CN116508079A - 用于检测接近度事件的个人防护装备系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种个人防护装备设备。该个人防护装备设备包括处理器和存储器，并且该处理器被配置为：向其他个人防护装备设备传输通告信号；当该个人防护装备设备和该其他个人防护设备彼此交互时，从该其他个人防护装备设备接收通告信号；基于接收到的信号的强度来确定接收信号强度中的一个接收信号强度高于预定阈值；标识与高于所述预定阈值的所述接收到的信号相关联的另一个个人防护装备设备；将所述个人防护装备设备和与高于所述预定阈值的所述接收到的信号相关联的所述另一个个人防护装备设备之间的交互标识为接近度事件；并将该接近度事件存储在该存储器中。

Description

用于检测接近度事件的个人防护装备系统和方法

背景技术

技术领域整体涉及计算机实现的个人防护装备(PPE)监测系统，并且更具体地涉及一种智能PPE设备，该智能PPE设备被配置为监测用户生物测定(诸如脉搏和温度)以检测PPE的移除以及与装备用户的健康和安全相关的其他状态条件。

存在多种不同类型的个人防护装备(PPE)，并且其可被许多医疗保健业、工业、公用事业和商业的工人所需要，以在执行工作的危险环境中提供一定程度的保护以免受已知风险的影响。当与限定特定环境或此类环境中的特定任务以及它们的正确使用所需的PPE的特定物品(例如，防护服、面罩、手套等)的适当并且详细的安全协议一起使用时，可能期望地实现在其他危险环境中的增强的工人安全性。

然而，在有效地监督在危险环境中的人员对PPE的正确使用方面仍然存在挑战。虽然认真并且训练有素的工人将遵循PPE协议，但是可预期偶尔的粗心和错误，这具有潜在严重的后果。而且，工人的个人健康可能导致某些工人的粗心和错误。在一些情况下，个人健康可以是适当的安全协议的一部分，以阻止不健康的雇员执行某些任务。生病的工人可能缺乏与健康的工人相同的注意力或遭受在执行危险任务时通常不存在的干扰，但是在某种程度上，工人的个人健康完全是主观的，并且工人可能没有意识到健康问题或可能高估了他们克服此类问题的能力。因此，从安全角度看，实现健康的劳动力和对可应用PPE协议的遵从是一个持续关注的问题，并且有意或无意地违反PPE协议而损害期望安全协议可能常常难以在执行不同任务的不同区域中的多个工人中进行检测。

存在至少一些计算机实现的监测系统以用于监测工人的健康和安全，但是许多此类系统缺乏检测以下项的能力：特定PPE遵从问题、接近度问题以及与组中的特定个体相关联的健康问题。同样，至少一些已知的PPE监测系统缺乏检测以下项的能力：工人移除PPE、工作时间期间疾病的潜在发作以及与工人的健康和安全相关的其他状态事件(诸如，例如，在工作时间期间和当工人穿着PPE时发生的跌倒和其他事故)。因此需要改进。

附图说明

参考以下附图描述非限制性和非穷举性实施方案，其中除非另外指明，否则类似的附图标记在各个视图中指代类似的部分。

图1是根据本公开的示例性实施方案的PPE监测系统架构的示意图。

图2是示出图1的系统的部件之间的数据流的流程图。

图3是示出用于确定图1所示的PPE监测系统的PPE设备之间的接近度事件的示例性过程的流程图。

图4是可在图1所示的PPE监测系统中使用的客户端计算设备的示意图。

图5是可在图1所示的PPE监测系统中使用的服务器计算设备的示意图。

具体实施方式

为了在最大程度上理解下文所述的发明构思，下文阐述了对现有技术和与个人健康和PPE遵从有关的某些长期存在的问题的讨论，然后是解决本领域中长期存在的问题的系统和方法。

在某些行业中，无法避免至少一些工人暴露于危险或潜在危险的工作条件，这是一个客观存在的现实。作为一个示例，电气行业的工人，更具体地是在电力系统中和周围工作的工人，必须接受在适当使用PPE方面的培训，以减轻他们可能面临的电气危险。

除了与电击和触电相关联的危险之外，电弧闪烁事故尤其值得关注。当安装、维修和维护电气系统时，可能会经历电弧，或者两个或更多个分离的通电导体之间的电流。电弧可由电气故障情况引起，并且会在几分之一秒内在电弧点处释放大量集中的辐射能量，从而导致高温，这可能会灼伤暴露于高温的人。另外，电弧情况可能会产生足以将附近工人击倒的压力爆炸，并且爆炸可能会生成弹片。

电力系统中的电弧可能会在无法可靠预测的各种场景下突然出现。例如，电气系统中使用的部件(包括但不限于互连电气部件和装备的电缆)的绝缘故障可能会促成电弧，以及绝缘表面上灰尘、杂质和腐蚀的积聚。在操作断路器期间、在更换保险丝期间以及在关闭故障线路上的电连接期间生成的火花也可产生电弧。由啮齿动物和害虫侵扰对部件和装备造成的损坏可能会导致电弧情况。最后，电弧可能是人为错误的不可预测的场景的结果，诸如将工具掉落到通电导体上、与通电部件或装备偶然或意外接触以及工作程序不当或错误地遵循完成任务的程序。

因此，已经开发出足够或足以向人提供至少最低水平的防护以免受潜在电气危险(例如电击、电弧闪烁和电弧冲击)的影响的针对几乎整个人体的PPE。穿戴此类个人防护装备的人可能会受到合理地保护，以免与通电导体和潜在危险的电弧闪烁事故意外接触，并且如果发生此类电弧闪烁事故，则此类PPE可避免或减少严重伤害的可能性。PPE物品的示例可包括安全帽、护面罩、阻燃护颈器、护耳器、Nomex^TM套装、具有皮革保护器的绝缘橡胶手套和绝缘皮革鞋类。也可提供绝缘工具以完成某些任务。此类个人防护装备可由各种材料制成，以提供隔热防护等等，以防止在高温电弧情况期间对人类肉体造成的严重烧伤，并且在将发生电弧情况的情况下减轻压力爆炸和弹片以避免对工人的头部和躯干造成危及生命的伤口。不同等级的PPE可用于防范所呈现的不同程度的风险。例如，在需要在通电电路条件下更换电保险丝的情况下，与电气额定值较低的保险丝相比，电气额定值较高的保险丝可能造成更大的风险，并且例如与更换一个保险丝相比可能需要不同数量或类型的个人防护装备以用于更换另一个保险丝。

