CN116740837A - 有限空间作业全过程追溯黑匣子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有限空间作业过程追溯黑匣子,属于有限空间应急技术领域。本发明公开了一种有限空间作业过程追溯黑匣子,通过内部的气体监测系统、人员定位系统、生命体征监测系统、作业语音记录系统、人员动作监测系统获取有限空间作业过程全信息,并通过装置内部存储模块进行备份记录,设置“黑匣子”功能,利用无线网络进行数据传输,实现了有限空间作业状况实时监测和有限空间作业状况可追溯的目的。
Description
技术领域
本发明属于有限空间应急技术领域,更具体地,涉及一种有限空间作业过程追溯黑匣子。
背景技术
有限空间指封闭或部分封闭,与外界相对隔离,出入口较为狭窄,自然通风不良,容易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚,或者氧含量不足的空间,作业人员不能长时间在内工作。有限空间其工作环境十分危险,作业频率极低,作业人员对有限空间作业安全意识不足,外部监督人员对有限空间内部作业情况了解模糊,是导致有限空间内群死群伤事故的主要原因。
现有多种技术可通过实时监测有限空间内部有毒有害气体、人体生命体征等参数,为有限空间作业实时监控提供可能性。然而,部分狭窄的有限空间无法为现有的监测设备提供有效的运行空间,且作业人员穿戴压力大,携带不方便。另外,若作业过程中发生异常情况,或导致人员伤亡,事故调查分析对于有效避免有限空间安全生产事故的发生极为重要,需要事实基础及合理的技术手段支撑。因此,有限空间作业全过程监测设备应具备便携性、有限空间作业信息的可追溯的优点。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种有限空间作业过程追溯黑匣子,其目的在于实时监测有限空间人员作业过程,有利于事故调查工作的顺利开展。
为实现上述目的,本发明提供了一种有限空间作业过程追溯黑匣子,所述黑匣子包括:
控制系统,用于为黑匣子提供电源,并控制所述黑匣子的开关与工作状态,所述黑匣子的工作状态包括正常和报警;所述控制系统接收到报警信息后会将黑匣子的工作状态切换到报警;
气体监测系统,用于通过气体传感器实时获取有毒有害易燃易爆气体浓度数据,并将有毒有害易燃易爆气体浓度数据上传至作业过程信息输出系统;
人员定位系统,用于实时获取有限空间内工作人员的位置数据,并将所述位置数据上传至作业过程信息输出系统;
生命体征监测系统,用于通过生命体征传感器实时获取有限空间内工作人员的生命体征数据,并将所述生命体征数据上传至作业过程信息输出系统;
作业语音记录系统,用于实时获取有限空间内工作人员的语音数据,并将所述语音数据上传至作业过程信息输出系统;
人员动作监测系统,用于通过陀螺仪实时获取有限空间内工作人员的动作数据,并将所述动作数据上传至作业过程信息输出系统;
作业过程信息输出系统,用于将工作人员位置数据、生命体征数据、语音数据、有毒有害易燃易爆气体浓度数据以及动作数据整合为有限空间作业过程信息,并根据有限空间作业过程信息判断是否生成报警信息并上传至控制系统,同时将有限空间作业过程信息保存至作业信息存储系统;
作业信息存储系统,用于接收并存储有限空间作业过程信息。
优选的,所述作业过程信息输出系统包括信号接收模块、信息整合模块以及作业过程信息输出模块,其中:
所述信号接收模块用于实时接收工作人员的位置数据、生命体征数据、语音数据、有毒有害易燃易爆气体浓度数据以及动作数据;
所述信息整合模块用于将有毒有害易燃易爆气体浓度数据、位置数据、生命体征数据、语音数据以及动作数据整合为有限空间作业过程信息,还用于根据有毒有害易燃易爆气体浓度数据、生命体征数据以及动作数据判断是否生成报警信息,并将报警信息输出至控制系统和作业信息存储系统;
所述作业过程信息输出模块用于将有限空间作业过程信息通过无线网络的方式上传至有限空间的外部,同时将有限空间作业过程信息输出至作业信息存储系统。
优选的,所述生命体征数据包括心率、体温、血压以及脉搏;所述有毒有害易燃易爆气体包括H2S、CO、O2以及可燃气体。
优选的,所述信息整合模块根据有毒有害易燃易爆气体浓度数据、生命体征数据以及动作数据判断是否生成报警信息,具体为:
