CN106382955A - 一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明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IEEE 1588同步方法实现各头盔数据的同步采样；在低氧环境区域内设置均匀布置支持IEEE 1588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；将头盔的数据信息实时上传至云服务器，使云服务器实时掌握低氧环境下作业的信息。让监控人员作出及时准确的指挥作用。

Description

一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统

技术领域

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。

发明内容

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IEEE 1588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IEEE 1588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温度，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用于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，使过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、或图表展现在显示器上，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：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；

所述时钟芯片内设所述时钟芯片以秒，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VD T1、二极管VDT2；

调压电容C T1两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基极连接输入端的正极，调压三极管QT3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，并通过连接二极管VDT1正极，二极管VD T2正极接负极；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C1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阻Rd1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；定时器的六脚分别通过定时电阻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，定时器的八脚分别通过定时电阻Rd4接电源，通过定时电容Cd5接时令执行模块的输出端一；定时器的九脚接时令执行模块的输出端二；定时器的十脚通过定时电容Cd4接地，定时器的十一脚通过定时电容Cd3接地，定时器的十二脚、定时器的十三脚分别通过定时电阻Rd3接电源，通过定时电容Cd2接地；

定时电阻Rd2和定时电容Cd1用于设置定时器的打开每个制氧电磁阀之间的时间间隔；定时器用于设置打开所有制氧电磁阀所需要的时长；

定时电阻Rd3和定时电容Cd2用于设置定时器的第二时间间隔；

定时电阻Rd4和定时电容Cd5用于接收计数脉冲，在打开一个制氧电磁阀并经过预设的时间间隔后，产生一脉冲打开后一个制氧电磁阀。

优选地，所述控制装置还包括：一氧化碳浓度标准设置模块，一氧化碳浓度比较模块，一氧化碳报警模块；

所述一氧化碳浓度标准设置模块用于将一氧化碳浓度设置为反应最低浓度级别、短时间停留级别、正常工作浓度级别，将三种不同级别一氧化碳浓度的气体制作成三种标准气，将每种标准气对应一个电压信号，得到每个级别中一氧化碳浓度与电压信号对应的三个点，将这三个点连接，得到由两条线段组成的一条折线，所述两条线段分别用关系式y＝a1x0+b1和y＝a2x0+b2表示，其中y为一氧化碳的浓度，a1、a2分别为对应线段的斜率，x0为电压信号，b1、b2分别为对应线段的起点浓度；

所述一氧化碳浓度比较模块用于根据一氧化碳浓度接收模块接收的一氧化碳浓度，将一氧化碳浓度转换为一个电压信号，再根据标准气对应的三个电压信号，判断所述电压信号x处在三个电压信号的那个范围区间内，之后再将电压信号x直接代入对应的关系式得出一氧化碳的浓度值；

所述一氧化碳报警模块用于当判断一氧化碳浓度达到短时间停留级别时，提示工作人员佩戴制氧装置；当判断一氧化碳浓度达到反应最低浓度级别提示工作人员佩戴制氧装置，并迅速离开现场。

优选地，定位装置包括：定位芯片，定位电阻R_D1，定位电阻R_D2，定位电容C_D1，定位灯LED；定位芯片一脚接电源，定位芯片二脚、三脚接数据输入输出，定位芯片五脚接地，定位芯片六脚通过定位电阻R_D2接地，定位芯片六脚为复位脚通过定位电容C_D1接电源；定位芯片一脚和五脚之间串联连接有定位电阻R_D1和定位灯LED；当定位芯片在定位过程中时，定位灯LED闪烁提示。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

低氧环境下作业的监测保护装置功能多样，结构紧凑、不仅能够保障作业人员的人身安全，并具有无线通讯功能，方便人们在施工现场指挥作业，提高了工作效率；散热风扇和温控装置可根据设定的温度实施降温，起到散热的作用；通过定位装置快速锁定佩戴者位置。并且能够将头盔的数据信息实时上传至云服务器，使云服务器实时掌握低氧环境下作业的信息。让监控人员作出及时准确的指挥作用。