对于其他类型的危险环境，诸如炼油厂、石化厂、粮仓、废水和/或处理设施或其他工业设施(在其中的周围环境中可能存在持续或不稳定的条件，并且可能存在增加的火灾或爆炸风险和/或在腐蚀性化学品和物质下的潜在暴露)，存在类似的考虑因素，使类似的PEE物品可供使用。可使用各种不同等级的PPE，这些等级可与被设计用于电气危险的PPE的等级类似或不同，以应对不同情况所造成的不同风险。

在医疗保健环境中，PPE物品已经用于保护医生和护士在治疗患者时的安全，这些患者具有在执行某些程序时，会给医疗保健提供者呈现健康风险的条件。不同等级的PPE可用于应对由不同的医疗保健程序造成的不同风险。医护人员、紧急医疗技术人员(EMT)、法律执行办事处、消防员和其他紧急响应人员以及军事人员也具有PPE物品和协议，以用于响应某些情况。

只要有需要，PPE物品都服从定义它们的使用的适当并且详细的安全协议。此类协议可详述某些环境或此类环境中的某些任务所需的PPE的特定物品(例如，防护服、面罩、手套等)、用于在多个等级可用的情况下获得适当等级的PPE的过程、何时需要穿戴此类PPE物品的过程、必须如何佩戴和使用此类PPE物品的过程以及应当如何移除和清洁PPE以供后续使用的过程。然而，在有效监督在危险环境中的人员对PPE的正确使用方面存在许多实际挑战。认真并且训练有素的工人将尽责地遵循PPE协议，但是偶尔的误解、粗心和错误仍然可能发生，这具有潜在严重的后果。因此，确保遵从或检测到不遵从可应用PPE协议是一个持续关注的问题。

例如，工人可具有访问正确的PPE物品的权限以减轻安全风险，但是仍然可能以不遵从的并且因此有风险的方式不适当地使用PPE物品。例如，就面罩而言，用户可能在危险地点中暂时移除他或她的面罩，并且在这样做时呈现很大风险，但不一定意识到此风险，或忘记将面罩放置于程序的所需点处。为了允许设施管理的监督者采取主动步骤，诸如对违反PPE协议的受影响的工人的训导或附加训练，此类事件是非常难以检测的。同样，就能够在远离人的面部的“向上”位置或覆盖人的面部的“向下”位置中选择性地操作的可定位面罩而言，当执行危险任务时，面罩可能无意地处于错误位置(即，向上而不是向下)，从而再次在工人不一定意识到风险的情况下呈现该风险。此类事件也倾向于非常难以检测，因此管理通常缺乏采取适当动作来解决有关遵从问题的机会，特别是对于单独执行任务的工人。

虽然用于一些程序的协议需要一组人一起执行任务，使得任何PPE不遵从可被另一工人目睹并且报告，但是这并不总是可靠的保护措施。不同工人可从使遵从评估变得主观而不是客观的各种观点来解决遵从问题。某些工人可能不愿意报告，或可能未能认识或理解违规实际上已经发生。在更罕见的情况下，一个工人或一组工人可能会故意忽视他们没有理解到的协议的各方面。

除非可靠并且始终检测到，否则PPE协议的有意或无意违反可无限期地发生，从而破坏重要的安全考虑因素的威信，并且在执行不同任务的不同区域中的许多工人中，监督PPE遵从和检测不遵从的挑战倍增。在工业领域中存在一些智能计算机实现的监测系统，该智能计算机实现的监测系统智能地将传感器并入PPE物品中以创建对工人组中的工人安全的更大程度的态势感知，但是这种类型的已知系统通常缺乏对评估上述类型的特定PPE遵从问题的关注。

全球“COVID-19”大流行病的出现已经引发了对在环境中的正确使用PPE和遵从PPE协议的新关注和需求，这些环境在COVID-19之前，通常不被认为是“危险的”(以表明了对PPE的先前需要的方式)。此类环境包括与常规定义的危险隔离的工业设施和医疗保健设施的区域，以及先前未被认为存在高风险场景的医疗保健设施、小学、初中、高中、学院和大学、所有类型的办公室和企业、商店和零售场所、餐饮场所、教堂和娱乐场所等区域。因此，理想的PPE物品在这些环境中大量存在，但是仍然以难以预测或控制的方式被不适当或不遵从地使用。

在COVID-19时代，个人健康是确保病毒不会传播给附近的人的重要考虑因素。一般来讲，强烈建议具有COVID-19症状的人不要与其他人互动，但是在一些情况下，一个人可能会在不一定意识到症状的情况下具有该症状。在进入一个区域时进行温度检查有时作为用于个人进入存在其他人的空间的筛选目的的粗效过滤器来进行，但是此类温度检查在重要方面受到限制。在进入时通过温度检查的人可能在进行温度检查之后出现发烧或其他症状。在某些情况中，COVID-19疾病或其他疾病可能快速发展并且可能突然对人造成严重损害，因此对症状的早期检测可为重要的，但是遗憾的是较罕见。当使人虚弱的疾病或健康状况发生时，这些考虑因素对于碰巧在常规危险的环境中工作的人来说可以是特别重要的。现有的COVID-19协议和电子工具通常在本质上为反应性的，而不是在此类方面为主动的。

保持社交距离和戴口罩是另一个重要的考虑因素，以解决由其他可能具有COVID-19病毒或其他疾病的人造成的风险，这些病毒和疾病可被传染性地传播或传递给其他人。面罩可满足口罩要求的需要，但是出于以上原因容易被误用，从而可能破坏所需的病毒防护。已经出现了接近度感应和接触追踪技术来监测社交距离方面，并且收集可能有助于维持疾病爆发的信息，但对于某些危险的环境，接近度感应和接触者追踪技术在一些方面是不利的。例如，在禁止使用智能电话的环境中，基于智能电话的接触者追踪应用程序毫无帮助。已知的接触者追踪应用程序也独立于PPE系统运行，并且缺乏以主动方式评估健康的能力。

