CN111567059A - 智能个人防护装备 - Google Patents

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穆罕默德·阿勒-阿卜杜拉布
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Abstract

提供了用于采用智能个人防护装备(PPE)的集成控制和安全系统(ICSS)的系统和方法。在一些实施例中，工业工厂系统包括用于监测工业工厂的安全状态的工业安全系统(ISS)以及由位于工业工厂中的人员穿戴的一个或多个智能PPE系统。每个智能PPE系统包括用于感测穿戴该智能PPE系统的人的个人和环境特性的一个或多个智能PPE装置，并且发送与所感测的个人和环境特性相对应的安全数据。ISS收集安全数据，(基于安全数据)确定是否已经发生安全事故，并且响应于确定已经发生安全事故，执行对安全事故的响应。

Description

智能个人防护装备
技术领域
实施例总体上涉及安全监测，并且更具体地，涉及采用智能个人防护装备(personal protective equipment，PPE)的工业安全系统。
背景技术
雇员健康和安全对于雇主来说仍然是一个非常重要的领域。许多公司致力于使雇员置身于安全的工作环境，以防止可能发生的工作场所事故。对于工业工地(通常称为“工业工厂”或“工厂”)，安全问题尤其突出。工业工厂包括例如石油和天然气工厂、核工厂、发电厂等。工业工厂通常是复杂的系统，其包括大型机械、电气系统、流量控制系统等。大型机械可包括例如涡轮机械，例如具有以极高速率旋转的构件的涡轮机、发电机和压缩机。电气系统可以包括例如产生和传输高压电力的电力系统。流量控制系统可以包括例如流量控制机构，例如调节高压流体和气体(例如石油和天然气)的流量的阀、压力容器和管道。考虑到所采用的系统的复杂性，工业工厂系统通常需要特别注意安全性，以使安全事故的风险最小化，所述安全事故诸如对人的物理伤害、对工业工厂系统本身的损坏以及对环境的伤害。
工业工厂通常采用过程控制系统(process control system，PCS)和工业安全系统(industrial safety system，ISS)。这些系统通常彼此集成，并且统称为集成控制和安全系统(integrated control and safety system，ICSS)。PCS通常控制工业工厂的各种过程。例如，PCS可以监测和控制工业工厂的系统的操作，以提供工业工厂的日常操作，例如石油和天然气的处理。ISS可以包括监测和控制的附加层，其保护人员、工业工厂系统和环境。ISS可以采用安全传感器和控制器，其监测工业工厂的安全状态，并且如果需要，启动动作以确保解决任何潜在和实际的安全问题。作为示例，如果ISS检测到压力容器内的过高压力，则ISS可命令PCS关闭紧急关闭(emergency shutdown，ESD)阀(以终止向压力容器的流体供应)并命令PCS打开压力安全阀(pressure safety valve，PSV)(以释放压力容器中的压力)以防止压力容器的破裂。工业安全系统可以采取各种形式，例如过程安全(或关闭)系统(process safety system，PSS)和安全关闭系统(safety shutdown system，SSS)，例如紧急关闭(emergency shutdown，ESD)系统和紧急减压(emergency depressurization，EDP)系统。
发明内容
申请人已经认识到，现有的工业安全系统(ISS)通常依赖于对物理现象(例如温度、压力、流速等的测量)的感测和反应。尽管这些系统在预测和防止通过这种物理现象表现出来的事故方面是有效的，但是它们可能不检测或防止其他事故和险些发生的事故(或“险些发生的差错”)。例如，现有的ISS可提供用于检测和防止危急和灾难性安全事件(如由高压条件引起的爆炸)的有效手段；然而，现有的ISS可能不能有效地检测和防止不太严重和不太灾难性的安全事件，例如导致身体伤害的雇员的身体动作，或者可导致事故的雇员状况，例如身体疲劳的发生。申请人还认识到，这些“其它”事故和险些发生的差错中的许多以相对高的频率发生，并且尽管它们可能不是像某些灾难性安全事件那样单独有害，但是作为整体，这些其它事故和险些发生的差错可能对工业工厂安全和雇员的健康具有显著影响。例如，由各个雇员的体力劳动过度所引起的大量单独的伤害可能具有与单个危急和灾难性安全事件类似或更大的影响。此外，对险些发生的差错的检测和预防可以通过在出现之前帮助识别和补救大和小的安全事件的来源来增强工业工厂安全性。
认识到现有ISS的这些和其它缺点，申请人已经开发了一种采用智能个人防护装备(PPE)的集成控制和安全系统(ICSS)。在一些实施例中，ISS的感测装置与雇员在其工作任务过程期间穿戴的PPE集成。PPE可以包括在工业工厂工作的过程期间由雇员穿戴的安全设备，例如安全头盔、手套、安全眼镜、鞋、皮带等。在许多情况下，当处于工业工厂环境中时，人被要求穿戴这些和其它类型的PPE。在一些实施例中，集成在由人穿戴的智能PPE系统中的感测装置被用于收集人的安全数据，包括个人健康数据和/或环境数据。
个人健康数据可以包括人的生物统计健康数据，诸如心率、体温、大脑活动、压力水平、体力消耗、眨眼率、心率、出汗率、身体位置等。环境数据可以包括关于人周围的环境的数据，诸如人的地理位置、人的位置处的温度以及用于接近人的位置的装置的信息。用于接近人的位置的装置的信息可以包括例如关于智能PPE的通信范围内的装置的状态、配置和操作的信息。在一些实施例中，个人健康数据经由集成到PPE中或以其他方式由人穿戴的安全传感器来收集，安全传感器诸如心率传感器、体温传感器、脑电图(EEG)传感器、皮肤电反应(GSR)传感器、压力传感器、图像传感器和位置传感器。在一些实施例中，环境数据经由集成到PPE中或以其他方式由人穿戴的环境安全传感器来收集，环境安全传感器诸如温度传感器、定位传感器和通信装置。通信装置可以使PPE能够与接近所述位置的其它装置通信和/或经由ICSS的网络与ISS通信。
在一些实施例中，智能PPE装置包括智能头戴式装备。例如，智能PPE装置可以包括安全头盔(或“安全帽”)，该安全头盔包括集成在其中的温度传感器、EEG传感器、位置传感器、定位传感器和/或无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE装置包括智能手戴式装备。例如，智能PPE装置可以包括安全手套，该安全手套包括集成在其中的温度传感器、压力传感器、GSR传感器、心率传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE装置包括智能鞋类装备。例如，智能PPE装置可以包括安全靴，该安全靴包括集成在其中的温度传感器、压力传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE包括智能眼镜式装备。例如，智能PPE装置可以包括安全眼镜，该安全眼镜包括集成在其中的图像传感器、温度传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE装置包括智能服装制品。例如，智能PPE装置可以包括安全带，该安全带包括集成在其中的温度传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。尽管出于解释的目的提供了某些示例，但是实施例可以包括PPE装置和集成传感器的各种组合。
在一些实施例中，从由工业工厂中的一个或多个人穿戴的智能PPE收集用于该一个或多个人的安全数据，并且基于所收集的安全数据采取各种工厂安全操作。例如，如果根据所收集的安全数据确定工业工厂的特定部分的危急安全事故(或“安全事件”)，则ICSS可采取步骤来关闭工厂的该部分中的操作并提供相应的警报。在一些实施例中，用于工业工厂的ICSS可包括几个不同的控制和监测层，并且可基于安全事故的级别来制定不同的响应级别。例如，ICSS可以向用于控制室、监督人、安全团队、管理者和雇员的系统提供反馈，这些系统都交互以提供ICSS的操作。在对于人的相对低级别的安全事故的情况下，ICSS可以向人提供直接反馈。例如，如果ICSS检测到雇员以不良姿势从事的五个实例，则ICSS可以向雇员发送消息。在相对高级别的安全事故的情况下，ICSS可以向ICSS的各个部分提供反馈，并且可以实现补救事故的动作。例如，如果ICSS检测到人的健康危机，例如在延长的持续时间内升高的心率，则ICSS可以通知控制室、监督人、安全团队和人的管理者，并且可以发起依赖于该人并且可能进一步危害该人的健康的操作的暂停，这暂停了在该人的控制下和/或位于该人附近的机器的操作。
此外，工业物联网(IIoT)的集成可以允许安装在工厂装置上的智能装置(诸如安装在阀上的智能传感器)与智能PPE装置(诸如安全头盔智能头戴式PPE装置中的脑电图(EEG)装置)直接通信。这种配置可以使智能装置能够将相关的工厂信息(例如，指示各种工厂操作和条件(例如，管线流速的低效率、需要维护的警报、和腐蚀)的信号)直接无线地传送到工厂环境中的人或ICSS。这种高级人机界面的结合可以增强工业工厂的实时监测和输出。
在一些实施例中提供了一种工业工厂系统，包括：适于监测工业工厂的安全状态的工业安全系统(ISS)，以及适于由位于工业工厂中的人员穿戴的一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统。每个智能PPE系统包括适于感测穿戴智能PPE系统的人的个人和环境特性的一个或多个智能PPE装置。每个智能PPE系统适于将与穿戴智能PPE系统的人的由智能PPE系统的一个或多个智能PPE装置感测到的个人和环境特性相对应的安全数据发送到工业安全系统。ISS适于执行以下操作：从所述一个或多个智能PPE系统收集所述安全数据；基于所收集的安全数据来确定是否已经发生安全事故；以及响应于确定已经发生安全事故，执行对安全事故的响应。