当一氧化碳量、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，可以提醒使用者当前环境处于预警状态。同时控制装置可将烟雾量，强光量，温度量，湿度量超出预设值通过无线通信装置传输至云服务器，使云服务器的管理人员实时了解电缆隧道内部环境情况信息，以便及时作出正确指挥，保护人员安全。

面部识别摄像头可以面部视频图像，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；当使用人员的摄氧量低于预设的摄氧量时，或者当判断一氧化碳浓度达到一定级别时，提示工作人员通过制氧装置呼吸，同时通过面部识别摄像头获取人员身体状态；当判断一氧化碳浓度达到反应最低浓度级别时，提示人员迅速离开现场。人员使用制氧装置吸氧，开启制氧开关，使过水仓内的水流入过氧化钠仓，水和过氧化钠反应产生氧气。使用人员将呼吸嘴对准口部进行吸氧。在数据信息的获取，处理，制氧，吸氧整个过程稳定可靠，制氧机构制氧效率高，制得的氧气浓度可满足缺氧环境下工作人员的供氧需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为头盔的左视结构图；

图2为头盔的右视结构图；

图3为检测组件电路图；

图4为系统整体示意图；

图5为面部敏感区域示意图；

图6为面部敏感区域示意图；

图7为制氧装置结构图；

图8为视频放大处理电路电路图；

图9为时令执行模块电路图；

图10为定位装置电路图；

图11为时钟电路电路图；

图12为调压电路电路图；

图13为供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统的整体示意图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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，都属于本专利保护的范围。

本发明提供了一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，如图1至13所示，包括：在作业现场供每位人员佩戴的头盔113以及与每个头盔113通信连接的云服务器111；低氧环境包括：电缆隧道，电缆廊道，电缆夹层等等。

云服务器111与每个头盔113以SDH环网作为通讯媒介，云服务器111采用IEEE1588同步方法实现各头盔113数据的同步采样；

以SDH网络实现低氧环境区域内各个头盔113与云服务器111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IEEE 1588通讯规约的交换机112，实现各个头盔113与云服务器111之间的网络连接及各个头盔113之间的网络连接；IEEE 1588 同步方法是在系统中有一个主、从时钟，主时钟通过周期性的向网络中发送一个包含时间信息的信息包，从时钟收到后，进行时钟偏移测量和延迟测量，利用偏移量来修正从时钟的本地时钟，利用延迟量来解决线路延迟量的影响。头盔113设有盔壳1和玻璃面罩15；玻璃面罩15与盔壳1活动连接；

盔壳1上设有无线通信装置3，充电电池10，定位装置7，照明装置2，用于感应电缆隧道内氧含量的氧含量传感器11、控制装置8、温控器、检测组件4，散热风扇9、一氧化碳检测模块5、用于与其他定位保护装置通过无线电通话的无线电通话器13、面部识别摄像头17和环境摄像头12；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6；散热风扇9上设有散热网架14，散热网架14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温度，所述风扇控制电路分别与散热风扇9和充电电池10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13，定位装置7、照明装置2，氧含量传感器11、控制装置8、散热风扇9、检测组件4、一氧化碳检测模块5、LED 紫外灯39、负离子发生器、面部识别摄像头17和环境摄像头12分别与充电电池10连接，使充电电池10供电；无线通信装置13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39、负离子发生器、一氧化碳检测模块5、无线通信装置13，定位装置7、氧含量传感器11、检测组件4、面部识别摄像头17和环境摄像头12分别与控制装置8电连接；

检测组件4包括：烟雾传感器YC，强光传感器GC，温度传感器QC，湿度传感器SC，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;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；这样，当一氧化碳量、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，可以提醒使用者当前环境处于预警状态。同时控制装置可将烟雾量，强光量，温度量，湿度量超出预设值通过无线通信装置传输至云服务器，使云服务器的管理人员实时了解电缆隧道内部环境情况信息，以便及时作出正确指挥，保护人员安全。控制装置8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111；

控制装置8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61、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62、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63、一氧化碳接收模块65，面部区域设置模块66、面部识别模块67、视频预处理模块68、视频放大处理模块69、心率信号消噪处理模块70、心率值转换模块71、心率与摄氧量折算模块73、报警提示模块74、摄氧量比较模块75、用于控制LED 紫外灯的LED 紫外灯控制模块64、用于控制负离子发生器的负离子发生器控制模块77、定位模块76；