出于以上原因，需要有效的PPE监测系统来更智能地解决对协议的PPE遵从，这些协议与COVID-19相关并且与非COVID-19相关，但仍涉及不同程度的重要健康和PPE遵从问题。

本文描述了示例性的基于处理器的传感器系统，其包括可穿戴个人防护装备设备中的嵌入式传感器技术。传感器的组合设置于由待监测的不同人穿戴的智能可穿戴PPE物品中。智能可穿戴PPE物品被配置为在穿戴智能PPE物品的人群中彼此连接和通信，并且还连接到远程集中式系统，该远程集中式系统以客观并且可靠的方式聚集数据以供审阅、分析和监督或个人健康和PPE遵从问题，从而允许对人群中的健康和安全风险的主动管理。

设置于每个智能可穿戴PPE物品中的传感器的组合可组合地操作以提供信号输入，该信号输入可被处理和分析以共同地评估穿戴每个智能PPE物品的人的健康和物理位置和/或取向；感测穿戴智能PPE物品的每个人与穿戴智能PPE物品的另一个人的接近度；评估每个穿戴者对PPE物品的遵从使用；向穿戴智能PPE物品的人提供感测到的参数的反馈指示器；记录接触者追踪信息；以及将数据和信息输出到可由监督者经由信息仪表板显示器访问的远程设备。例如，仪表板显示器可显示记录的接近度事件，其中穿戴PPE的一个或多个人进入彼此的特定距离内。监督者可采取主动步骤来快速并且主动地对检测到的问题作出响应，以使呈现给穿戴智能PPE物品的人群的风险最小化。

在设想的示例中，根据本公开的智能可穿戴PPE物品可以配备有面罩的头带的形式提供，尽管根据需要，除了具有类似智能特征的头带和面罩之外或代替具有类似智能特征的头带和面罩，同样可提供其他可穿戴PPE物品。头带包括容纳一个或多个传感器组件的口袋或容器，这些传感器组件各自包括处理器，该处理器从一组生物测定传感器(诸如血氧测定传感器、惯性测量单元和温度传感器)接收输入以评估穿戴头带和面罩的人的健康方面。传感器可战略性地位于头带上或面罩上靠近用户的头部的特定部分的不同部位以监测卫生与健康参数，并且包括传感器的头带被制造成重量轻并且尺寸可调节为以舒适的方式适应多种不同用户。导线管理特征等可内置到头带结构中，从而允许传感器互连。

当穿戴头带和面罩时，借助于位于穿戴者的头部附近的生物测定传感器组，传感器可检测穿戴者的健康和COVID-19的发作或其他健康相关症状(例如，发烧或呼吸短促)以及可能对其他人呈现风险或影响人成功完成危险任务的能力的其他健康损害。生物测定传感器组还可用于确定健康方面，诸如穿戴头带和面罩的人是否已经晕厥或已经跌倒并且需要帮助；以及PPE遵从方面，诸如人是否已经移除头带或面罩或以不恰当的方式使用它们而使期望的安全目标失败。同样，在至少一些实施方案中，可诸如响应于由PPE的移除引起或导致的生物测定数据的变化(例如，温度变化、血氧水平变化等)而检测PPE的移除。输出信号可由处理器生成以经由例如可由穿戴者或其他附近的人观察到的LED灯的激活向检测到的健康状况提供反馈信号。此类灯的激活可提供个人健康问题和可能的风险的通知，否则这些风险将不会被穿戴智能PPE物品的人检测到。在一些情况下，健康信息和检测到的事件可由一些实施方案的处理器以确保所收集的数据中的个人匿名的方式记录和存储，并且可将此类信息传送到远程系统以用于系统归档、分析和报告目的。

而且，在设想的示例中，头带和面罩包括呈蓝牙收发器的形式的低功率通信设备，该低功率通信设备可与可穿戴PPE物品中的其他蓝牙收发器通信。基于蓝牙收发器的接收信号强度指示(RSSI)考虑因素，可确定穿戴智能PPE物品的人之间的距离。基于此类RSSI考虑因素，当确定人的距离小于预定量(例如，六英尺)时，可由每个PPE物品中的处理器生成输出信号，以提供反馈信号来向每个人警告他们可快速纠正的接近度违规。接近度违规信息或“接近度事件”可由每个处理器记录以在需要时提供有效接触者追踪。

本文所述的传感器和监测系统可同样适用于上文列出的任何区域，或存在类似问题或关注的其他区域和/或常规区域，其中这些其他区域仅由于需要强制使用PPE的COVID-19问题或其他大流行病或流行病爆发，而以非常规方式被视为是危险的，这些常规区域由于风险，诸如电击、爆炸、冲击、火灾、爆破、化学烧伤和各种不期望的在潜在有害元素下的暴露，而以常规方式被视为是危险的。

图1是PPE监测系统100的示例性架构的示意图。如图所示，系统100包括与智能个人防护装备(PPE)设备104、数据库106、网关108和服务模块112通信的远程服务器102。在例示的实施方案中，示出了一个远程服务器102。然而，在其他实施方案中，存在通信地耦接在一起的多个远程服务器102(例如，在雾计算或“微云计算”环境中)。此外，在例示的实施方案中，示出了两个PPE设备104。然而，在其他实施方案中，系统100包括多个PPE设备104。

在示例性实施方案中，每个PPE设备104由被监测的不同的人或“用户”穿戴。PPE设备104可包括头带和面罩设备、口罩、套装或具有类似益处的任何其他合适的PPE或其他类型的可穿戴物品。在一些实施方案中，PPE设备104(例如，包括传感器模块116的传感器122-130)可被封装在壳体中并且被配置为被夹持、附接或以其他方式耦接到用户的成衣制品，包括PPE物品，诸如套装、头带和/或面罩。例如，PPE设备104可被夹持或附接到衬衫、裤子、面罩等。类似地，在至少一些实施方案中，PPE设备104可被附接到系索和/或类似设备(诸如易拉扣)，并且穿戴在用户的身上。