在一些实施例中，所述一个或多个智能PPE装置包括智能头戴式PPE装置、智能手戴式PPE装置、智能鞋类PPE装置、智能眼镜式PPE装置和智能服装装置中的一者或多者。在某些实施例中，所述智能头戴式PPE装置包括智能安全头盔，所述智能手戴式PPE装置包括智能安全手套，所述智能鞋类PPE装置包括智能安全靴，所述智能眼镜式PPE装置包括智能安全眼镜，或所述智能服装式PPE装置包括智能安全带。在一些实施例中，安全事故包括危急安全事故，并且对安全事故的响应包括暂停工业工厂的操作并向工业工厂系统的实体报警。在某些实施例中，安全事故包括中等安全事故，并且对安全事故的响应包括向工业工厂系统的实体报警。在一些实施例中，该系统包括耦接到工厂装置的智能装置，该智能装置适于将指示工厂装置的特性的环境数据发送到由位于工业工厂中的人穿戴的智能PPE系统。所述智能PPE系统包括EEG传感器，并且适于通过所述EEG传感器将指示工厂装置的特性的环境数据传送给人。
在一些实施例中提供了一种操作工业工厂的方法，包括以下步骤：由位于工业工厂中的人员穿戴的一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统感测所述人员的个人和环境特性，其中，所述一个或多个智能PPE系统中的每个智能PPE系统由位于所述工业工厂中的人穿戴，其中，所述智能PPE系统中的每个智能PPE系统包括感测穿戴所述智能PPE系统的所述人的个人和环境特性的一个或多个智能PPE装置，并且其中，所述人员的所述个人和环境特性包括由所述一个或多个智能PPE系统的所述一个或多个智能PPE装置感测到的所述个人和环境特性；由所述一个或多个PPE系统发送与所述人员的所述个人和环境特性相对应的安全数据；由工业安全系统(ISS)监测所述工业工厂的安全状态，包括：从所述一个或多个智能PPE系统收集所述安全数据；基于所收集的安全数据来确定是否已经发生安全事故；以及响应于确定已经发生安全事故，执行对安全事故的响应。
在一些实施例中，所述一个或多个智能PPE装置包括下列中的一者或多者：智能头戴式PPE装置、智能手戴式PPE装置、智能鞋类PPE装置、智能眼镜式PPE装置、以及智能服装装置。在某些实施例中，所述智能头戴式PPE装置包括智能安全头盔，所述智能手戴式PPE装置包括智能安全手套，所述智能鞋类PPE装置包括智能安全靴，所述智能眼镜式PPE装置包括智能安全眼镜，或所述智能服装式PPE装置包括智能安全带。在一些实施例中，安全事故包括危急安全事故，并且对安全事故的响应包括暂停工业工厂的操作并向工业工厂系统的实体报警。在某些实施例中，安全事故包括中等安全事故，并且对安全事故的响应包括向工业工厂系统的实体报警。在一些实施例中，所述方法包括由位于工业工厂中的人穿戴的智能PPE系统从耦接到工厂装置的智能装置接收指示工厂装置的特性的环境数据，并且智能PPE系统通过智能PPE系统的EEG传感器将指示工厂装置的特性的环境数据传送给人。
在一些实施例中提供了一种非暂时性计算机可读介质，包括存储在其上的程序指令，所述程序指令可由处理器执行以引起用于操作工业工厂的以下操作：由位于工业工厂中的人员穿戴的一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统感测所述人员的个人和环境特性，其中，所述一个或多个智能PPE系统中的每个智能PPE系统由位于所述工业工厂中的人穿戴，其中，所述智能PPE系统中的每个智能PPE系统包括感测穿戴所述智能PPE系统的所述人的个人和环境特性的一个或多个智能PPE装置，并且其中，所述人员的所述个人和环境特性包括由所述一个或多个智能PPE系统的所述一个或多个智能PPE装置感测到的所述个人和环境特性；由所述一个或多个PPE系统发送与所述人员的所述个人和环境特性相对应的安全数据；由工业安全系统(ISS)监测所述工业工厂的安全状态，包括：从所述一个或多个智能PPE系统收集所述安全数据；基于所收集的安全数据来确定是否已经发生安全事故；以及响应于确定已经发生安全事故，执行对安全事故的响应。
附图说明
图1是示出根据一个或多个实施例的工业工厂环境的图。
图2A是示出根据一个或多个实施例的智能头戴式个人防护装备(PPE)的图。
图2B是示出根据一个或多个实施例的智能手戴式PPE的图。
图2C是示出根据一个或多个实施例的智能鞋类PPE的图。
图2D是示出根据一个或多个实施例的智能眼镜式PPE的图。
图2E是示出根据一个或多个实施例的智能服装式PPE的图。
图3是示出根据一个或多个实施例的智能PPE装置的组件的框图。
图4是示出根据一个或多个实施例的个人智能PPE系统的图。
图5是示出根据一个或多个实施例的操作工业工厂集成控制和安全系统(ICSS)的方法的流程图。
图6是示出根据一个或多个实施例的示例计算机系统的图。
尽管本公开易于进行各种修改和替换形式，但是在附图中通过示例示出了具体实施例，并且将对其进行详细描述。附图可能不是按比例绘制的。应当理解，附图和详细描述不是要将本公开限制为所公开的特定形式，而是要公开落在由权利要求限定的本公开的精神和范围内的修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
描述了用于采用智能个人防护装备(PPE)的集成控制和安全系统(ICSS)的系统和方法的实施例。在一些实施例中，工业安全系统(ISS)的感测装置与雇员在其工作任务过程期间穿戴的PPE集成。PPE可以包括在工业工厂工作的过程期间由雇员穿戴的安全设备，例如安全头盔、手套、安全眼镜、鞋、皮带等。在许多情况下，当处于工业工厂环境中时，人被要求穿戴这些和其它类型的PPE。在一些实施例中，集成在由人穿戴的智能PPE系统中的感测装置被用于收集人的安全数据，包括个人健康数据和/或环境数据。
个人健康数据可以包括人的生物统计健康数据，诸如心率、体温、大脑活动、压力水平、体力消耗、眨眼率、心率、出汗率、身体位置等。环境数据可以包括关于人周围的环境的数据，诸如人的地理位置、人的位置处的温度以及用于接近人的位置的装置的信息。用于接近人的位置的装置的信息可以包括例如关于智能PPE的通信范围内的装置的状态、配置和操作的信息。在一些实施例中，个人健康数据经由集成到PPE中或以其他方式由人穿戴的安全传感器来收集，安全传感器诸如心率传感器、体温传感器、脑电图(EEG)传感器、皮肤电反应(galvanic skin response，GSR)传感器、压力传感器、图像传感器和位置传感器。在一些实施例中，环境数据经由集成到PPE中或以其他方式由人穿戴的环境安全传感器来收集，环境安全传感器诸如温度传感器、定位传感器和通信装置。通信装置可以使PPE能够与接近所述位置的其它装置通信和/或经由ICSS的网络与ISS通信。
在一些实施例中，智能PPE装置包括智能头戴式装备。例如，智能PPE装置可以包括安全头盔(或“安全帽”)，该安全头盔包括集成在其中的温度传感器、EEG传感器、位置传感器、定位传感器和/或无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE装置包括智能手戴式装备。例如，智能PPE装置可以包括安全手套，该安全手套包括集成在其中的温度传感器、压力传感器、GSR传感器、心率传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE装置包括智能鞋类装备。例如，智能PPE装置可以包括安全靴，该安全靴包括集成在其中的温度传感器、压力传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE包括智能眼镜式装备。例如，智能PPE装置可以包括安全眼镜，该安全眼镜包括集成在其中的图像传感器、温度传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。在一些实施例中，智能PPE装置包括智能服装制品。例如，智能PPE装置可以包括安全带，该安全带包括集成在其中的温度传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。尽管出于解释的目的提供了某些示例，但是实施例可以包括PPE装置和集成传感器的各种组合。
在一些实施例中，从由工业工厂中的一个或多个人穿戴的智能PPE收集用于该一个或多个人的安全数据，并且基于所收集的安全数据采取各种工厂安全操作。例如，如果根据所收集的安全数据确定工业工厂的特定部分的危急安全事故(或“安全事件”)，则ICSS可采取步骤来关闭工厂的该部分中的操作并提供相应的警报。在一些实施例中，用于工业工厂的ICSS可包括几个不同的控制和监测层，并且可基于安全事故的级别来制定不同的响应级别。例如，ICSS可以向用于控制室、监督人、安全团队、管理者和雇员的系统提供反馈，这些系统都交互以提供ICSS的操作。在对于人的相对低级别的安全事故的情况下，ICSS可以向人提供直接反馈。例如，如果ICSS检测到雇员以不良姿势从事的五个实例，则ICSS可以向雇员发送消息。在相对高级别的安全事故的情况下，ICSS可以向ICSS的各个部分提供反馈，并且可以实现补救事故的动作。例如，如果ICSS检测到人的健康危机，例如在延长的持续时间内升高的心率，则ICSS可以通知控制室、监督人、安全团队和人的管理者，并且可以发起依赖于该人并且可能进一步危害该人的健康的操作的暂停，这暂停了在该人的控制下和/或位于该人附近的机器的操作。