人体皮肤的特殊结构和有其引发的光学现象是进行皮肤图像处理的理论依据，人体皮肤是一个含有多层结构的半透明体，不同的研究人员对皮肤的具体分层有不同的看法。将皮肤看成半透明结构体，分别是角质层，表皮层，含有动脉和静脉毛细血管的真皮层，以及含有脂肪的皮下组织层。皮肤的每一层与入射光之间产生的光学现象不尽相同，不同皮肤层中的色素对光的吸收也不同。本实施例主要体现表皮层和真皮层对光的吸收和反射特性，这也是导致反射光能量变化的主要原因。

入射光线在和皮肤接触的过程中产生了复杂的光学现象。入射光线到达皮肤的表面时，大约有5%被直接反射掉，剩下的大部分将进入皮肤的下表面。入射光在进入表皮层之后有一部分被黑色素吸收，一部分被散射，而剩余部分的光将穿透表皮层进入下面的真皮层。而由于血色素的存在，在真皮层中同样存在着对光线的吸收和散射现象。不同之处是，光线在表皮层大多是进行前向散射的，所以相对而言比较简单。而进入到真皮层之后，光线将产生前向散射和后向散射，特别是在真皮层的上层-乳突层之后的散射现象较为严重，使得部分入射光返回到空气中。在真皮层之下的网状层，大部分为前向散射，光线将一直到达皮下组织并被反射入射光线除去有一部分从表面和下表面反射回空气中之外，剩余的全部被皮肤中的色素吸收。虽然皮肤中含有的色素种类多种多样，但存在于表皮层的黑色素和真皮层的血色素对光线的吸收最为明显，因此，当皮肤中黑色素及其它组织结构未变时，血色素的多少直接影响入射光的吸收，并最终改变进入 CCD 的反射光能量。

面部区域设置模块用于设置面部敏感区域；面部敏感区域包括人的眼睛、脸部、鼻子和嘴巴，当人眨眼或张嘴是将引起感兴趣区域内像素的变化。具体面部敏感区内的像素的变化是血液流经人脸毛细血管时引起肤色的变化，即视频中人脸区域的像素变化。

面部敏感区域设定双眼间的距离为4d，选取长和宽分别为8d和10d的矩形，即为黑色虚线区域所示，这就是获取的面部敏感区域；接着在双眼距离的中点位置上方的d距离处选取一个长和宽分别为3d和3d/2的矩形，为重点分析的面部敏感区域；在双眼中点的下方的0.5d处选取长和宽分别为8d和3d的矩形，为重点分析的面部敏感区域。在检测获取面部敏感区域时，每一帧视频图像都是以这三部分的位置区域作为面部敏感区域来分析和折算得到心率。面部区域设置模块66用于设置面部敏感区域；面部识别摄像头用于获取面部视频图像；面部识别摄像头采用高分辨率的摄像头，以提高获取视频图像的清晰度，保证心率转换的准确性。所述面部识别模块67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；面部识别模块的面部区域识别为摄像头或摄像机所具有的功能，为常用的手段。这里面部识别模块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；由于人在移动中，可能在每一图像的获取上出现偏差，则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，使图像获取具有一定的连续性。视频预处理模块68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；这样的预设帧数是根据控制装置所携带的处理器运算能力所决定的。运算能力强则可以预设较多的帧数，处理能力弱则预设较少的帧数。视频放大处理模块69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；当视频帧的长度达到规定长度时，本实施例设使用的时间长度是30秒，即视频帧的长度为30秒乘以视频的帧率，就对视频片段进行视频放大处理，放大后的视频进行心率信号的提取。视频帧数每隔1秒才更新一次，进行下一次视频放大处理，也就是说相邻两次视频放大处理的视频中有90%的视频帧是相同的。将处理后视频中的每一帧的RGB通道分开，并分别计算各通道面部敏感区域内像素的空间平均值，这样就得到0~255之间的三个值。对应于视频中的每一帧的感兴趣区域就形成了红、绿、蓝三段原始心率信号。