每个PPE设备104包括在图1中被示出为“计算设备”114的基于处理器的控制元件。如本文所用，术语“基于处理器”可以是指计算机、处理器、微处理器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器、精简指令集(RISC)电路、专用集成电路和其他可编程电路、逻辑电路、它们的等效物以及能够执行下文描述的功能的任何其他电路或处理器。以上示例仅为示例性的，因此不旨在以任何方式限制术语“基于处理器的设备”的定义和/或含义。

在例示的示例中，每个PPE设备104中的基于处理器的控制在微型计算机或其他处理器114以及存储器中实现，该存储器存储可执行指令、命令和控制算法以及如下所述的以令人满意的方式操作系统所需的其他数据和信息。基于处理器的设备的存储器可以是例如随机存取存储器(RAM)，尽管可与RAM存储器一起使用其他形式的存储器，包括但不限于闪存存储器(FLASH)、可编程只读存储器(PROM)和电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。计算设备114由板载电源(诸如每个PPE设备104中的电池)供电，该板载电源在一些实施方案中可以是可再充电的。

每个计算设备114从传感器模块116的传感器接收信号输入。例如，传感器模块116的传感器可包括陀螺仪122、体温传感器124、加速度计126、环境温度传感器128和脉搏血氧计传感器130，当PPE设备104被穿戴时，它们各自监测穿戴者的各种环境、生理和/或物理参数。如本文所用，生理和其他健康相关参数在一些情况下通常可被称为“生物测定”数据、生物测定参数或简称为生物测定。

脉搏血氧计传感器130被配置为监测通常称为SpO2的血氧饱和度水平，其中“S”指示饱和度，p指示脉搏，并且O2指示氧。设想的示例中的传感器130是已知的光学传感器设备，该光学传感器设备提供Sp02测量值，通常表示为百分比，其指示人呼吸的有效程度以及血液在整个身体中输送的良好程度。正常、健康的成人的平均SpO2读数为96％。计算设备可相应地监测传感器模块116的传感器并且将它们的输出与预定阈值进行比较(例如，以评估人在SpO2方面的健康)。

陀螺仪122和加速度计126可包括传感器设备，该传感器设备测量包含PPE设备104的PPE物品的移动。由于传感器模块114在可穿戴PPE物品中，因此每个传感器模块114的传感器122-130又在PPE物品被穿戴时测量人的移动。因此，每个PPE设备104包括一组传感器元件，诸如测量速度和加速度的加速度计、测量旋转和旋转速率的陀螺仪和/或建立移动的定向航向的磁力计。从传感器模块116接收此类测量值的计算设备114因此可智能地追踪PPE物品的位置和移动(以及人的对应移动)并且查找可能需要生成警示和通知的意外测量值。例如，测量值可反映短暂但突然并且意外的加速度，其可指示工人的跌倒或丧失意识、指示具有可能损伤的事故的冲击或爆炸、出乎意料地跑动并且可能遇难或对紧急事件作出响应的工人或其他基于健康的事件。

还可有利地评估传感器模块114的测量值以检测PPE遵从问题，诸如，如果工人以未经授权的方式移除可穿戴PPE物品并且放下该物品，则意外地缺乏移动。还可校准测量值以检测对应于PPE移动和相对于穿戴PPE的人的位置的某些签名。例如，与面罩相关联的PPE设备104可被处于“向上”或“向下”位置的相应计算设备114识别，并且因此可智能地确定面罩是向上还是向下以及该面罩何时从向上改变为向下，反之亦然。PPE设备104还可促进对未授权地点中的人的检测以及可以其他方式尚未经检测的其他感兴趣事件。

体温传感器124可包括任何已知的温度传感器，诸如红外热电堆，该温度传感器测量穿戴PPE物品的人的体温。同样，环境温度传感器128可包括适用于测量靠近给定PPE设备104的用户的用户附近的环境温度的任何温度传感器。

可为计算设备114设置预定限制以测量体温和/或环境温度并且确认例如人具有在预期温度范围内的正常温度、高于正常温度范围的对应于疾病的升高的温度(例如，发烧)或未能记录对应于其中人没有穿戴PPE物品的遵从事件的预期温度。当应用于面罩时，温度传感器124还可帮助确定面罩是处于向上位置还是处于向下位置。通常预期向上位置将根本不能测量穿戴者的体温，而向下位置将有助于体温测量。

组合起来，传感器122-130以复杂的方式提供对个人健康和PPE遵从监测的无缝评估。传感器122-130在反馈信号中提供一些冗余，这些反馈信号组合起来可以确证方式用于智能地确认检测事件或标识错误状况。例如，当传感器130指示正常Sp02测量值时，传感器122和126指示正常的预期移动和位置，并且当传感器124和128指示预期温度时，它们提供包括传感器的PPE物品实际上正被人穿戴的三个不同参考点。同样，当传感器130指示没有Sp02测量值时，传感器122和126指示没有预期的移动和位置，并且当传感器124和128指示没有预期的温度时，它们提供包括传感器的PPE物品实际上没有正被穿戴的三个不同参考点。

作为另一示例，当传感器130指示正常Sp02测量值时，传感器122和/或126指示正常的预期移动和位置，并且当传感器124未能测量体温时，可推断面罩处于远离用户面部的向上位置。在这种情况下，其他传感器可指示PPE物品正被穿戴，或换句话说，其他传感器可以不指示PPE未正被穿戴。对于不具有位置向上/向下能力的面罩，相同传感器输出将指示温度传感器中的错误状况。

在某些实施方案中，传感器模块116的传感器可由计算设备114以周期性间隔接通和切断，以在具有降低的能量消耗和更长的电池寿命的情况下随着时间推移接收测量值。在另一个实施方案中，如果需要，传感器模块116的传感器中的一个或多个传感器可连续操作，但是具有增加的能量消耗和更短的电池寿命。

