CN117094541B - 一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于管线组装监管技术领域，具体是一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统，包括服务器、风浪检测分析模块、作业点感知模块、外围环境辅测模块、体征检测评估模块以及作业安全预警模块；本发明通过将风浪因素、作业平台状况、辅助环境影响因素和作业人员体征状态相整合并逐步检测分析，能够合理且准确评估水上管线组装的作业风险，管理人员得以及时作出针对性的调整措施，有利于保证作业安全和降低监管难度，且在进行水上管线组装前通过将所有作业人员进行分析以确定非适宜人员和推荐人员，以便合理进行作业人员的安排，进一步保证水上管线组装的作业安全。

Description

一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统

技术领域

本发明涉及管线组装监管技术领域，具体是一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统。

背景技术

在水上管线组装作业中，作业人员常常需要在高处进行操作，因此存在一定的坠落风险，同时，水上作业也面临着风浪等环境影响，这些因素都威胁到作业人员的安全，因此需要在水上管线组装过程中对作业安全进行实时监管；

但现有的作业安全管理制度大多依赖人工监督和提醒，无法实现自动化和智能化，存在疏漏和不及时的风险，且无法将风浪因素、作业平台状况、辅助环境影响因素和作业人员体征状态相整合并逐步检测分析，难以合理且准确评估水上管线组装的作业风险，管理人员难以及时作出针对性的调整措施，不利于保证作业安全和降低监管难度；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统，解决了现有技术难以合理且准确评估水上管线组装的作业风险，管理人员难以及时作出针对性的调整措施，不利于保证作业安全和降低监管难度的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统，包括服务器、风浪检测分析模块、作业点感知模块、外围环境辅测模块、体征检测评估模块以及作业安全预警模块；风浪检测分析模块对水上管线组装作业点进行风浪安全性检测分析，通过风浪安全性检测分析以生成风浪检测合格信号或风浪检测不合格信号，将风浪检测不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，以及将风浪检测合格信号经服务器发送至作业点感知模块；作业点感知模块接收到风浪检测合格信号后通过分析以获取到水上管线组装作业点的作业感知系数，且通过分析生成作业感知合格信号或作业感知不合格信号，将作业感知不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，以及将作业感知合格信号经服务器发送至外围环境辅测模块；

外围环境辅测模块接收到作业感知合格信号时进行水上管线组装作业点所处环境的辅助监测，通过分析以判断对应时刻是否处于风险环境状态，且通过分析以生成环境辅测合格信号或环境辅测不合格信号，将环境辅测不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，以及将环境辅测合格信号经服务器发送至体征检测评估模块；体征检测评估模块用于获取到水上管线组装作业的作业人员，将对应作业人员标记为体征监测对象i，i={1,2，…，n}，n表示作业人员数量且n为大于1的自然数；通过分析以判断对应体征监测对象i身体表现状况，据此以生成体征评估合格信号或体征评估不合格信号，将体征评估不合格信号以及对应体征监测对象i经服务器发送至作业安全预警模块。

进一步的，风浪安全性检测分析的具体分析过程如下；

获取到水上管线组装作业点在若干个检测时点的瞬时浪高数据和瞬时风速数据，将作业点与水平面的竖直距离标记为作业高度值，将作业高度值减去瞬时浪高数据以得到瞬时浪高差值，将所有瞬时浪高差值进行求和计算得到浪高表现值，将所有瞬时风速数据进行求和计算并取均值以得到风速表现值；将浪高表现值和风速表现值与预设浪高表现阈值和预设风速表现阈值分别进行数值比较，若浪高表现值未超过预设浪高表现阈值或风速表现值超过预设风速表现阈值，则生成风浪检测不合格信号；