若任意一种有毒有害易燃易爆气体浓度超过对应的阈值,则信息整合模块生成报警信息;
若所有有毒有害易燃易爆气体浓度都在正常范围内,工作人员的心率、体温、血压或脉搏超过对应的阈值,并且工作人员的动作数据超过对应的阈值,则信息整合模块生成报警信息。
优选的,所述作业信息存储系统包括常用存储空间和紧急存储空间,其中:
所述常用存储空间用于实时保存有限空间作业过程信息,所述常用存储空间的内存不足时,新的有限空间作业过程信息覆盖掉最早保存的有限空间作业过程信息;
所述紧急存储空间用于在接收到报警信息后,持续记录有限空间作业过程信息作为信息备份。
优选的,所述黑匣子还包括报警辅助电路,所述控制系统接收到的报警信息后会启动报警辅助电路,报警辅助电路发出声光报警提示有限空间外部的监督人员。
优选的,所述人员定位系统接收到射频信号后将射频信号转化为工作能量,并根据接收到射频信号的时差解码获得位置数据。
优选的,所述黑匣子中的各系统和报警辅助电路采用模块化设计,各系统和报警辅助电路之间采用软线插拔式连接,所述黑匣子随各种安全防护用品穿戴在工作人员身上进入有限空间作业。
优选的,所述黑匣子的穿戴方式包括:
所述黑匣子中各系统和报警辅助电路分置在工作服各上衣兜中,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接,以便工作人员穿戴工作服进入有限空间作业;
或所述黑匣子中各系统和报警辅助电路放置在工作背包中,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接;以便工作人员背着工作背包进入有限空间作业;
或所述黑匣子中各系统和报警辅助电路固定在安全帽外围,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接;以便工作人员头戴安全帽进入有限空间作业;
或所述黑匣子中各系统和报警辅助电路挂载在安全带上,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接;以便工作人员穿戴安全带进入有限空间作业。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
(1)有限空间内自然通风不良,易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚或氧含量不足,因此对作业人员极度危险,本发明通过高度集成了气体监测系统、人员定位系统、生命体征监测系统、作业语音记录系统、人员动作监测系统,具备全方位监测有限空间作业全过程的能力,并能根据监测数据判断报警;同时本发明考虑到有限空间可能存在的信号问题,通过设置“黑匣子”功能,保存作业信息全过程记录,保证了有限空间作业信息的可追溯性,即提高了有限空间工作的安全性,又有利于事故调查工作的顺利开展;
(2)有限空间未被设计为人员作业环境,因此有限空间可能空间狭小,环境复杂,作业人员无法携带大型装备进入;本发明中的各系统采用模块化设计,各系统之间采用软线插拔式连接,因此本发明黑匣子可灵活采用各种合适的组合方式固定在安全防护用品上随工作人员在进入有限空间作业,其基本不占用更多空间,可针对各种不同有限空间采用不同方式固定在不同防护用品上,因此本发明能有效减少人员负重作业的压力,且具有极强的适应性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的黑匣子系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明黑匣子体积小、重量轻,便携性强,其中各系统采用模块化设计,各系统之间的连接采用软线插拔式连接,黑匣子各系统可采用各种方式穿戴在工作人员身上,随工作人员在进入有限空间作业;
如将黑匣子中各系统放置在工作服上衣的荷包中,再将各系统通过软线连接起来,工作人员穿戴工作服进入有限空间作业;
或将黑匣子中各系统放置在工作背包中,再将各系统通过软线连接起来;工作人员背着工作背包进入有限空间作业;
或将黑匣子中各系统固定在安全帽外围,再将各系统通过软线连接起来;工作人员头戴安全帽进入有限空间作业;