智能PPE的集成和通过智能PPE收集的安全数据的使用可以增强ICSS在整个工业工厂内收集相关安全数据的能力，并且反过来，提高预测和解决潜在和实际安全事故的能力。结果，智能PPE在ICSS中的集成可以确定地提高ICSS的有效性，并提高工业工厂的工作环境的安全性。
图1是示出根据一个或多个实施例的工业工厂环境(“工业工厂”)100的图。在所示的实施例中，工业工厂100包括集成控制和安全系统(“ICSS”)102、一个或多个工业工厂装置104和一个或多个个人智能PPE系统(“智能PPE系统”)105(例如，包括一个或多个PPE装置106)，它们通过工业工厂通信网络(“网络”)108通信地耦接。智能PPE系统105中的每一个可以包括由存在于工业工厂100中的人110(如在工业工厂100中工作的雇员)穿戴的一个或多个智能PPE装置106。工业工厂100可以包括穿戴智能PPE系统105的任何数量的雇员。
网络108可以包括促进工业工厂100的实体之间的通信的元件或系统。例如，网络108可以包括电子通信网络，诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线局域网(WLAN)、蜂窝通信网络、因特网、工业网络等。在一些实施例中，网络108可以包括单个网络或网络的组合。
ICSS 102可以包括过程控制系统(PCS)120和/或工业安全系统(ISS)122。PCS 120可控制工业工厂100的过程。例如，PCS 120可以监测和控制工业工厂装置104的操作，以提供工业工厂100在正常操作条件下的日常操作。在生产石油和天然气的处理的情况下，例如，PCS 120可以控制各种工业工厂装置104，诸如阀、泵和压力容器，以将生产的石油混合物分离成石油、天然气和水。ICSS 102可包括类似于至少参考图6描述的计算机系统1000的一个或多个计算机系统。
ISS 122可以控制工业工厂100的安全系统。ISS 122可以包括安全传感器和控制器，其监测工业工厂100的安全状态，并且如果需要，启动动作以确保解决工业工厂100处的任何潜在和实际安全问题。例如，如果ISS 122检测到压力容器内的压力过高，则ISS 122可命令PCS 120关闭紧急关闭(ESD)阀(以终止向压力容器的流体供应)并命令PCS 120打开压力安全阀(PSV)以防止压力容器破裂。ISS 122可以采取各种形式，例如过程安全(或关闭)系统(PSS)和/或安全关闭系统(SSS)，例如紧急关闭(ESD)和/或紧急减压(EDP)系统。在一些实施例中，ISS 122监测从智能PPE装置106传送的安全数据130，处理安全数据130以评估工业工厂100的安全状态，以识别任何潜在或实际安全问题(或“事故”)，并且如果识别到潜在或实际安全问题，则采取行动以缓解潜在和/或实际安全事故，并且/或者向ICSS 102的一个或多个实体警告潜在和/或实际安全事故。ISS 102可以包括与至少参照图6所述的计算机系统1000类似的一个或多个计算机系统。
工业工厂装置104可以包括用于执行和/或监测工业工厂100的操作的组件。例如，工厂装置104可包括涡轮机械装置(例如，机器系统的涡轮、发电机、压缩机等)、电气系统装置(例如，发电机、电池、电缆等)、流量控制系统装置(例如，流量控制阀、压力容器、管道等)、和/或感测系统装置(例如，温度传感器、压力传感器、流速传感器等)。
智能PPE装置106可以包括具有集成在其中的安全传感器的PPE装置，所述安全传感器例如是温度传感器、EEG传感器、压力传感器、GSR传感器、位置传感器、图像传感器、心率传感器、定位传感器、无线通信装置等。智能安全装置106可用于收集穿戴PPE装置106的人的安全数据130，包括人110的个人健康数据(“PHD”)132和/或环境数据(“ED”)134。人110的个人健康数据132可包括人110的体温、人110的大脑活动、人110施加的力或施加在人110上的力、人110的面部特征、人110的身体位置、人110的心率、人110的眨眼率、人110的出汗率等。人110的环境数据134可包括人110的环境特性，诸如人110的地理位置、人110的位置处的环境温度、与人110的位置接近的装置的信息等。在一些实施例中，环境数据134包括指示各种工厂操作和条件的信号，例如管线流速的低效率、所需维护的警报和腐蚀。在一些实施例中，环境数据134中的一些或全部从工业工厂100中的智能装置111直接提供给PPE装置106。智能装置111可包括例如安装在阀工厂装置104上并适于发送指示阀的操作特性的环境数据134的智能传感器，所述操作特性例如是通过阀的流速、阀所需的维护和在阀处检测到的腐蚀。
在一些实施例中，智能PPE装置106包括智能头戴式装备。例如，智能PPE装置106可以包括安全头盔(或“安全帽”)，该安全头盔包括集成在其中的温度传感器、EEG传感器、位置传感器、定位传感器和/或无线通信装置。这样的智能安全头盔可以能够感测穿戴安全头盔的人110的安全数据130，包括例如人110的个人健康数据132(诸如人110的头部处的体温、人110的大脑活动和人110的身体位置)以及人110的环境数据134(诸如人110的位置、人110的头部附近的环境温度和人110的位置附近的工业工厂装置104的信息)。
在一些实施例中，工业工厂100包括智能装置111。智能装置111可以包括能够收集、处理和/或发送数据的独立单元。例如，智能装置111可以包括传感器、处理器、存储器和无线传输装置。这样的智能装置111可以例如使用传感器来收集环境数据，使用处理器来分析数据和(在存储器中)存储数据，并且将相关信息(诸如原始或经处理的数据、或者与数据有关的警报)发送到其他装置。在一些实施例中，安装在工厂装置104上的智能装置111(例如安装在阀上的智能传感器)直接向智能装置111的无线通信范围内的工业工厂100中的人110无线地传送相关工厂信息，例如指示各种工厂操作和条件(例如，管线流速的低效、所需维护的警报和腐蚀)的信号。这可以例如通过智能装置111与由人110穿戴的智能头戴式PPE装置中提供的EEG传感器之间的无线通信来实现。因此，人110可以处理通过EEG传感器从智能装置111接收到的相关工厂信息，并且采取行动来解决由信息指示的任何问题。例如，在指示阀工厂装置104的低流速、维护或腐蚀的情况下，人110可以基于通过其智能头戴式PPE装置中的EEG传感器从阀上的智能装置111接收到的信息来识别这种问题，并且移动到阀工厂装置104以检查阀或采取行动来补救该问题(例如，调节阀以增加流速、对阀进行所需的维护或检查阀处的腐蚀)。人110可向ICSS 102或其实体(如监督系统)报告由该信息指示的任何问题，以及采取的补救这些问题的任何动作。类似地，这样的配置还可以使智能装置111能够例如通过智能装置111和网络108的无线通信范围内的智能PPE系统105将相关工厂信息无线地传送到ICSS 102。
图2A是示出根据一个或多个实施例的智能头戴式PPE装置200的图。在所示的实施例中，智能头戴式PPE装置200包括安全头盔201，其具有集成在其中的温度传感器202、EEG传感器204、位置传感器206、定位传感器208和无线通信装置210。安全头盔201可包括壳体214和设置在壳体214内的头带212。头带212可被布置成将安全头盔201固定到穿戴安全头盔201的人的头部。
温度传感器202可以被布置为感测和报告穿戴安全头盔201的人的头部的体温。在一些实施例中，温度传感器202被布置为接触穿戴安全头盔201的人的头部。例如，温度传感器202可设置在安全头盔201的头带212的内表面上，使得温度传感器202接触穿戴安全头盔201的人的头部。
EEG传感器204可以被布置为感测并报告穿戴安全头盔201的人的大脑活动。在一些实施例中，EEG传感器204被布置为接触穿戴安全头盔201的人的头皮。例如，EEG传感器204可以被布置在安全头盔201的头带212的内表面上，使得EEG传感器204接触穿戴安全头盔201的人的头皮。
位置传感器206可感测并报告安全头盔201在三维空间中的位置。这样的位置信息可以用于例如确定穿戴安全头盔201的人的头部相对于人的身体的其他部分的位置和/或移动，其他部分诸如人的手、腰和脚。在一些实施例中，位置传感器206设置在安全头盔201的头带212或壳体214上。例如，位置传感器206可设置在头带212或壳体214的顶部/中央部分上，使得其位于穿戴安全头盔201的人的头部的顶部/中央部分正上方。位置传感器206的这种定位可以提供对人的头部的顶部/中心部分的位置的感测和报告。这样的头部位置信息可以用于例如确定人的头部相对于人的身体的其他部分的对准。
定位传感器208可以包括用于确定安全头盔201的地理位置的传感器(例如，全球定位系统(GPS)传感器)。这样的地理位置信息可以用于例如确定穿戴安全头盔201的人的地理位置。在一些实施例中，定位传感器208设置在安全头盔201的头带212或壳体214上。例如，定位传感器208可以设置在壳体214的外部、顶部/中央部分上。定位传感器208的这种定位可以提供GPS卫星信号的改进接收。作为另一示例，定位传感器208可以设置在壳体214的内部、顶部/中心部分上。定位传感器208的这种定位可以提供对GPS卫星信号的改进的接收，以及保护定位传感器208免受环境条件(例如，撞击、下雨等)的影响。