通过风浪危险程度分析将对应检测时点标记为风浪极危时点、风浪较危时点或风浪无危时点，将风浪极危时点数量、风浪较危时点数量和风浪无危时点数量分别标记为TP1、TP2和TP3，通过公式TQ=（sp1*TP1+sp2*TP2）/（sp3*TP3+0.864）并代入TP1、TP2和TP3进行数值计算，将数值计算结果标记为风浪检测值TQ；其中，sp1、sp2、sp3为预设权重系数，sp1＞sp2＞sp3＞1；将风浪检测值与预设风浪检测阈值TQmax进行数值比较，若TQ≥TQmax，则生成风浪检测不合格信号，若TQ＜TQmax，则生成风浪检测合格信号；将风浪检测不合格信号经服务器发送至作业点感知模块。

进一步的，风浪危险程度分析的具体分析过程如下：

若浪高表现值超过预设浪高表现阈值且风速表现值未超过预设风速表现阈值，则将对应检测时点的瞬时浪高差值和瞬时风速数据与预设瞬时浪高差值阈值和预设瞬时风速数据阈值分别进行数值比较，若瞬时浪高差值未超过预设瞬时浪高差值阈值且瞬时风速数据超过预设瞬时风速数据阈值，则将对应检测时点标记为风浪极危时点，若瞬时浪高差值超过预设瞬时浪高差值阈值且瞬时风速数据未超过预设瞬时风速数据阈值，则将对应检测时点标记为风浪无危时点，其余情况则将对应检测时点标记为风浪较危时点。

进一步的，作业点感知模块的具体运行过程包括：

获取到水上管线组装作业点所受到的冲击力数据以及其振动频率和偏摆幅度，将冲击力数据、振动频率和偏摆幅度进行数值计算得到作业感知系数，将所有检测时点的作业感知系数建立感知系数集合，将感知系数集合进行均值计算和方差计算得到感知系数表现值和感知系数偏差值，将感知系数表现值和感知系数偏差值与预设感知系数表现阈值和预设感知系数偏差阈值分别进行数值比较；若感知系数表现值超过预设感知系数表现阈值且感知系数偏差值未超过预设感知系数偏差阈值，则生成作业感知不合格信号；若感知系数表现值未超过预设感知系数表现阈值且感知系数偏差值未超过预设感知系数偏差阈值，则生成作业感知合格信号；其余情况则进行作业感知考量分析。

进一步的，作业感知考量分析的具体分析过程如下：

将作业感知系数与预设作业感知系数阈值进行数值比较，若作业感知系数超过预设作业感知系数阈值，则将对应作业感知系数标记为提取系数；将提取系数的数量与作业感知系数的数量进行比值计算得到可提占比值，将提取系数减去预设作业感知系数阈值得到提超值，将所有提超值进行求和计算并取均值得到提表值，将提表值与可提占比值进行数值计算得到感知考量值；将感知考量值与预设感知考量阈值进行数值比较，若感知考量值超过预设感知考量阈值，则生成作业感知不合格信号，若感知考量值未超过预设感知考量阈值，则生成作业感知合格信号。

进一步的，外围环境辅测模块的具体运行过程包括：

采集到水上管线组装作业点所处环境的实时温度、实时湿度、实时光照强度、实时紫外线强度以及实时空气污染指数，将实时温度与预设适宜温度范围的中值进行差值计算并取绝对值得到温度数据，同理获取到湿度数据和光照强度数据；将温度数据、湿度数据、光照强度数据、实时紫外线强度和实时空气污染指数进行数值计算得到环辅值；将环辅值与预设环辅阈值进行数值比较，若环辅值超过预设环辅阈值，则判断对应时刻处于风险环境状态；

将单位时间的所有环辅值进行求和计算并取均值得到环辅均值，将单位时间内处于风险环境状态的时长标记为辅测不良时长，将辅测不良时长与环辅均值进行数值计算得到环辅评估值；将环辅评估值与预设环辅评估阈值进行数值比较，若环辅评估值超过预设环辅评估阈值，则生成环境辅测不合格信号，若环辅评估值未超过预设环辅评估阈值，则生成环境辅测合格信号；将环境辅测合格信号经服务器发送至体征检测评估模块。

