胁指令和舞台预警指令。

大数据分析模块利用预测模型对演员的安全进行辅助预测，设备包括舞台、剧院内的电气设备和机械设备，预测模型为单隐含层误差前向反馈神经网络，输入数据包括设备的生产日期、使用寿命、环境安全系数、电磁安全系数、舞台稳定系数、演员安全系数，输出数据包括0和1，其中0表示剧院未发生事故，1表示剧院发生事故，具体辅助预测步骤为：

n1：通过处理器从数据存储模块中获取输入数据和输出数据；

n2：将输入数据和输出数据输入到预测模型中进行训练，将训练好的预测模型通过处理器发送至数据存储模块；

n3：获取剧院内当前时间的输入数据，将输入数据输入到训练好的预测模型，若输出数据为0，则不发送任何指令，若输出数据为1，则通过处理器发送全面整修指令至预警调度模块；

n4：n3中的输入数据和输出数据结合数据存储模块中的输入数据和输出数据对模型重新训练，并将训练好的模型通过处理器发送至数据存储模块进行存储。

上述公式均是去量化取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况设定。

本发明的工作原理：

获取剧院内的温度平均值wdt1、湿度平均值sdt2和灰尘比重平均值hct3；当wdt1≤l1或l2≤wdt1时，驱动调节模块对剧院内的温度进行调节；当sdt2≤l3或l4≤sdt2时，驱动调节模块对剧院内的湿度进行调节；当l5≤hct3时，驱动调节模块对剧院内的灰尘比重进行调节；通过公式获取环境安全系数hjt4，当环境安全系数hjt4≤l6时，通过处理器发送环境威胁指令至预警调度模块进行预警；

获取泄露电压xdi、泄露电流xli和磁场力ch；通过公式获取用电安全系数ydi，当用电安全系数ydi≥l7时，通过处理器发送用电危险指令至预警调度模块；通过公式获取电磁安全系数dc，当电磁安全系数dc≥l8时，通过处理器发送电磁威胁指令至预警调度模块；

获取舞台的震动幅度zf和震动频率zp；通过公式取舞台稳定系数ww，当舞台稳定系数ww≤l9时，通过处理器发送舞台预警指令至预警调度模块；通过压力传感器实时获取舞台边缘的压力值yl，通过公式获取演员安全系数yw，当演员安全系数yw≤l9时，通过处理器发送辅助救援指令至驱动调节模块，驱动调节模块接收到辅助救援指令之后调节辅助救援设备；

获取吊索的摆动角度bj，获取演员的心率xt和血压xy，通过公式获取吊索安全系数da，当吊索安全系数da≤l10时，通过处理器发送匀速下放指令至驱动控制模块，驱动控制模块接收到匀速下放指令之后控制吊索将演员匀速放下；

预警调度模块接收报警指令之后调度维修人员进行整改维修。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。