无线通信装置210可以包括能够与网络108、工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的无线通信模块。例如，无线通信装置210可以包括能够与网络108通信的相对长距离通信模块、和/或能够与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的相对短距离通信模块。例如，关于相对长距离的通信，无线通信装置210可包括能够经由Wi-Fi通信协议与网络108通信的Wi-Fi启用通信模块。关于相对短距离的通信，无线通信装置210可以包括能够经由蓝牙无线通信协议与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的蓝牙启用通信模块。与网络108的通信可以使得经由安全头盔201的传感器收集的安全数据130能够被传送到工业工厂100的其他实体，诸如ICSS 102。与工厂装置104的通信可以使安全头盔201能够直接从附近的工厂装置104接收装置信息和/或充当在附近的工厂装置104和工业工厂100的其他实体(诸如ICSS 102)之间传送数据的中介。在一些实施例中，无线通信装置210设置在安全头盔201的头带212或壳体214上。例如，无线通信装置210可以设置在壳体214的外部、顶部/中央部分上。无线通信装置210的这种定位可以提供改进的无线信号接收。作为另一示例，无线通信装置210可以设置在壳体214的内部、顶部/中央部分上。无线通信装置210的这种定位可以提供对无线信号的改进的接收，以及保护无线通信装置210免受环境条件(诸如，撞击、下雨、高温和低温等)的影响。
在一些实施例中，智能PPE装置106包括智能手戴式装备。例如，智能PPE装置106可以包括安全手套，该安全手套包括集成在其中的温度传感器、压力传感器、GSR传感器、心率传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。这种智能安全手套可以能够感测穿戴安全手套的人110的安全数据130，包括例如人110的个人健康数据132(诸如人110的手处的体温、施加在人110的手上或由人110的手施加的力、人110的手的皮肤的电导率、人110的心率和人110的手位置)，以及人110的环境数据134(诸如人110的地理位置、人110的手附近的环境温度和人110的位置附近的装置的信息)。
图2B是示出根据一个或多个实施例的智能手戴式PPE装置220的图。在所示的实施例中，智能手戴式PPE装置220包括一对安全手套221(包括右和左安全手套221)，每个安全手套具有集成在其中的温度传感器222、压力传感器224、GSR传感器226、心率传感器228、位置传感器230、定位传感器232和无线通信装置234。安全手套221可以包括适当的材料，例如布或皮革，用于覆盖穿戴安全手套221的人的手指、手掌和手腕。
温度传感器222可以被布置成感测和报告穿戴安全手套221的人的手的体温。在一些实施例中，温度传感器222被布置成接触戴着安全手套221的人的手。温度传感器222可以位于该对安全手套221的左手套和右手套221中的一个或两个中。在一些实施例中，安全手套的温度传感器222设置在安全手套221的顶侧(与安全手套221的手掌侧相对)的内表面上。温度传感器222的这种布置可以使温度传感器222能够准确地感测穿戴安全手套221的人的手的顶侧的温度，而所感测的温度不受保持在安全手套221的手掌中或以其他方式接触安全手套221的手掌的物品的温度影响。
压力传感器224可以被布置成感测和报告施加在穿戴安全手套221的人的手上或由手施加的力。在一些实施例中，压力传感器224被布置成在穿戴安全手套221的人的手和由安全手套221接触(例如，由穿戴安全手套221的人的手抓握)的物品之间，使得压力传感器224可以测量施加在穿戴安全手套221的人的手上或由其施加的力。在一些实施例中，安全手套221的压力传感器224设置在安全手套221的内表面上或集成到安全手套221的材料中。这种布置可以使压力传感器224能够测量施加在穿戴安全手套221的人的手上或由手施加的力，以及保护压力传感器224免受环境条件(诸如，下雨、高温和低温等)的影响。在一些实施例中，安全手套221的压力传感器224位于安全手套221周围的离散位置，以感测施加在手的设置有安全手套221的相应部分上的力或由手施加的力。例如，压力传感器224可以位于安全手套221的五个手指中的一些或全部的手掌侧上和/或安全手套221的手掌中。压力传感器224的这种布置可以使得能够测量由每个相应手指施加的抓握力和/或由穿戴安全手套221的人的手掌施加的抓握力。
GSR传感器226可被布置成感测和报告穿戴安全手套221的人的手的皮肤电导率(或“皮肤电反应”)。随皮肤的湿度水平而变化的皮肤的电导率例如可以用于确定穿戴安全手套221的人的出汗水平。所确定的出汗水平又可以用于识别穿戴安全手套221的人的压力水平。例如，(由安全手套221的GSR传感器226测量)测量到的皮肤的电导率的增加到阈值以上的水平可以用于识别穿戴安全手套221的人正在经历相对高的压力。在一些实施例中，安全手套221的GSR传感器226位于安全手套221周围的离散位置，以感测其上设置安全手套221的手的相应部分的皮肤的电导率。例如，GSR传感器226可位于安全手套221的五个手指中的一些或全部的手掌侧上和/或安全手套221的手掌中。GSR传感器226的这种布置可以使得能够测量穿戴安全手套221的人的手指和手掌的电导率。在一些实施例中，GSR传感器226可位于安全手套221的一部分中，该部分可提供皮肤的电导率的测量，同时保护该部分免受环境条件(诸如撞击或相对高的力)的影响。例如，安全手套221可以仅包括位于安全手套221的小拇指中的GSR传感器226，期望小拇指与其他手指相比将经历相对低水平的撞击和抓握力。
心率传感器228可以被布置成感测和报告穿戴安全手套221的人的心率。在一些实施例中，安全手套221的心率传感器228可以位于手套的邻近穿戴安全手套221的人的手腕的部分中。例如，心率传感器228可以包括位于安全手套221的手腕部分中的光学心率传感器。光学心率传感器可以包括发光二极管(LED)和光学传感器，所述发光二极管被布置成将光照射到穿戴安全手套221的人的手腕中，所述光学传感器测量由人的手腕中的血流散射的光的量。光可以由血流的动态变化(例如由心跳引起的脉搏流)以给定方式散射，并且因此，所测量的光散射的变化可以用于确定穿戴安全手套221的人的心率。在一些实施例中，心率传感器228被布置成保持在穿戴安全手套221的人的皮肤附近或抵靠皮肤，以增强心率的测量。例如，心率传感器228可以包括位于或靠近安全手套221的手腕部分的弹性带236的LED和光学传感器，该弹性带将LED和光学传感器保持在靠近或抵靠穿戴安全手套221的人的手腕的皮肤。
位置传感器230可以感测并报告安全手套221在三维空间中的位置。这样的位置信息可以用于例如确定穿戴安全手套221的人的手相对于人的身体的其他部分的位置和/或移动，所述其他部分诸如人的头部、腰部和脚。在一些实施例中，用于安全手套221的位置传感器230设置在安全手套221的顶侧(与安全手套221的手掌侧相对)上。位置传感器230的这种定位可以帮助保护定位传感器208免受环境条件(例如安全手套221的手掌侧处的撞击和抓握力)的影响。在一些实施例中，用于安全手套221的位置传感器230包括被布置成获取手腕角度的测量的弯曲传感器。手腕角度可以指示手相对于人的前臂的角度的角度。在这样的实施例中，用于安全手套221的位置传感器230可以被设置在人的手腕附近。例如，位置传感器230可以在安全手套221的弹性带236的顶侧上。
定位传感器232可以包括用于确定安全手套221的地理位置的传感器(例如，GPS传感器)。这样的地理位置信息可以用于例如确定穿戴安全手套221的人的地理位置。在一些实施例中，用于安全手套221的定位传感器232设置在安全手套221的顶侧(与安全手套221的手掌侧相对)上。定位传感器232的这种定位可以提供对GPS卫星信号的改进的接收，以及保护定位传感器232免受环境条件(例如安全手套221的手掌侧处的撞击和抓握力)的影响。
无线通信装置234可以包括能够与网络108、工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的无线通信模块。例如，无线通信装置234可以包括能够与网络108通信的相对长距离通信模块、和/或能够与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的相对短距离通信模块。例如，关于相对长距离的通信，无线通信装置234可包括能够经由Wi-Fi通信协议与网络108通信的Wi-Fi启用通信模块。关于相对短距离的通信，无线通信装置234可以包括能够经由蓝牙无线通信协议与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的蓝牙启用通信模块。与网络108的通信可以使得经由安全手套221的传感器收集到的安全数据130能够被传送到工业工厂100的其他实体，诸如ICSS 102。与工厂装置104的通信可以使安全手套221能够直接从附近的工厂装置104接收装置信息和/或充当在附近的工厂装置104和工业工厂100的其他实体(诸如ICSS 102)之间传送数据的中介。无线通信装置234可以位于该对安全手套221的左手套和右手套中的一个或两个中。在一些实施例中，用于安全手套221的无线通信装置234设置在安全手套221的顶侧(与安全手套221的手掌侧相对)上。无线通信装置234的这种定位可以提供无线信号的改进接收，以及保护无线通信装置234免受环境条件(例如在安全手套221的手掌侧的撞击和抓握力)的影响。