进一步的，体征检测评估模块的具体运行过程包括：

采集到体征监测对象i的体温数据、心率数据、血压数据和呼吸速度数据，将预设标准体温范围的最大值和最小值进行求和计算并取均值得到体温标准值，将体温数据与体温标准值进行差值计算并取均值得到体温偏差值，同理获取到心率偏差值、血压偏差值和呼吸速度偏差值；将体征监测对象i的体温偏差值、心率偏差值、血压偏差值和呼吸速度偏差值进行归一化计算得到体征系数，将体征监测对象i的体征系数与对应预设体征系数阈值进行数值比较；

若体征系数超过预设体征系数阈值，则判断对应体征监测对象i身体表现状况差并生成体征评估不合格信号；若体征系数未超过预设体征系数阈值，则将对应体征监测对象i当前的体征系数与相邻上一组体征系数进行差值计算得到体系增长值，将体系增长值与预设体系增长值阈值进行数值比较；若体系增长值超过预设体系增长阈值，则生成对应体征监测对象i的体征评估不合格信号，否则生成对应体征监测对象i的体征评估合格信号。

进一步的，在生成对应体征监测对象i的体征评估合格信号时，采集到对应体征监测对象i的开始作业时刻，将当前时刻与开始作业时刻进行时间差计算得到作业时长，以及其在作业时长内的休息次数和单次休息时长，将所有单次休息时长进行求和计算得到休息总时长；

将作业时长、休息总时长和休息次数进行数值计算得到作业疲劳值，将作业疲劳值与预设作业疲劳阈值进行数值比较，若作业疲劳值超过预设作业疲劳阈值，则生成对应体征监测对象i的疲劳度评估不合格信号，若作业疲劳值未超过预设作业疲劳阈值，则生成对应体征监测对象i的疲劳度评估合格信号。

进一步的，服务器与作业人员合理性筛选模块通信连接，在进行水上管线组装前，作业人员合理性筛选模块获取到对应作业人员在历史作业过程中的作业经验量值，并设定时长为L1的管理周期，采集到对应作业人员在管理周期内的作业出错次数和生成体征评估不合格信号的次数并分别标记为作业错频值和体征异常值，以及采集到对应作业人员距离相邻上一次休整时刻的间隔时长并标记为休整间隔时长；

将对应作业人员的作业经验量值、作业错频值、体征异常值和休整间隔时长进行归一化计算得到人员评估值，将人员评估值与预设人员评估阈值进行数值比较，若人员评估值超过预设人员评估阈值，则将对应作业人员标记为非适宜人员，若人员评估值未超过预设人员评估阈值，则将对应作业人员标记为推荐人员；且生成非适宜人员的作业合理性异常信号，将作业合理性异常信号经服务器发送至作业安全预警模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过将水上管线组装作业点进行风浪安全性检测分析，据此以生成风浪检测合格信号或风浪检测不合格信号，在生成风浪检测合格信号时通过分析以获取到水上管线组装作业点的作业感知系数，据此以生成作业感知合格信号或作业感知不合格信号，在生成作业感知合格信号时将水上管线组装作业点所处环境进行辅助监测分析，以判断对应时刻是否处于风险环境状态，并生成环境辅测合格信号或环境辅测不合格信号，以便提醒相应管理人员及时安排水上管线组装的作业人员撤离，有效保证作业安全和减小作业监管难度；

2、本发明中，在生成环境辅测合格信号时通过分析以判断对应体征监测对象i身体表现状况，并生成体征评估合格信号或体征评估不合格信号，实现对所有作业人员的同步且全面监测，以便及时发现体征异常作业人员并进行人员替换，通过将风浪因素、作业平台状况、辅助环境影响因素和作业人员体征状态相整合并逐步检测分析，能够合理且准确评估水上管线组装的作业风险，以及在进行水上管线组装前通过将所有作业人员进行分析以确定非适宜人员和推荐人员，以便管理人员合理进行作业人员的安排，进一步保证水上管线组装的作业安全。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明中实施例一的系统框图；