在示出的示例中，每个PPE设备104还包括被配置用于经由已知的蓝牙标准和协议彼此进行短程无线通信的通信平台118和/或通信模块120，诸如收发器。此类蓝牙收发器连续地寻求与另一蓝牙设备通信，并且因此每当通信模块120在另一通信模块120的信号范围内时，两个设备可经由向每个设备提供的唯一ID来彼此识别。通信模块120是相对较低功率的设备并且促进更长的电池寿命，尽管非蓝牙收发器和除蓝牙协议之外的通信协议在其他实施方案中是可能的。

通信模块120还允许评估PPE遵从的各方面。每个通信模块120的ID可与其所嵌入的PPE物品的类型或等级相关。例如，如果第一通信模块120对应于与第一和较低级别或风险对应的1级类型的PPE物品，如果其检测到来自对应于与高得多级别的风险对应的3级类型的PPE物品的收发器另一通信模块120的信号，则可推断这些人中的一个人针对这些人所驻留的区域具有不适当的类型/级别的PPE。在这样的场景中，可由相应计算设备114生成通知或警示。这种情况还可对应于未授权地点中的人，并且可再次生成通知或警示。

通信模块120还可允许对各自穿戴相应PPE物品的两个人的接近度感测。通常，在蓝牙接收器操作时，它们测量接收信号强度指示符(RSSI)水平。一般来讲，通信模块120彼此越靠近，它们之间的RSSI越强，并且随着它们之间的距离增加，RSSI水平将变得越弱。在设备的校准中，RSSI水平可以是两个人的接近度的良好指示符。如果RSSI水平低于特定极限，则可推断两个人之间的至少预定量的距离，但是在RSSI水平接近或超过预定极限时，可推断两个人彼此太近。可确定RSSI极限以评估6英尺接近度极限来实现期望距离，从而减少COVID-19的可能传播。然而，更高和更低的接近度极限和设置是可能的，以满足特定需要并且实现特定目标。

如果检测到接近度违规(即，基于相应通信模块120的RSSI值，两个人彼此太近)，则数据和信息可由处理器记录以用于接触者追踪目的。出于接触者追踪目的，每个收发器的唯一ID可与特定个体相关，以管理被监测的地点中的可能的疾病爆发或流行病爆发。

还可提供反馈指示器以供穿戴PPE物品的人使用。在设想的实施方案中，反馈指示器可以是一个或多个照度元件，该照度元件可操作以发射不同颜色的光(例如，红/绿/蓝(RGB)发光二极管(LED))，或经由各自分别提供单一颜色的不同照明元件，该不同照明元件被选择性地照亮以实现对穿戴PPE物品的人的期望颜色编码通知。在简单示例中，发射的红色可指示接近度违规或提供可能不健康的人的警告，而绿光指示正在保持适当的距离或遇到的人是健康的。在另外的和/或另选的实施方案中，可提供附加反馈元件(诸如音频元件或触觉元件)以向人通知或警示检测到的问题。反馈指示器可定位在PPE物品上的任何部位，它们可通过视觉、声音或触感来识别，以便相应地做出响应。

应当理解，可提供附加传感器以满足某些最终用途和应用的需要。例如，可提供电磁场检测器以帮助电气工人。电磁场检测器可感测由导体中的电流流动所感应的磁场的存在，并且因此可帮助工人知道在进行维护或服务程序时电力系统中的部件或机器是“带电的”还是通电的。也可提供外部温度传感器和其他环境传感器以帮助工人评估采取任何特定动作的风险。

如图1中进一步示出的，蓝牙网关设备108在PPE设备104的信号范围内以从PPE设备104收集传感器数据和信息以及任何请求或通知数据。然后，蓝牙网关设备108将所收集的数据和信息发送到远程定位的计算机服务器和/或在数据库106中存储信息的数据库106。在各种实施方案中，如本文别处所述，网关108可包括合并处理、控制和存储资源的多个连接的计算设备，这些计算设备又可与云环境通信。因此，如本文所用，在一些情况下，网关108和/或PPE设备104可被称为“边缘”或“微云计算”设备。

PPE设备104与网关108之间的通信可通过任何合适的无线技术(诸如蓝牙或Wi-Fi)来进行。在一些实施方案中，可存在任何数量的微云计算或边缘计算设备，这些微云计算或边缘技术设备被实现以增加系统可靠性和/或将通信和处理负载分布在网络内。此类边缘计算设备因此可被认为是工作场所内的云计算环境的扩展，从而形成其中存在此类设备的“雾”基础设施的全部或一部分。

在一些实施方案中，PPE设备104与此类边缘或微云计算设备的连接可以是间歇性的，在这种情况下，PPE设备104可在本地存储器中存储所收集的信息。当与云的连接变为可用时，以这种方式存储的数据可被转发或上传到云设备。因此，可使得楼层管理器和/或其他工人能够实时地查看所有PPE用户的最新状态。如果发生警示，则如本文所述，存在可用于PPE的用户的本地反馈，并且还可诸如通过可用于楼层管理器或另一工人的图形用户界面来触发警示，从而指示了警示被触发、警示的类型、雇员的地点等。同样，可在工人的身上触发警示，诸如触觉或可听警示、视觉警示等。

所存储的数据和信息可通过计算机设备(诸如服务设备112)来访问，以便在图形信息仪表板显示器中进行查看，该图形信息仪表板显示器可快速地用于评估通过可穿戴PPE物品监测的人群的健康和PPE遵从。仪表板显示器可根据需要经由智能电话设备或另一计算设备(例如，平板设备或笔记本/膝上型计算机)所建立的互联网门户来访问。警示和通知可经由主动或被动警示(例如，电子邮件、SMS文本通知、语音消息、推送通知等)中期望的任何形式或介质呈现给此类设备。在一些情况下，可在服务侧而不是由PPE设备104对数据进行分析以生成通知和警示。

虽然示出了两个PPE设备104和一个网关设备108，但是系统可扩展为包括分布在被监测的区域周围的任何数量的PPE设备104和网关设备108。在设想的实施方案中，PPE设备104或多或少实时地向所存在的网关设备108提供数据和信息。然而，在其他实施方案中，可在批量过程中收集和存储数据并且将其传送到网关设备108。在一些情况下，PPE设备104可包括促进经由所连接的电缆向网关108进行数据传输的连接器端口。在一些实施方案中，PPE设备104可与智能电话设备通信，该智能电话设备又可与网关设备108通信或与数据库106(和/或数据库服务器)直接通信。然而，由于一些危险地点不允许智能电话设备，所以所示架构不取决于智能电话设备。