在一些实施例中，智能PPE装置106包括智能鞋类装备。例如，智能PPE装置106可以包括安全靴(或鞋)，其包括集成在其中的温度传感器、压力传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。这样的智能安全靴能够感测人110的安全数据130，包括例如人110的个人健康数据132(诸如人110的脚处的体温、施加在人110的脚上的力或由脚施加的力、以及人110的脚位置)以及人110的环境数据134(诸如人110的位置、人110的脚附近的环境温度、以及接近人110的位置的装置的信息)。
图2C是示出根据一个或多个实施例的智能鞋类PPE装置240的图。在所示的实施例中，智能鞋类PPE装置240包括一对安全靴241(描绘了一对靴241的右靴241)，其具有集成在其中的温度传感器242、压力传感器244、位置传感器246、定位传感器248和无线通信装置250。
温度传感器242可以被布置为感测和报告穿戴安全靴241的人的手的体温。在一些实施例中，温度传感器242被布置成接触穿戴安全靴241的人的脚。温度传感器242可以位于该对安全靴241的左靴和右靴中的一个或两个中。在一些实施例中，安全靴的温度传感器242设置在安全靴241的表面上，该表面被布置成接触并支撑位于安全靴241中的脚的下侧，诸如在安全靴241的鞋内底中。温度传感器242的这种布置可以使温度传感器242能够准确地感测穿戴安全靴242的人的脚的底侧的温度，而所感测的温度不受安全靴242周围的环境的温度影响。
压力传感器244可以被布置成感测和报告施加在穿戴安全靴241的人的脚上的力或由脚施加的力。在一些实施例中，压力传感器244被布置成在穿戴安全靴241的人的脚的脚底与支撑表面之间，使得压力传感器244可以测量例如在行走或站立时施加在穿戴安全靴241的人的脚上的力或由脚施加的力。在一些实施例中，压力传感器244被设置在安全靴241的表面上，该表面被布置为接触和支撑位于安全靴241中的脚的下侧，诸如在安全靴241的鞋内底的脚跟部分和/或前脚部分上。在压力传感器244定位在安全靴241的鞋内底的脚跟部分和前脚部分中的情况下，在脚跟部分处的压力传感器244处感测到的力和在前脚部分处的压力传感器244处感测到的力可以被相加以确定由脚和安全靴241支撑的合力，并且一对安全靴241的每个安全靴241的力可以被相加以确定由安全靴241支撑的合力。合力可以指示穿戴该对安全靴241的人的重量，或者由人提升物体、转动阀等引起的反作用力。
位置传感器246可以感测并报告安全靴241在三维空间中的位置。这样的位置信息可以用于例如确定穿戴安全靴241的人的脚相对于人的身体的其他部分的位置和/或移动，所述其他部分诸如人的头部、腰部和手。在一些实施例中，位置传感器246被设置成靠近安全靴241的脚跟或脚踝，诸如在安全靴241的鞋内底的脚跟部分中。位置传感器246的这种定位可以提供感测和报告人的脚踝或脚跟的位置。这样的脚踝或脚跟位置信息可以用于例如确定人的脚和腿相对于人的身体的其他部分的对准。
定位传感器248可以包括用于确定安全靴241的地理位置的传感器(例如，GPS传感器)。这样的地理位置信息可以用于例如确定穿戴安全靴241的人的地理位置。在一些实施例中，用于安全靴241的定位传感器248设置在安全靴241的顶部上(例如，在安全靴241的靴口部分上)。定位传感器248的这种定位可以提供对GPS卫星信号的改进的接收，以及保护定位传感器248免受环境条件(例如作用在安全靴241的脚部上的撞击和其它力)的影响。
无线通信装置250可以包括能够与网络108、工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的无线通信模块。例如，无线通信装置250可以包括能够与网络108通信的相对长距离通信模块、和/或能够与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的相对短距离通信模块。例如，关于相对长距离的通信，无线通信装置250可包括能够经由Wi-Fi通信协议与网络108通信的Wi-Fi启用通信模块。关于相对短距离的通信，无线通信装置250可以包括能够经由蓝牙无线通信协议与工厂装置104和/或由人穿戴的其他PPE装置106通信的蓝牙启用通信模块。与网络108的通信可以使得经由安全靴241的传感器收集到的安全信息的通信能够被传送到工业工厂100的其他实体，诸如ICSS 102。与工厂装置104的通信可以使安全靴241能够直接从附近的工厂装置104接收装置信息和/或充当在附近的工厂装置104和工业工厂100的其他实体(诸如ICSS 102)之间传送数据的中介。无线通信装置250可以位于一对安全靴241的左靴和右靴241中的一个或两个中。在一些实施例中，用于安全靴241的无线通信装置250设置在安全靴241的顶部上(例如，在安全靴241的靴口部分上)。无线通信装置250的这种定位可以提供对GPS卫星信号的改进的接收，以及保护无线通信装置250免受环境条件(例如，作用在安全靴241的脚部上的撞击和其他力)的影响。
在一些实施例中，智能PPE装置106包括智能眼镜式装备。例如，智能PPE装置106可以包括安全眼镜，该安全眼镜包括集成在其中的图像传感器、温度传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。这样的智能安全眼镜可以能够感测人110的安全数据130，包括例如人110的个人健康数据132(诸如人110的头部处的体温、人110的面部特性(诸如眨眼率)和人110的头部位置)以及人110的环境数据134(诸如人110的位置、人110的面部附近的环境温度和与人110的位置接近的装置的信息)。
图2D是示出根据一个或多个实施例的智能眼镜式PPE装置260的图。在示出的实施例中，智能眼镜式PPE装置260包括安全眼镜261，该安全眼镜具有集成在其中的图像传感器262、温度传感器263、位置传感器264、定位传感器266和无线通信装置268。
图像传感器262可以被布置成获取戴有安全眼镜261的人的面部和眼睛的图像。图像可以用于确定人的各种特性，诸如人的眼睛的眨眼率、人的面部表情等。在一些实施例中，图像传感器262可以包括集成到安全眼镜261的镜框或镜片中并且具有指向人的面部的视场的相机，使得图像捕获人的眼睛中的一只或两只的描绘。
温度传感器263可以被布置成感测和报告戴有安全眼镜261的人的头部的体温。在一些实施例中，温度传感器263被布置成接触戴有安全眼镜261的人的头部的侧面。温度传感器263可以位于安全眼镜261的左臂和右臂中的一个或两个上。在一些实施例中，安全眼镜261的温度传感器263被布置成接触人的头部的侧面，例如，在人的太阳穴或耳朵附近。
位置传感器264可以感测并报告安全眼镜261在三维空间中的位置。这样的位置信息可以用于例如确定戴有安全眼镜261的人的头部相对于人的身体的其他部分的位置和/或移动，所述其他部分诸如人的手、腰和脚。在一些实施例中，安全眼镜261的位置传感器264设置在安全眼镜261的左臂和右臂中的一者或两者上。例如，位置传感器264可以设置为靠近臂与安全眼镜261的镜框部分相遇的点。位置传感器264的这种定位可以提供感测和报告人的头部的位置和取向。这样的头部位置信息可以用于例如确定人的头部相对于人的身体的其他部分的对准。
定位传感器266可以包括用于确定安全眼镜261的地理位置的传感器(例如，GPS传感器)。这样的地理位置信息可以用于例如确定戴有安全眼镜261的人的地理位置。在一些实施例中，定位传感器266设置在安全眼镜261的臂上。例如，定位传感器266可以设置为靠近臂与安全眼镜261的镜框部分相遇的点。定位传感器266的这种定位可以提供GPS卫星信号的改进接收。
无线通信装置268可以包括能够与网络108、工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的无线通信模块。例如，无线通信装置268可以包括能够与网络108通信的相对长距离通信模块、和/或能够与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的相对短距离通信模块。例如，关于相对长距离的通信，无线通信装置268可以包括能够经由Wi-Fi通信协议与网络108通信的Wi-Fi启用通信模块。关于相对短距离的通信，无线通信装置268可以包括能够经由蓝牙无线通信协议与工厂装置104和/或由人穿戴的其他PPE装置106通信的蓝牙启用通信模块。与网络108的通信可以使得经由安全眼镜261的传感器收集到的安全信息的通信能够被传送到工业工厂100的其他实体，诸如ICSS 102。与工厂装置104的通信可以使安全眼镜261能够直接从附近的工厂装置104接收装置信息和/或充当在附近的工厂装置104和工业工厂100的其他实体(诸如ICSS 102)之间传送数据的中介。在一些实施例中，无线通信装置268设置在安全眼镜261的臂上。例如，无线通信装置268可以设置为靠近臂与安全眼镜261的镜框部分相遇的点。无线通信装置268的这种定位可以提供无线信号的改进的接收。
在一些实施例中，智能PPE装置106包括智能服装物品。例如，智能PPE装置106可以包括安全带，该安全带包括集成在其中的温度传感器、位置传感器、定位传感器和无线通信装置。这样的智能安全带能够感测人110的安全数据130，包括例如人110的个人健康数据132(诸如人110的腰部处的体温、人110的腰部定位)以及人110的环境数据(诸如人110的位置、人110的腰部附近的环境温度、以及人110的位置附近的装置的信息)。
图2E是示出根据一个或多个实施例的智能服装式PPE装置270的图。在所示的实施例中，智能服装式PPE装置270包括安全带271，其具有集成在其中的温度传感器272、位置传感器274、定位传感器276、无线通信装置278和传感器模块280。