为了观察信号的特性，需要对信号进行归一化处理。具体归一化处理方式为现有技术，是在处理前，有程序人员根据实际情况，写入相应的归一化公式实现，这里不做限定。归一化完成之后需要对还需要对窗口内的信号进行带通滤波处理，以消除低频呼吸信号和高频噪声对心率检测结果的影响。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；考虑到正常人的心率范围为45~240，因此采用带通滤波器的上下截止频率分别为0.75Hz和4Hz。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FFT是一种DFT的高效算法，称为快速傅立叶变换（fastFourier transform），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；经带通滤波处理后的三个信号序列进行快速傅里叶变换来分别得到三个信号序列的功率谱密度。视频图像中的G通道包含的脉搏波信号较强，因此选取G通道感兴趣区域中像素均值形成的信号序列的最大功率谱对应的频率作为心率值。心率用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/min左右。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；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；

由表中数据可见, 当心率平均值为92次/ 分以下时, 每搏耗氧量为7.576毫升, 心率为110次/分以下时每搏耗氧量为8.691毫升, 心率达130次/分以下时, 每搏耗氧量为9.130毫升, 当心率升高到150次/分时, 每搏耗氧量为9.067毫升。心率升高到165次/分时，每搏耗氧量为9.130毫升。心率达到175次/分时每搏耗氧量为9.130毫升。这样就折算出用户在电缆隧道中工作时，可以得出所需要的耗氧量。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；提示人员使用制氧装置吸氧。这样可以获取人员所在环境的含氧量，还可以获取人员当前的健康状态，如果出现身体不适，如夏季高温，在检修过程中，通过面部识别就可以得到人员是否有中暑状况。

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18包括：固定板20，固定板20上安置有制氧机构、输气管21、氧气缓冲室22、呼吸嘴23、氧气净化室24、制氧控制开关25；固定板20上设有两个安装扣192，两个安装扣192上分别设有吊带19，盔壳1的边缘处设有绑接孔，与绑接孔191相绑接；制氧机构通过输气管21与氧气缓冲室22连接，氧气缓冲室22通过输气管21与氧气净化室24，氧气净化室24通过输气管21与呼吸嘴23连接；

制氧机构包括：制氧壳体26，制氧壳体26内设有多个制氧仓27，靠近制氧壳体26内壁设有输氧通道28，每个制氧仓27的出氧口分别与输氧通道28连接，每个制氧仓27的出氧口上设有出氧电磁阀，制氧壳体26上设有壳体出氧口29，壳体出氧口29上设有出氧传感器；所述氧气净化室内盛有水，在水面上覆有阻水透气膜。氧气缓冲室内设有多个氧气隔板，氧气隔板交错排列布置。制氧仓27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；制氧机构与控制装置8连接，控制装置8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111；

制氧控制开关包括：制氧开关83、出氧量感应模块84、出氧电磁阀控制模块85、制氧电磁阀控制模块86、出氧量传输模块87；出氧量感应模块84用于接收出氧传感器感应的出氧量；制氧开关83用于接收使用人员的控制开关指令；制氧开关可以采用按钮开关。制氧电磁阀控制模块86用于当制氧开关用于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，使过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；预设的时间间隔根据制氧机构的体积大小承装氧气量来决定，这里不做具体限定。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87用于将出氧传感器感应的出氧量传输至控制装置。

这样使用人员当摄氧量低于预设的摄氧量时，报警提示模块发出报警提示；提示人员使用制氧装置吸氧。开启制氧开关，使过水仓内的水流入过氧化钠仓，水和过氧化钠反应产生氧气。使用人员将呼吸嘴23对准口部进行吸氧。

视频放大处理模块包括：视频放大处理电路；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C1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；

制氧电磁阀控制模块包括：时令执行模块；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阻Rd1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；定时器的六脚分别通过定时电阻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，定时器的八脚分别通过定时电阻Rd4接电源，通过定时电容Cd5接时令执行模块的输出端一；定时器的九脚接时令执行模块的输出端二；定时器的十脚通过定时电容Cd4接地，定时器的十一脚通过定时电容Cd3接地，定时器的十二脚、定时器的十三脚分别通过定时电阻Rd3接电源，通过定时电容Cd2接地；