根据上文的描述，已经在功能上描述了设备和适用的操作算法，本领域技术人员因此可以经由控制器或其他基于处理器的设备的编程来实现算法。认为所述概念的此类编程或实施在本领域技术人员的视界内，并且将不再进一步描述。虽然已经描述了示例性架构，但是变型是可能的，并且所阐述的系统架构是出于说明而不是限制的目的而做出的。

图2示出了用于确定图1所示的系统100内的接近度事件的示例性过程200的流程图。

在示例性实施方案中，远程服务器102从客户端计算设备110接收公认风险规则202。公认风险规则202可包括来自与客户端计算设备110相关联的客户端的预定阈值，该预定阈值指示客户端将什么定义为接近度事件。例如，公认风险规则202可包括(i)需要对图1所示的PPE设备104的信号进行采样的预定采样速率(例如，每30秒、每分钟、每五分钟等)；(ii)预定距离(例如，三英尺、六英尺、十英尺、十二英尺等)，PPE设备104必须在该预定距离内以将交互计数为接近度事件；以及(iii)PPE设备104必须在彼此的预定距离内以将交互计数为接近度事件的预定时间量。在其他实施方案中，客户端不提供公认风险规则202。在这些实施方案中，远程服务器102可使用标准规则(例如，如由公共卫生组织比如疾病控制中心CDC或世界卫生组织WHO所定义的)。

在一些实施方案中，远程服务器102可向PPE设备104，并且更具体地，向PPE设备的计算设备114传输公认风险规则。在这些实施方案中，PPE设备104存储规则202并且使用所存储的规则202来确定接近度事件是否已经发生。

PPE通信模块120向PPE计算设备114传输接收到的广告信号204、从其他PPE设备104接收的广告信号204。PPE计算设备114使用接收到的广告信号204来确定接近度事件是否已经发生。具体地，PPE计算设备114使用接收到的广告信号204的强度来确定该强度是否高于阈值(例如，如由公认风险规则202所确定的)。例如，当传输和接收通告信号的设备彼此相距六英尺或更少英尺时，强度阈值可以是接收到的通告信号204的已知强度。如果强度高于阈值，则PPE计算设备114将PPE设备104之间的交互标识为接近度事件，并且将接近度事件存储在PPE计算设备114的存储器中。如果强度低于阈值，则PPE计算设备114不将PPE设备104之间的交互标识为接近度事件，并且不存储数据。如果在PPE设备104与另一个PPE设备104之间存在多个连续的接近度事件，则可将单独事件压缩成一个接近度事件，其中接近度事件的持续时间被附加到单个接近度事件。

在一些实施方案中，PPE计算设备114还使用历史信号强度数据来确定接收到的广告信号204的强度是否高于阈值，如本文进一步描述的。PPE计算设备114可存储具有影响接收到的广告信号的传播并且因此影响其强度的环境影响的区域。例如，工作空间的一个区域可具有吸收PPE设备104的许多传输信号的密集墙壁和/或架子。在这些区域中，即使在PPE设备104在与阈值相关联的距离内时，接收到的信号202的强度也可低于阈值。因此，当PPE设备114的用户在工作空间的这些区域中时，PPE计算设备104可考虑这些区域中的较低信号强度并且将交互正确地标识为接近度事件。

如果PPE计算设备114确定PPE设备104与另一个PPE设备104有关连，则PPE计算设备114可向PPE通信模块120传输通知206，以警示PPE设备104的穿戴者采取适当动作。例如，通知206可以是触觉、声音、光或消息通知，如本文进一步描述的。

PPE计算设备114在本地存储接近度事件和相关联的数据，直到PPE计算设备114在远程服务器102的范围内为止。当PPE计算设备114在远程服务器102的范围内时，PPE计算设备114向远程服务器102传输接近度事件数据208。接近度事件数据208可包括例如接近度事件的日期和时间、接近度事件中所涉及的另一个PPE设备104的标识符、另一个PPE设备104的穿戴者的标识符以及接近度事件中所涉及的PPE设备104之间的信号强度水平。远程服务器102将来自PPE计算设备114的接近度事件存储在数据库106中。

通过客户端计算设备，客户端可在预定时间段内生成关于与用户相关联的接近度事件的查询210。例如，如果工人被感染(例如，被COVID-19感染)，则客户端可能想要知道与被感染的工人接触的其他工人，使得其他工人可采取必要的预防措施来阻止感染在工作场所周围的传播。在示例性实施方案中，客户端计算设备110向数据库106传输查询210。在其他实施方案中，客户端计算设备110可首先向远程服务器102传输查询210，该远程服务器然后可向数据库106传输查询210。数据库106可生成对查询210的响应212，该查询包括用户在预定时间内参与的所有接近度事件。为了生成响应，数据库106可执行与用户相关联的用户标识符的查找，以确定用户是否参与了任何接近度事件。如果用户参与了任何接近度事件，则响应212可包括与用户一起参与了接近度事件的一个或多个其他用户的用户标识符。可通过客户端计算设备110向客户端显示响应212。具体地，可通过在客户端计算设备110上实现的应用程序(例如，应用程序132)向客户端显示响应212。

图3示出了用于确定图1所示的PPE监测系统100的PPE设备104之间的接近度事件的示例性过程300的流程图。过程300可由系统100的任何部件实现，该部件包括例如PPE计算设备114和远程服务器102。过程300包括步骤1-7，并且每个步骤1-7包括多个子步骤。

步骤1包括设置接近度距离。在一些实施方案中，所设置的接近度距离被包括在与图2所示的客户端计算设备110相关联的客户端的图2所示的公认风险规则202中。在其他实施方案中，所设置的接近度距离是预定距离(例如，基于公共健康机构规则)。步骤1还包括执行查找(例如，在数据库106中)以基于所设置的接近度距离来确定接收到的信号(例如，接收到的通告信号204)的信号强度，在本文中也被称为信号强度强度阈值。例如，可将所设置的接近度距离(例如，以米、英尺或其他距离单位计)转换成接收信号强度值。可使用根据部署和/或理论模型(例如，负二次方和/或Friis传输)公式确定的值来获得接收信号强度值。在一些实施方案中，信号强度阈值可考虑工作空间的不同区域的不同环境和物理状况，如上所述。然后将所确定的信号强度阈值存储在存储器(例如，数据库106)中。