传感器模块280可以包括容纳安全带271的各种传感器的外壳，所述传感器诸如温度传感器272、位置传感器274、定位传感器276和无线通信装置278。传感器模块280可以被定位成使得其位于人的背部的中心处或附近。例如，传感器模块274可以位于沿着安全带271的长度的大约一半处。在一些实施例中，传感器模块274的位置是可调节的。例如，传感器模块274可以沿着带的长度滑动，使得其位置可以被调节。
温度传感器272可以被布置为感测和报告穿戴安全带271的人的腰部处的体温。在一些实施例中，温度传感器272被布置成接触穿戴安全带271的人的腰部。温度传感器272可以位于安全带271的内表面上，该内表面被布置成在人的腰部处或附近邻接人的衣服或皮肤。在一些实施例中，温度传感器271设置在传感器模块280的内表面上，该内表面被布置为在人的腰部处或附近邻接人的皮肤或衣服(例如，接触由人穿戴的裤子的外表面)。
位置传感器274可以感测和报告三维空间中的腰部的位置。这样的位置信息可以用于例如确定穿戴安全带271的人的腰部相对于人的身体的其他部分(诸如人的头部、手和脚)的位置。在一些实施例中，安全带271的位置传感器274设置在人的左臀部和右臀部处或附近。例如，右和左位置传感器274可以分别位于安全带271在人的右臀部和左臀部处或附近的部分上。位置传感器274的这种定位可以提供感测和报告人的臀部的位置和取向。这样的臀部位置信息可以例如用于确定人的臀部相对于人的身体的其他部分的对准和/或移动。在一些实施例中，右和左位置传感器274中的每一个可以包括被布置成获取臀部角度的测量的弯曲传感器。臀部角度可指示大腿相对于人的躯干的角度的角度。
定位传感器276可包括用于确定安全带271的地理位置的传感器(例如，全球定位系统(GPS)传感器)。这样的地理位置信息可以用于例如确定穿戴安全带271的人的地理位置。在一些实施例中，定位传感器276设置在传感器模块280的外壳中。定位传感器266的这种定位可以提供对GPS卫星信号的改进的接收，以及保护定位传感器208免受环境条件(例如撞击、下雨、高温和低温等)的影响。
无线通信装置278可以包括能够与网络108、工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的无线通信模块。例如，无线通信装置278可以包括能够与网络108通信的相对长距离通信模块、和/或能够与工厂装置104和/或其他PPE装置106通信的相对短距离通信模块。例如，关于相对长距离的通信，无线通信装置278可包括能够经由Wi-Fi通信协议与网络108通信的Wi-Fi启用通信模块。关于相对短距离的通信，无线通信装置278可以包括能够经由蓝牙无线通信协议与工厂装置104和/或由人穿戴的其他PPE装置106通信的蓝牙启用通信模块。与网络108的通信可以使得经由安全带271的传感器收集到的安全信息的通信能够被传送到工厂100的其他实体，诸如ICSS 102。与工厂装置104的通信可使安全带271能够直接从附近的工厂装置104接收装置信息和/或充当在附近的工厂装置104和工厂100的其他实体(例如ICSS 102)之间传送数据的中介。在一些实施例中，定位传感器276设置在传感器模块280的外壳中。定位传感器266的这种定位可以提供无线信号的改进接收，以及保护定位传感器208免受环境条件(例如撞击、下雨、高温和低温等)的影响。
图3是示出根据本发明的一个或多个实施例的智能PPE装置106的组件的框图。智能头戴式PPE装置200、智能手戴式PPE装置220、智能鞋类PPE装置240、智能眼镜式PPE装置260和/或智能服装式PPE装置270中的每一者可以具有与图3的智能PPE装置的配置相同或相似的配置。
在一些实施例中，智能PPE装置106包括用于控制智能PPE装置106的操作方面的智能PPE装置控制器(“控制器”)300。例如，控制器300可以提供用于向集成装置分配电力、收集穿戴PPE装置106的人110的安全数据130和/或将收集到的安全数据130发送到ICSS 102。在一些实施例中，装置控制器300包括存储器301、处理器302和输入/输出(I/O)接口304。
存储器301可以包括非易失性存储器(例如，闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))，易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM))，大容量存储存储器(例如，CD-ROM和/或DVD-ROM、硬盘驱动器)等。存储器301可以包括其上存储有程序指令306的非暂时性机器可读存储介质，该程序指令306可由计算机处理器(如，处理器304)执行以进行智能PPE装置106的功能操作(如，方法、例程和/或操作过程)。
处理器302可以是能够执行/运行程序指令的任何合适的处理器。处理器302可以包括中央处理单元(CPU)，该中央处理单元(CPU)执行(例如，智能PPE装置模块308的)程序指令以执行智能PPE装置106的算术、逻辑和输入/输出操作，包括本文描述的那些操作。
I/O接口304可以提供用于将一个或多个I/O装置连接到控制器300的接口。I/O接口可以包括无线通信装置309。无线通信装置309可以包括相对长距离通信模块和/或相对短距离通信模块。例如，对于相对长距离的通信，无线通信装置309可包括能够经由Wi-Fi通信协议与诸如网络108和ICSS 102的外部装置320通信的Wi-Fi启用通信模块。关于相对短距离的通信，无线通信装置309可以包括能够经由蓝牙无线通信协议与工厂装置104、其他PPE装置106和/或集成传感器314通信的蓝牙启用通信模块。无线通信装置309可以包括关于本文描述的相应智能PPE装置106描述的无线通信装置。例如，在智能PPE装置106是智能头戴式PPE装置200的情况下，无线通信装置309可以包括无线通信装置210。
I/O装置可以包括集成I/O组件(例如，按钮、麦克风、扬声器、图形显示器等)310、电源(例如，电池)312、集成传感器314、外部装置320(例如，工厂装置104、其他智能PPE装置106、ICSS 102)等。
集成传感器314可以包括本文描述的相应智能PPE装置106的集成传感器，诸如温度传感器、EEG传感器、压力传感器、GSR传感器、位置传感器、图像传感器、定位传感器、无线通信装置等，其与智能PPE装置106物理地集成。例如，在智能PPE装置106是智能头戴式PPE装置200的情况下，集成传感器314可以包括温度传感器202、EEG传感器204、位置传感器206、定位传感器208，并且I/O接口304可以包括无线通信装置210。集成传感器314和/或外部装置320可以经由有线或无线连接连接到I/O接口304。例如，外部装置320可以经由到网络108的无线连接连接到I/O接口。
智能PPE装置106的处理器302可以被用于从各种集成传感器314收集数据和/或将相应的安全数据130转发到ICSS 102，以用于监测工业工厂100的安全状况。例如，传感器314中的每一个可经由I/O接口304将传感器数据318转发到处理器302，处理器可汇编包括从传感器314接收到的传感器数据318(例如，传感器测量)的安全数据130，并且处理器302可使用无线通信装置309的Wi-Fi通信模块经由与网络108的WiFi连接将安全数据130发送到ICSS 102。
实施例可以包括PPE装置106和集成传感器的各种组合。图4是示出根据一个或多个实施例的由人110穿戴的个人智能PPE系统105的示例实施例的图，其包括PPE装置106和集成传感器的示例组合。在示出的实施例中，智能PPE系统105包括智能头戴式PPE装置200、智能手戴式PPE装置220、智能鞋类PPE装置240、智能眼镜式PPE装置260和智能服装式PPE装置270。智能头戴式PPE装置200包括其中集成有EEG传感器204和无线通信装置210的安全头盔201。智能手戴式PPE装置220包括其中集成有压力传感器224、GSR传感器226、心率传感器228和无线通信装置234的一对安全手套221。智能鞋类PPE装置240包括一对安全靴241，其具有集成在其中的位置传感器246、定位传感器248和无线通信装置250。智能眼镜式PPE装置260包括其中集成有图像传感器262、温度传感器263和无线通信装置268的安全眼镜261。智能服装式PPE装置270包括具有集成在传感器模块280中的位置传感器274和无线通信装置278的安全带271。在一些实施例中，PPE装置106中的每一个可以直接与ICSS 102通信。例如，智能头戴式PPE装置200、智能手戴式PPE装置220、智能鞋类PPE装置240、智能眼镜式PPE装置260和智能服装式PPE装置270中的每一个可以(例如，经由到网络108的WiFi连接)将相应组的安全数据130传送到ICSS 102。在一些实施例中，PPE装置106中的至少一些可以间接地与ICSS 102通信。例如，智能头戴式PPE装置200、智能手戴式PPE装置220、智能鞋类PPE装置240、智能眼镜式PPE装置260中的每一个可以(例如，经由蓝牙无线通信)将其相应组的安全数据130传送到智能服装式PPE装置270，并且智能服装式PPE装置270可以(例如，经由到网络108的WiFi连接)将其一组安全数据130连同从其他PPE装置106接收到的多组安全数据130一起传送到ICSS 102。
在一些实施例中，ICSS 102包括分布在整个工业工厂100中的各种工厂操作系统。例如，再次参考图1，ICSS 102可包括控制室系统150、监督系统152、安全团队系统154、管理系统156和雇员系统158。