或将黑匣子中各系统挂载在安全带上,再将各系统通过软线连接起来;工作人员穿戴安全带进入有限空间作业;
如图1所示,本发明黑匣子具体包括:
控制系统,用于为黑匣子提供电源,并控制所述黑匣子的开关与工作状态,所述黑匣子的工作状态包括工作中和报警中,控制系统会根据接受到的报警信息将黑匣子的工作状态切换到报警中,并启动报警辅助电路,报警辅助电路发出报警音提示有限空间外部的监督人员;
气体监测系统,通过气体传感器实时获取气体浓度数据,并将各类气体浓度数据上传至作业过程信息输出系统;所述气体传感器包括硫化氢气体浓度传感器、一氧化碳气体浓度传感器、氧气浓度传感器及可燃气体浓度传感器;所述气体传感器可根据企业有限空间内其他主要风险进行添加,例:氨气浓度传感器、氯气浓度传感器;所述气体传感器需定期进行检验校准,可选择检验校准机构定期校准,或购买检验校准设备定期自行检验校准。
人员定位系统,实时获取有限空间内工作人员的位置数据,并将所述位置数据上传至作业过程信息输出系统;所述人员定位系统接收到射频信号后将射频信号转化为工作能量,并根据接收到射频信号的时差解码获得位置数据;
生命体征监测系统,通过生命体征传感器实时获取有限空间内工作人员的生命体征数据,并将所述生命体征数据上传至作业过程信息输出系统;所述生命体征传感器包括心率传感器、体温传感器、血压传感器和脉搏传感器;
作业语音记录系统,实时获取有限空间内工作人员的语音数据,并将所述语音数据上传至作业过程信息输出系统;
人员动作监测系统,通过陀螺仪实时获取有限空间内工作人员的动作数据,并将所述动作数据上传至作业过程信息输出系统;
作业过程信息输出系统,其中包括信号接收模块、信息整合模块和作业过程信息输出模块,其中:
所述信号接收模块用于实时接收工作人员的位置数据、生命体征数据、语音数据、气体浓度数据和动作数据;
所述信息整合模块用于将气体浓度数据、位置数据、生命体征数据、语音数据和动作数据整合为有限空间作业过程信息,还用于根据气体浓度数据、工作人员的生命体征数据和动作数据判断是否生成报警信息,并将报警信息输出至控制系统和作业信息存储系统;具体判断逻辑如下:
当任意一种气体浓度数据达到国家标准《工作场所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素(GBZ 2.1—2019)》规定的限值时,立即生成报警信息;
当气体浓度数据在正常范围内,工作人员生命体征数据出现异常,同时动作数据显示异常,立即生成报警信息;
所述作业过程信息输出模块用于将有限空间作业过程信息通过无线网络的方式上传至位于有限空间的外部的人员作业信息收集器,同时将有限空间作业过程信息输出至作业信息存储系统;
作业信息存储系统,包括常用存储空间和紧急存储空间,其中:
所述常用存储空间用于保存有限空间作业过程信息,所述常用存储空间的内存不足时,新的有限空间作业过程信息覆盖掉常用存储空间中最早保存的有限空间作业过程信息;
所述紧急存储空间用于在接收到报警信息后,持续记录有限空间作业过程信息作为信息备份。
本发明黑匣子满足《爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备(GB/T3836.4-2021)》《爆炸性气体环境用电气设备第14部分:危险场所分类(GB 3836.14-2014)》等国家标准对于含爆炸性气体环境用电气设备的防爆要求:所述黑匣子防爆保护等级为ib,应用场景为IIB,温度组别等级为T3(200℃),设备保护级别为Gb。
以上内容本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种有限空间作业过程追溯黑匣子,其特征在于,所述黑匣子包括:
控制系统,用于为黑匣子提供电源,并控制所述黑匣子的开关与工作状态,所述黑匣子的工作状态包括正常和报警;所述控制系统接收到报警信息后会将黑匣子的工作状态切换到报警;
气体监测系统,用于通过气体传感器实时获取有毒有害易燃易爆气体浓度数据,并将有毒有害易燃易爆气体浓度数据上传至作业过程信息输出系统;
人员定位系统,用于实时获取有限空间内工作人员的位置数据,并将所述位置数据上传至作业过程信息输出系统;
生命体征监测系统,用于通过生命体征传感器实时获取有限空间内工作人员的生命体征数据,并将所述生命体征数据上传至作业过程信息输出系统;