步骤2包括监听来自附近设备的广告消息。例如，广告消息可来自附近PPE设备104。当接收到广告消息时，读取该广告消息以确定该广告消息是否为来自附近PPE设备104的接近度检测通告消息。例如，PPE设备104可从其他PPE设备104的蓝牙低能量收发器接收通告消息(例如，接收到的通告消息204)。在其他实施方案中，可使用Wi-Fi收发器或RFID来传输和接收通告消息。从接收到的通告消息中提取通用唯一设备ID(UUID)数据并且将其存储在存储器(例如，数据库106)中。执行对存储器的查找以确定接收到的通告消息是否与一个或多个其他PPE设备104相关联。如果接收到的通告消息与另一PPE设备104相关联，则过程300继续到步骤3。如果接收到的通告消息不与另一PPE设备104相关联，则过程300返回到监听通告消息。

步骤3包括从接收到的通告消息读取信号强度。PPE设备104的(例如，PPE计算设备114的)处理器确定广告消息的接收信号强度。在一些实施方案中，处理器向无线电收发器查询接收到的广告消息的接收信号强度。在其他实施方案中，无线电收发器自动提供接收信号强度，而处理器不必明确地向无线电收发器查询接收信号强度。信号强度可以是以mW、dBm、uV为单位的接收功率或与接收到的广告信号的功率成比例的任何其他数字。

步骤4包括从接收到的通告信号的信号强度检测另一个PPE设备104与PPE设备104的接近度。计算信号强度标准偏差与来自另一个PPE设备104的最后预定数量N的广告消息的标准偏差σ。具体地，PPE设备104的处理器(例如，计算设备114)检查从另一个特定PPE设备104(由其唯一ID标识)接收到的最后N个广告消息的信号强度值，并且计算最后N个广告消息的标准偏差。此外，确定与接收信号强度的所计算的标准偏差组合的接收信号强度是否大于接近度阈值。当且仅当与所计算的标准偏差相加的接收信号强度大于预定阈值时，PPE设备104的处理器才认为其自身与另一个PPE设备104“极为接近”。即，如果与所计算的标准偏差相加的接收信号强度大于预定阈值，则处理器确定PPE设备104与另一个PPE设备104具有接近度事件。标准偏差的使用减少了由于环境中的电磁噪声而导致的正误识和负误识，这可使信号强度值广泛地振荡。

当PPE设备104确定PPE设备104与另一个PPE设备104具有接近度事件时，过程300继续进行到的步骤5包括向PPE设备104的穿戴者通知接近度事件。通知可以是例如从PPE设备104发出的触觉(例如，振动反馈)、声音(例如，发出噪声的蜂鸣器)或光(例如，闪烁的LED)通知，以警示PPE设备104的穿戴者远离另一个PPE设备104的穿戴者，或通知可以是电子邮件、SMS或其他警示机制，或它们的通知的任何组合。

步骤6包括基于确定接收信号强度和所计算的标准偏差是否高于接近度阈值来更新历史信号强度值。移除(例如，从计算设备114的存储器中移除)PPE设备104的最旧信号强度值，并且添加PPE设备104的新信号强度值(例如，将其添加到计算设备114的存储器)。

如果需要，步骤7包括通过开始监听附近PPE设备104的信号来继续过程300或结束过程300。例如，如果PPE设备104的穿戴者仍然在工作并且正穿戴PPE设备104，则可继续过程300。如果PPE设备104的穿戴者不再工作或穿戴PPE设备104，则可结束过程300。

图4是可与客户端计算设备110相同或基本上类似的示例性计算设备800的框图。在示例性实施方案中，计算设备800包括从用户接收至少一个输入的用户界面804。用户界面804可包括键盘806，该键盘使用户能够输入相关信息。用户界面804还可包括例如指向设备、鼠标、触笔、触摸感测面板(例如，触摸板和触摸屏)、陀螺仪、加速度计、位置检测器和/或音频输入接口(例如，包括麦克风)。

此外，在示例性实施方案中，计算设备800包括向用户呈现信息诸如输入事件和/或验证结果的显示界面817。显示界面817还可包括耦接到至少一个显示设备810的显示适配器808。更具体地，在示例性实施方案中，显示设备810可以是视觉显示设备，诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和/或“电子墨水”显示器。另选地，显示界面817可包括音频输出设备(例如，音频适配器和/或扬声器)和/或打印机。

计算设备800还包括处理器814和存储器设备818。处理器814经由系统总线820耦接到用户界面804、显示界面817和存储器设备818。在示例性实施方案中，处理器814与用户通信，诸如通过经由显示界面817提示用户和/或通过经由用户界面804接收用户输入。术语“处理器”通常是指任何可编程系统，包括系统和微控制器、精简指令集计算机(RISC)、复杂指令集计算机(CISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器。上述示例仅为示例性的，因此不旨在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。

在示例性实施方案中，存储器设备818包括使得信息诸如可执行指令和/或其他数据能够被存储和检索的一个或多个设备。此外，存储器设备818包括一个或多个计算机可读介质，诸如但不限于动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、固态磁盘和/或硬盘。在示例性实施方案中，存储器设备818存储但不限于应用程序源代码、应用程序对象代码、配置数据、附加输入事件、应用程序状态、断言语句、验证结果和/或任何其他类型的数据。在示例性实施方案中，计算设备800还可包括经由系统总线820耦接到处理器814的通信接口830。此外，通信接口830通信地耦接到数据采集设备。

在示例性实施方案中，可通过使用一个或多个可执行指令编码操作并在存储器设备818中提供可执行指令来编程处理器814。在示例性实施方案中，处理器814被编程为选择从数据采集设备接收的多个测量值。