在一些实施例中，控制室系统150包括用于监测和控制工业工厂100的操作方面的系统。例如，控制室系统可以包括用于监测和控制工厂装置104的操作的系统。在一些实施例中，控制系统150包括一个或多个控制室终端。控制室终端可以包括与至少关于图6描述的计算机系统1000的计算机系统类似的计算机系统。
在一些实施例中，监督系统152包括用于与负责监督工业工厂100的操作的监督人交互的系统。例如，监督系统152可包括用于向监督人报告工业工厂100的操作和安全状态的系统。在一些实施例中，监督系统152包括可由监督人访问以查看关于工业工厂100的操作和安全状态的信息的监督计算机终端。监督计算机终端可以包括与至少关于图6描述的计算机系统1000类似的计算机系统。
在一些实施例中，安全团队系统154包括用于与负责监督工业工厂100的安全的安全团队的安全人员交互的系统。例如，安全团队系统154可以包括用于向安全团队的一些或所有人员报告工业工厂100的操作和安全状态的系统。在一些实施例中，安全团队系统154包括一个或多个安全团队计算机终端，其可由安全团队的人员访问以查看关于工业工厂100的操作和安全状态的信息。安全团队计算机终端可以包括与至少关于图6描述的计算机系统1000类似的计算机系统。
在一些实施例中，管理系统156包括用于与负责监督工业工厂100的雇员的表现的管理人员交互的系统。例如，管理系统156可以包括用于向工业工厂100的每个管理者报告由该管理者管理的雇员的子集的表现和安全数据的系统。在一些实施例中，管理系统156包括用于每个管理者的管理者计算机终端，该管理者计算机终端可由管理者访问以查看由管理者管理的雇员的子集的表现和安全数据。管理者计算机终端可以包括与至少关于图6描述的计算机系统1000类似的计算机系统。
在一些实施例中，雇员系统158包括用于与工业工厂100的雇员(例如，在工业工厂100中工作的人110中的一个或多个)交互的系统。例如，雇员系统158可以包括用于向雇员报告雇员的表现和安全数据的系统。在一些实施例中，雇员系统158包括用于各个雇员的雇员计算机终端，雇员计算机终端可由雇员访问以查看雇员的表现和安全数据。雇员计算机终端可以包括与至少关于图6描述的计算机系统1000类似的计算机系统，在一些实施例中，用于雇员的雇员系统158可以集成到雇员穿戴的智能PPE系统105中。例如，雇员系统158可以包括集成到智能眼镜260中的平视显示器，以在眼镜260的镜片上显示雇员的安全信息，使得雇员在从事工作任务时可以看到该安全信息。作为另一个示例，雇员系统158可以包括集成到智能头盔221中的扬声器，以便可听见地传达用于雇员的安全信息，使得雇员在从事工作任务时可以听到该信息。
在一些实施例中，ISS 122监测从智能PPE装置106接收到的安全数据130，处理安全数据以评估工业工厂100的安全状态，从而识别任何潜在和实际安全事故，并且如果识别到潜在或实际安全问题，则向ICSS 102的一个或多个实体警告潜在和/或实际安全问题，并且/或者采取行动以减轻潜在和/或实际安全问题。例如，如果ISS 122识别出已经发生少于阈值次数的人110的相对次要安全事故，则ISS 122可以向人110提供指示相对次要安全事故的警报；然而，如果ISS 122识别出已经发生超过阈值次数的相对次要安全事故，则ISS122可以向人和ICSS 102的其他实体(例如，控制室系统、监督人、安全团队和/或人的管理者)提供指示相对次要安全事故的警报。在一些实施例中，如果ISS 122识别到发生了危急安全事故，则ISS 122可以启动响应动作，例如停止工业工厂100的某些操作和/或警告ICSS102的实体(例如，包括人、控制室系统、监督人、安全团队和/或人的管理者)。
图5是示出根据一个或多个实施例的操作工业工厂集成控制和安全系统(ICSS)的方法500的流程图。方法500可以包括监测从PPE装置接收到的安全数据(框502)。在一些实施例中，监测从PPE装置接收到的安全数据包括ISS 122接收从一个或多个智能PPE系统105的一个或多个智能PPE装置106传送到ICSS 102的安全数据130，每个智能PPE装置由位于工业工厂100中的人110穿戴。例如，参考图4的智能PPE系统105的示例实施例，监测从PPE装置106接收到的安全数据130可以包括ISS 122接收由智能头戴式PPE装置200、智能手戴式PPE装置220、智能鞋类PPE装置240、智能眼镜式PPE装置260和智能服装式PPE装置270中的每一个生成的多组安全数据130。
方法500可以包括确定是已经发生了危急(或“红色标志”)安全事故还是已经发生了中等(或“黄色标志”)安全事故(分别为框504和框506)。在一些实施例中，确定是否已经发生安全事故包括ISS 122评估所接收的安全数据130以确定在工业工厂100是否已经发生安全事故。方法500可以包括响应于确定没有发生安全事故(或“白色标志”条件)，继续监测从PPE装置接收到的安全数据(框502)。方法500可以包括响应于确定已经发生安全事故，执行对应的响应(框510和框512)。
在一些实施例中，确定发生了危急安全事故还是发生了中等安全事故还是发生了次要安全事故包括ISS 122评估安全事故的性质和/或频率。例如，危急事故可以被定义为在给定的持续时间内被监测的状况被提升到阈值之上或被提升到阈值的80％之上。因此，例如，如果心率阈值被设置为每分钟200次并且持续时间被设置为10分钟，则ISS 122可以响应于确定安全数据130指示人110的心率高于每分钟200次的阈值心率或者人110的心率高于每分钟160次达至少10分钟而将安全事故标识为危急安全事故。方法500可以包括响应于确定已经发生危急安全事故，执行危急事故响应(框510)。这可以包括例如停止工业工厂100的某些操作和/或警告ICSS 102的实体(例如，包括人、控制室系统、监督人、安全团队和/或人的管理者)。例如，如果ISS 122确定一个或多个雇员正在工业工厂100的一部分中经历健康危机，诸如一个或多个人110经历心率高于每分钟200次的阈值心率，则ISS 122可启动工业工厂100的该部分中的工厂操作的暂停，向控制室系统150的控制室终端发送对应的警报，向监督系统152的监督计算机终端发送对应的警报以呈现给负责监督工业工厂100的操作的监督人，向安全团队系统154的安全团队计算机终端发送对应的警报以呈现给负责监督工业工厂100的安全的安全团队的人员，和/或向与人110的管理者相关联的管理系统156的管理者计算机终端发送对应的警报以呈现给人110的管理者。
中等事故可以被定义为在给定的持续时间内被监测的状况被提升到阈值的50％以上。因此，例如，如果心率阈值被设置为每分钟200次并且持续时间被设置为10分钟，则ISS 122可以响应于确定安全数据130指示人110的心率在至少10分钟内高于每分钟100次而识别出中等安全事故。方法500可以包括响应于确定已经发生中等安全事故，执行中等事故响应(框512)。这可以包括例如警告ICSS 102的某些实体。例如，如果ISS 122确定人110正在经历中等健康问题，例如人110经历心率高于每分钟100次达至少10分钟，则ISS 122可向控制室系统150的控制室终端发送相应的警报，并且(例如，经由人110穿戴的智能PPE系统105和/或与人110相关联的雇员计算机终端)向人110发送相应的警报。
图6是示出根据一个或多个实施例的示例计算机系统(或“系统”)1000的图。系统1000可以包括存储器1004、处理器1006和输入/输出(I/O)接口1008。存储器1004可以包括非易失性存储器(例如，闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))，易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM))和大容量存储存储器(例如，CD-ROM或DVD-ROM、硬盘驱动器)中的一者或多者。存储器1004可以包括其上存储有程序指令1010的非暂时性计算机可读存储介质。程序指令1010可以包括可由计算机处理器(例如，处理器1006)执行以引起所描述的功能操作的程序模块1012，所述功能操作诸如关于ICSS 102、PCS 120、ISS 122和/或智能PPS系统105所描述的那些功能操作。
处理器1006可以是能够执行程序指令的任何合适的处理器。处理器1006可以包括中央处理单元(CPU)，其执行程序指令(例如，(一个或多个)程序模块1012的程序指令)以执行所描述的算术、逻辑和输入/输出操作。处理器1006可以包括一个或多个处理器。I/O接口1008可以提供用于与一个或多个I/O装置1014通信的接口，所述I/O装置诸如传感器、计算机鼠标、键盘、扬声器和显示屏(例如，用于显示图形用户界面(GUI)的电子显示器)。I/O装置1014可以经由有线连接(例如，工业以太网连接)或无线连接(例如，Wi-Fi连接)连接到I/O接口1008。I/O接口1008可以提供用于与诸如其它计算机和网络的一个或多个外部装置1016通信的接口。在一些实施例中，I/O接口1008包括天线和收发器中的一者或两者。在一些实施例中，外部装置1016包括网络108、工厂装置104、智能PPE装置系统105、智能PPE装置106、ICSS 102、PCS 120、ISS 122等中的一者或多者。