定时电阻Rd2和定时电容Cd1用于设置定时器的打开每个制氧电磁阀之间的时间间隔；定时器用于设置打开所有制氧电磁阀所需要的时长；定时电阻Rd3和定时电容Cd2用于设置定时器的第二时间间隔；定时电阻Rd4和定时电容Cd5用于接收计数脉冲，在打开一个制氧电磁阀并经过预设的时间间隔后，产生一脉冲打开后一个制氧电磁阀；

定位装置包括：定位芯片，定位电阻R_D1，定位电阻R_D2，定位电容C_D1，定位灯LED；定位芯片一脚接电源，定位芯片二脚、三脚接数据输入输出，定位芯片五脚接地，定位芯片六脚通过定位电阻R_D2接地，定位芯片六脚为复位脚通过定位电容C_D1接电源；定位芯片一脚和五脚之间串联连接有定位电阻R_D1和定位灯LED；当定位芯片在定位过程中时，定位灯LED闪烁提示。

本实施例中，为了精确的检测电缆隧道内部一氧化碳浓度，保证检修人员维护人员的人身安全，所述控制装置8还包括：一氧化碳浓度标准设置模块，一氧化碳浓度比较模块，一氧化碳报警模块；

一氧化碳浓度标准设置模块用于将一氧化碳浓度设置为反应最低浓度级别、短时间停留级别、正常工作浓度级别，将三种不同级别一氧化碳浓度的气体制作成三种标准气，将每种标准气对应一个电压信号，得到每个级别中一氧化碳浓度与电压信号对应的三个点，将这三个点连接，得到由两条线段组成的一条折线，所述两条线段分别用关系式y＝a1x0+b1和y＝a2x0+b2表示，其中y为一氧化碳的浓度，a1、a2分别为对应线段的斜率，x0为电压信号，b1、b2分别为对应线段的起点浓度；短时间停留级别为空气中的一氧化碳浓度达到50ppm，次时，健康成年人可以承受8小时。反应最低浓度级别为空气中的一氧化碳浓度达到200ppm，次时，健康成年人2～3小时后，轻微头痛、乏力。达到反应最低浓度级别时报警，警示人员迅速撤离。

一氧化碳浓度比较模块用于根据一氧化碳浓度接收模块接收的一氧化碳浓度，将一氧化碳浓度转换为一个电压信号，再根据标准气对应的三个电压信号，判断所述电压信号x处在三个电压信号的那个范围区间内，之后再将电压信号x直接代入对应的关系式得出一氧化碳的浓度值；一氧化碳报警模块用于当判断一氧化碳浓度达到短时间停留级别时，提示工作人员佩戴制氧装置；当判断一氧化碳浓度达到反应最低浓度级别提示工作人员佩戴制氧装置，并迅速离开现场。这样不仅可以通过面部识别模块通过识别人员面板获取含氧量而进一步判断一氧化碳的浓度，而且还可以通过一氧化碳浓度标准设置模块，一氧化碳浓度比较模块，一氧化碳报警模块来实现对现场的进一步判断。

本实施例中，控制装置8还包括：包括：时钟电路、处理器51；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；时钟电路包括：时钟芯片53、石英振荡模块51、时钟放大模块52、时钟电容Csz1、时钟电容Csz2、时钟电阻Rsz1、时钟电阻Rsz2；时钟芯片53内设所述时钟芯片以秒，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52、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；

在控制装置总要不断的获取定位信息，温度信息，湿度信息等，因此需要提供实时时钟功能，为数据比较及心率计算、心率与摄氧量折算提供准确无误的实时时间，并且要求系统掉电之后实时时钟能够继续工作，重新上电后，实时时钟仍然提供与当前同步的时间。同时为了调试方便，该实时时钟需具有可编程功能，能够通过编程设定时间。控制装置中可以包括时钟芯片、一个高精度晶振和一块纽扣电池。整个系统掉电之后，时钟芯片正常工作所需要的电源由纽扣电池来提供。

本实施例中，盔壳上还设有与充电电池连接的调压电路；为了使充电电池能够输出多种不同的电压，在充电电池的输出端设置调压电路，调节输出电压值以适应不同元件对电压的要求。调压电路可以包括一个或多个。