作业语音记录系统,用于实时获取有限空间内工作人员的语音数据,并将所述语音数据上传至作业过程信息输出系统;
人员动作监测系统,用于通过陀螺仪实时获取有限空间内工作人员的动作数据,并将所述动作数据上传至作业过程信息输出系统;
作业过程信息输出系统,用于将工作人员位置数据、生命体征数据、语音数据、有毒有害易燃易爆气体浓度数据以及动作数据整合为有限空间作业过程信息,并根据有限空间作业过程信息判断是否生成报警信息并上传至控制系统,同时将有限空间作业过程信息保存至作业信息存储系统;
作业信息存储系统,用于接收并存储有限空间作业过程信息。
2.根据权利要求1所述的黑匣子,其特征在于,所述作业过程信息输出系统包括信号接收模块、信息整合模块以及作业过程信息输出模块,其中:
所述信号接收模块用于实时接收工作人员的位置数据、生命体征数据、语音数据、有毒有害易燃易爆气体浓度数据以及动作数据;
所述信息整合模块用于将有毒有害易燃易爆气体浓度数据、位置数据、生命体征数据、语音数据以及动作数据整合为有限空间作业过程信息,还用于根据有毒有害易燃易爆气体浓度数据、生命体征数据以及动作数据判断是否生成报警信息,并将报警信息输出至控制系统和作业信息存储系统;
所述作业过程信息输出模块用于将有限空间作业过程信息通过无线网络的方式上传至有限空间的外部,同时将有限空间作业过程信息输出至作业信息存储系统。
3.根据权利要求2所述的黑匣子,其特征在于,所述生命体征数据包括心率、体温、血压以及脉搏;所述有毒有害易燃易爆气体包括H2S、CO、O2以及可燃气体。
4.根据权利要求3所述的黑匣子,其特征在于,所述信息整合模块根据有毒有害易燃易爆气体浓度数据、生命体征数据以及动作数据判断是否生成报警信息,具体为:
若任意一种有毒有害易燃易爆气体浓度超过对应的阈值,则信息整合模块生成报警信息;
若所有有毒有害易燃易爆气体浓度都在正常范围内,工作人员的心率、体温、血压或脉搏超过对应的阈值,并且工作人员的动作数据超过对应的阈值,则信息整合模块生成报警信息。
5.根据权利要求1所述的黑匣子,其特征在于,所述作业信息存储系统包括常用存储空间和紧急存储空间,其中:
所述常用存储空间用于实时保存有限空间作业过程信息,所述常用存储空间的内存不足时,新的有限空间作业过程信息覆盖掉最早保存的有限空间作业过程信息;
所述紧急存储空间用于在接收到报警信息后,持续记录有限空间作业过程信息作为信息备份。
6.根据权利要求1所述的黑匣子,其特征在于,所述黑匣子还包括报警辅助电路,所述控制系统接收到的报警信息后会启动报警辅助电路,报警辅助电路发出声光报警提示有限空间外部的监督人员。
7.根据权利要求1所述的黑匣子,其特征在于,所述人员定位系统接收到射频信号后将射频信号转化为工作能量,并根据接收到射频信号的时差解码获得位置数据。
8.根据权利要求6所述的黑匣子,其特征在于,所述黑匣子中的各系统和报警辅助电路采用模块化设计,各系统和报警辅助电路采用软线插拔式连接,所述黑匣子随各种安全防护用品穿戴在工作人员身上进入有限空间作业。
9.根据权利要求8所述的黑匣子,其特征在于,所述黑匣子的穿戴方式包括:
所述黑匣子中各系统和报警辅助电路分置在工作服各上衣兜中,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接,以便工作人员穿戴工作服进入有限空间作业;
或所述黑匣子中各系统和报警辅助电路放置在工作背包中,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接;以便工作人员背着工作背包进入有限空间作业;
或所述黑匣子中各系统和报警辅助电路固定在安全帽外围,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接;以便工作人员头戴安全帽进入有限空间作业;
或所述黑匣子中各系统和报警辅助电路挂载在安全带上,之后各系统和报警辅助电路通过软线连接;以便工作人员穿戴安全带进入有限空间作业。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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