鉴于本说明书，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本说明书应被解释为仅是说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实施这些实施例的一般方式。应当理解，这里示出和描述的实施例的形式应当被认为是实施例的示例。元件和材料可以代替本文所说明和描述的那些，部件和过程可以颠倒或省略，并且可以独立地利用实施例的某些特征，所有这些对于受益于实施例的该描述的本领域技术人员来说是显而易见的。在不背离如所附权利要求中描述的实施例的精神和范围的情况下，可以对本文描述的元件进行改变。本文所用的标题仅用于组织目的，而不是用于限制本说明书的范围。
将理解，本文描述的过程和方法是可根据本文描述的技术采用的过程和方法的示例实施例。可以修改这些过程和方法以便于它们的实现和使用的变化。可以改变过程和方法的顺序以及其中提供的操作，并且可以对各种元件进行添加、重新排序、组合、省略、修改等。过程和方法的部分可以在软件、硬件或其组合中实现。过程和方法的部分中的一些或全部可由本文描述的处理器/模块/应用中的一者或多者来实现。
如本申请通篇所使用的，词语“可以”是在许可的意义上(即，意味着具有可能性)而不是在强制的意义上(即，意味着必须)使用的。词语“包括(include、including和includes)”表示包括但不限于。如本申请通篇所使用的，单数形式“一个(a、an)”和“该(the)”包括复数指代，除非内容清楚地另外指出。因此，例如，提及“一个元件”可以包括两个或更多个元件的组合。如贯穿本申请所使用的，短语“基于”不将相关联的操作限制为仅基于特定项。因此，例如，“基于”数据A的处理可以包括至少部分基于数据A和至少部分基于数据B的处理，除非内容清楚地另外指出。如贯穿本申请所使用的，术语“来自”不将关联操作限制为直接来自。因此，例如，接收“来自”实体的项目可以包括直接从实体或间接从实体(例如，经由中间实体)接收项目。除非另外特别说明，否则如从论述中显而易见，应了解，在整个本说明书论述中，利用例如“处理”、“计算(computing、calculating)”、“确定”等术语指代例如专用计算机或类似专用电子处理/计算装置等特定设备的动作或过程。在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子处理/计算装置能够操纵或变换信号，该信号通常表示为专用计算机或类似的专用电子处理/计算装置的存储器、寄存器或其他信息存储装置、传输装置或显示装置内的物理、电子或磁量。

Claims (21)

1.一种工业工厂系统，包括：
工业安全系统(ISS)，其被配置为监测工业工厂的安全状态；以及
一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统，所述一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统被配置为由位于所述工业工厂中的人员穿戴，其中，所述智能PPE系统中的每个包括一个或多个智能PPE装置，所述一个或多个智能PPE装置被配置为感测穿戴所述智能PPE系统的人的个人特性和环境特性，并且其中，所述智能PPE系统中的每个被配置为将与穿戴所述智能PPE系统的所述人的由所述智能PPE系统的所述一个或多个智能PPE装置感测到的所述个人特性和环境特性相对应的安全数据发送到所述工业安全系统，并且
其中，所述ISS被配置为：
从所述一个或多个智能PPE系统收集所述安全数据；
基于所收集的安全数据来确定是否已经发生安全事故；以及
响应于确定已经发生安全事故，执行对所述安全事故的响应。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个智能PPE装置包括以下中的一者或多者：智能头戴式PPE装置、智能手戴式PPE装置、智能鞋类PPE装置、智能眼镜式PPE装置、和智能服装装置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述智能头戴式PPE装置包括智能安全头盔。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中，所述智能手戴式PPE装置包括智能安全手套。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中，所述智能鞋类PPE装置包括智能安全靴。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，所述智能眼镜式PPE装置包括智能安全眼镜。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的系统，其中，所述智能服装式PPE装置包括智能安全带。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述安全事故包括危急安全事故，并且其中，对所述安全事故的所述响应包括暂停所述工业工厂的操作并向所述工业工厂系统的实体报警。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述安全事故包括中等安全事故，并且其中，对所述安全事故的所述响应包括向所述工业工厂系统的实体报警。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括耦接到工厂装置的智能装置，其中，所述智能装置被配置为将指示所述工厂装置的特性的环境数据发送到由位于所述工业工厂中的人穿戴的智能PPE系统，其中，所述智能PPE系统包括EEG传感器，并且被配置为通过所述EEG传感器将指示所述工厂装置的所述特性的所述环境数据传送给所述人。
11.一种操作工业工厂的方法，包括：
由位于工业工厂中的人员穿戴的一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统感测所述人员的个人特性和环境特性，其中，所述一个或多个智能PPE系统中的每个由位于所述工业工厂中的人穿戴，其中，所述智能PPE系统中的每个包括感测穿戴所述智能PPE系统的所述人的个人特性和环境特性的一个或多个智能PPE装置，并且其中，所述人员的所述个人特性和环境特性包括由所述一个或多个智能PPE系统的所述一个或多个智能PPE装置感测到的所述个人特性和环境特性；
由所述一个或多个PPE系统发送与所述人员的所述个人特性和环境特性相对应的安全数据；以及
由工业安全系统(ISS)监测所述工业工厂的安全状态，包括：
从所述一个或多个智能PPE系统收集所述安全数据；
基于所收集的安全数据来确定是否已经发生安全事故；以及
响应于确定已经发生安全事故，执行对所述安全事故的响应。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一个或多个智能PPE装置包括以下中的一者或多者：智能头戴式PPE装置、智能手戴式PPE装置、智能鞋类PPE装置、智能眼镜式PPE装置、和智能服装装置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述智能头戴式PPE装置包括智能安全头盔。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中，所述智能手戴式PPE装置包括智能安全手套。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述智能鞋类PPE装置包括智能安全靴。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，所述智能眼镜式PPE装置包括智能安全眼镜。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，所述智能服装式PPE装置包括智能安全带。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中，所述安全事故包括危急安全事故，并且其中，对所述安全事故的所述响应包括暂停所述工业工厂的操作并向所述工业工厂系统的实体报警。
19.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中，所述安全事故包括中等安全事故，并且其中，对所述安全事故的所述响应包括向所述工业工厂系统的实体报警。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，还包括由位于所述工业工厂中的人穿戴的智能PPE系统从耦接到工厂装置的智能装置接收指示所述工厂装置的特性的环境数据，并且所述智能PPE系统将指示所述工厂装置的所述特性的所述环境数据通过所述智能PPE系统的EEG传感器传送给所述人。
21.一种非暂时性计算机可读介质，包括存储在其上的程序指令，所述程序指令可由处理器执行以引起用于操作工业工厂的以下操作：
由位于工业工厂中的人员穿戴的一个或多个智能个人防护装备(PPE)系统感测所述人员的个人特性和环境特性，其中，所述一个或多个智能PPE系统中的每个由位于所述工业工厂中的人穿戴，其中，所述智能PPE系统中的每个包括感测穿戴所述智能PPE系统的所述人员的个人特性和环境特性的一个或多个智能PPE装置，并且其中，所述人员的所述个人特性和环境特性包括由所述一个或多个智能PPE系统的所述一个或多个智能PPE装置感测到的所述个人特性和环境特性；
由所述一个或多个PPE系统发送与所述人员的所述个人特性和环境特性相对应的安全数据；以及
由工业安全系统(ISS)监测所述工业工厂的安全状态，包括：
从所述一个或多个智能PPE系统收集所述安全数据；
基于所收集的安全数据来确定是否已经发生安全事故；以及
响应于确定已经发生安全事故，执行对所述安全事故的响应。
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