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VD T1、二极管VDT2；调压电容C T1两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基极连接输入端的正极，调压三极管QT3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，并通过连接二极管VDT1正极，二极管VD T2正极接负极；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。

所述云服务器111包括：区域图设置模块1a、头盔ID分配模块2a、监控点地理位置模块3a、头盔信息更新模块4a、头盔位置坐标显示模块5a、位置信息共享模块6a、数据展现模块7a、数据比较模块8a、数据报表模块9a；

所述区域图设置模块1a用于设置低氧环境区域的全局图；

所述头盔ID分配模块2a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3a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4a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5a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6a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7a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8a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9a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、或图表展现在显示器上，实现运动经验的共享和管理。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，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IEEE 1588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IEEE 1588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温度，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用于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，使过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、或图表展现在显示器上，实现运动经验的共享和管理。

2.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

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。

3.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

控制装置还包括：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；

所述时钟芯片内设所述时钟芯片以秒，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。

4.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

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VD T1、二极管VDT2；

调压电容C T1两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基极连接输入端的正极，调压三极管QT3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，并通过连接二极管VDT1正极，二极管VD T2正极接负极；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。

5.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

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C1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。

6.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

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阻Rd1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；定时器的六脚分别通过定时电阻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，定时器的八脚分别通过定时电阻Rd4接电源，通过定时电容Cd5接时令执行模块的输出端一；定时器的九脚接时令执行模块的输出端二；定时器的十脚通过定时电容Cd4接地，定时器的十一脚通过定时电容Cd3接地，定时器的十二脚、定时器的十三脚分别通过定时电阻Rd3接电源，通过定时电容Cd2接地；

定时电阻Rd2和定时电容Cd1用于设置定时器的打开每个制氧电磁阀之间的时间间隔；定时器用于设置打开所有制氧电磁阀所需要的时长；

定时电阻Rd3和定时电容Cd2用于设置定时器的第二时间间隔；

定时电阻Rd4和定时电容Cd5用于接收计数脉冲，在打开一个制氧电磁阀并经过预设的时间间隔后，产生一脉冲打开后一个制氧电磁阀。

7.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

所述控制装置还包括：一氧化碳浓度标准设置模块，一氧化碳浓度比较模块，一氧化碳报警模块；

所述一氧化碳浓度标准设置模块用于将一氧化碳浓度设置为反应最低浓度级别、短时间停留级别、正常工作浓度级别，将三种不同级别一氧化碳浓度的气体制作成三种标准气，将每种标准气对应一个电压信号，得到每个级别中一氧化碳浓度与电压信号对应的三个点，将这三个点连接，得到由两条线段组成的一条折线，所述两条线段分别用关系式y＝a1x0+b1和y＝a2x0+b2表示，其中y为一氧化碳的浓度，a1、a2分别为对应线段的斜率，x0为电压信号，b1、b2分别为对应线段的起点浓度；

所述一氧化碳浓度比较模块用于根据一氧化碳浓度接收模块接收的一氧化碳浓度，将一氧化碳浓度转换为一个电压信号，再根据标准气对应的三个电压信号，判断所述电压信号x处在三个电压信号的那个范围区间内，之后再将电压信号x直接代入对应的关系式得出一氧化碳的浓度值；

所述一氧化碳报警模块用于当判断一氧化碳浓度达到短时间停留级别时，提示工作人员佩戴制氧装置；当判断一氧化碳浓度达到反应最低浓度级别提示工作人员佩戴制氧装置，并迅速离开现场。

8.根据权利要求1所述的供配电系统在低氧环境下作业的监测保护系统，其特征在于，

定位装置包括：定位芯片，定位电阻R_D1，定位电阻R_D2，定位电容C_D1，定位灯LED；定位芯片一脚接电源，定位芯片二脚、三脚接数据输入输出，定位芯片五脚接地，定位芯片六脚通过定位电阻R_D2接地，定位芯片六脚为复位脚通过定位电容C_D1接电源；定位芯片一脚和五脚之间串联连接有定位电阻R_D1和定位灯LED；当定位芯片在定位过程中时，定位灯LED闪烁提示。