在操作中，计算机执行体现在存储在一个或多个计算机可读介质上的一个或多个计算机可执行部件中的计算机可执行指令，以实施本文所述和/或所示的本公开的各方面。除非另外指明，否则本文所示和所述的本公开的实施方案中的操作的执行顺序或执行不是必需的。即，除非另外指明，否则这些操作可以任何顺序执行，并且本公开的实施方案可包括比本文所公开的那些操作更多或更少的操作。例如，可以设想，在另一个操作之前、同时或之后执行特定操作在本公开的各方面的范围内。

图5示出了服务器计算机设备1001(诸如网关108)的示例性配置。服务器计算机设备1001还包括用于执行指令的处理器1005。例如，指令可存储在存储器区域1030中。处理器1005可以包括一个或多个处理单元(例如，为多核配置)。

处理器1005操作地耦接到通信接口1015，使得服务器计算机设备1001能够与远程设备(诸如PPE监测计算设备114、传感器105或另一服务器计算机设备1001)通信。例如，通信接口1015可经由互联网从PPE监测计算设备114和传感器105接收数据。

处理器1005还可操作地耦接到存储设备1034。存储设备1034是适于存储和/或检索数据(诸如但不限于波长变化、温度和应变)的任何计算机操作的硬件。在一些实施方案中，存储设备1034集成在服务器计算机设备1001中。例如，服务器计算机设备1001可包括一个或多个硬盘驱动器作为存储设备1034。在其他实施方案中，存储设备1034在服务器计算机设备1001外部，并且可由多个服务器计算机设备1001访问。例如，存储设备1034可包括处于廉价磁盘冗余阵列(RAID)配置的多个存储单元，诸如硬盘和/或固态磁盘。存储设备1034可包括存储区域网络(SAN)和/或网络附加存储(NAS)系统。

在一些实施方案中，处理器1005经由存储接口1020操作地耦接到存储设备1034。存储接口1020是能够向处理器1005提供对存储设备1034的访问的任何部件。存储接口1020可包括例如高级技术附件(ATA)适配器、串行ATA(SATA)适配器、小型计算机系统接口(SCSI)适配器、RAID控制器、SAN适配器、网络适配器和/或向处理器1005提供对存储设备1034的访问的任何部件。

现在认为已根据所公开的示例性实施方案充分示出了发明构思的有益效果和优点。

该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，则此类其他示例意图在权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.一种个人防护装备设备，所述个人防护装备设备包括：

计算设备，所述计算设备包括与至少一个存储器通信的至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：

向多个其他个人防护装备设备传输通告信号；

当所述个人防护装备设备和所述多个其他个人防护设备彼此交互时，从所述多个其他个人防护装备设备接收通告信号；

基于接收到的信号的强度来确定接收信号强度中的一个接收信号强度高于预定阈值；

标识与高于所述预定阈值的所述接收到的信号相关联的另一个个人防护装备设备；

将所述个人防护装备设备和与高于所述预定阈值的所述接收到的信号相关联的所述另一个个人防护装备设备之间的交互标识为接近度事件；

将所述接近度事件存储在所述至少一个存储器中；以及

当所述个人防护装备设备在服务器设备的范围内时，向服务器传输所存储的接近度事件。

2.一种确定接近度事件的方法，所述方法由个人防护装备设备的计算机系统实现，所述个人防护装备设备包括计算设备，所述计算设备包括与至少一个存储器通信的至少一个处理器，所述方法包括：

向多个其他个人防护装备设备传输通告信号；

当所述个人防护装备设备和所述多个其他个人防护设备彼此交互时，从所述多个其他个人防护装备设备接收通告信号；

基于接收到的信号的强度来确定接收信号强度中的一个接收信号强度高于预定阈值；

标识与高于所述预定阈值的所述接收到的信号相关联的另一个个人防护装备设备；

将所述个人防护装备设备和与高于所述预定阈值的所述接收到的信号相关联的所述另一个个人防护装备设备之间的交互标识为接近度事件；

将所述接近度事件存储在所述至少一个存储器中；以及

当所述个人防护装备设备在服务器设备的范围内时，向服务器传输所存储的接近度事件。

3.一种个人防护装备监测系统，所述个人防护装备监测系统包括：

多个个人防护装备设备，所述多个个人防护装备设备包括与存储器设备通信的处理器；

远程服务器，所述远程服务器包括与存储器设备通信的处理器；和

客户端设备，所述客户端设备与所述远程服务器的所述存储器设备通信，

其中所述远程服务器的所述处理器被配置为：

从所述多个个人防护装备设备的所述处理器接收所述多个个人防护装备设备之间的多个接近度事件；

将所述多个接近度事件存储在所述远程服务器的所述存储器设备中；

从客户端计算设备接收查询以确定涉及个人防护装备设备中的一个个人防护装备设备的所选择的用户的所述接近度事件；

从所述远程服务器的所述存储器设备生成对所述查询的响应，所述查询包括涉及所选择的用户的每个接近度事件；

从所述响应中标识与涉及所选择的用户的所述接近度事件相关联的其他用户；以及

向所述客户端计算设备传输所述响应和标识。

4.一种确定与用户相关联的接近度事件的方法，所述方法由个人防护装备设备监测系统实现，所述个人防护装备设备监测系统包括：(i)多个个人防护装备设备，所述多个个人防护装备设备包括与存储器设备通信的处理器；(ii)远程服务器，所述远程服务器包括与存储器设备通信的处理器；和(iii)客户端设备，所述客户端设备与所述远程服务器的所述存储器设备通信，所述方法包括：

由所述远程服务器的所述处理器从所述多个个人防护装备设备的所述处理器接收所述多个个人防护装备设备之间的多个接近度事件；

由所述远程服务器的所述处理器将所述多个接近度事件存储在所述远程服务器的所述存储器设备中；

由所述远程服务器的所述存储器设备从客户端计算设备接收查询，以确定涉及个人防护装备设备中的一个个人防护装备设备的所选择的用户的所述接近度事件；

由所述远程服务器的所述存储器设备生成对所述查询的响应，所述查询包括涉及所选择的用户的每个接近度事件；

从所述响应中标识与涉及所选择的用户的所述接近度事件相关联的其他用户；以及

向所述客户端计算设备传输所述响应和标识。