图2为本发明中实施例三的系统框图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：如图1所示，本发明提出的一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统，包括服务器、风浪检测分析模块、作业点感知模块、外围环境辅测模块、体征检测评估模块以及作业安全预警模块，且服务器与风浪检测分析模块、作业点感知模块、外围环境辅测模块、体征检测评估模块以及作业安全预警模块均通信连接；

风浪检测分析模块对水上管线组装作业点进行风浪安全性检测分析，通过风浪安全性检测分析以生成风浪检测合格信号或风浪检测不合格信号，将风浪检测合格信号经服务器发送至作业点感知模块，以及将风浪检测不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，作业安全预警模块进行信号显示并发出相应预警，以便提醒相应管理人员及时安排水上管线组装的作业人员撤离，从而保证作业安全，方便进行水上管线组装的作业监管，显著减小水上管线组装的监管难度；风浪安全性检测分析的具体分析过程如下；

获取到水上管线组装作业点在若干个检测时点的瞬时浪高数据和瞬时风速数据，将作业点与水平面的竖直距离标记为作业高度值，将作业高度值减去瞬时浪高数据以得到瞬时浪高差值，瞬时浪高差值的数值越小，表明水浪越容易冲击到作业人员，作业风险越大；将所有瞬时浪高差值进行求和计算得到浪高表现值，将所有瞬时风速数据进行求和计算并取均值以得到风速表现值；将浪高表现值和风速表现值与预设浪高表现阈值和预设风速表现阈值分别进行数值比较，若浪高表现值未超过预设浪高表现阈值或风速表现值超过预设风速表现阈值，则生成风浪检测不合格信号；

通过风浪危险程度分析将对应检测时点标记为风浪极危时点、风浪较危时点或风浪无危时点，具体为：若浪高表现值超过预设浪高表现阈值且风速表现值未超过预设风速表现阈值，则将对应检测时点的瞬时浪高差值和瞬时风速数据与预设瞬时浪高差值阈值和预设瞬时风速数据阈值分别进行数值比较，若瞬时浪高差值未超过预设瞬时浪高差值阈值且瞬时风速数据超过预设瞬时风速数据阈值，则将对应检测时点标记为风浪极危时点，若瞬时浪高差值超过预设瞬时浪高差值阈值且瞬时风速数据未超过预设瞬时风速数据阈值，则将对应检测时点标记为风浪无危时点，其余情况则将对应检测时点标记为风浪较危时点；

将风浪极危时点数量、风浪较危时点数量和风浪无危时点数量分别标记为TP1、TP2和TP3，通过公式TQ=（sp1*TP1+sp2*TP2）/（sp3*TP3+0.864）并代入TP1、TP2和TP3进行数值计算，将数值计算结果标记为风浪检测值TQ；其中，sp1、sp2、sp3为预设权重系数，sp1＞sp2＞sp3＞1；需要说明的是，风浪检测值TQ的数值越大，表明当前水上管线组装的作业风险越大；将风浪检测值TQ与预设风浪检测阈值TQmax进行数值比较，且TQmax的取值大于零；若TQ≥TQmax，表明风浪作用所带来的作业风险较大，应当及时安排相关作业人员撤离，则生成风浪检测不合格信号，若TQ＜TQmax，表明风浪作用所带来的作业风险较小，则生成风浪检测合格信号。

风浪检测分析模块将风浪检测合格信号经服务器发送至作业点感知模块，作业点感知模块接收到风浪检测合格信号后通过分析以获取到水上管线组装作业点的作业感知系数，且通过分析生成作业感知合格信号或作业感知不合格信号，将作业感知不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，作业安全预警模块进行信号显示并发出相应预警，以便提醒相应管理人员及时安排水上管线组装的作业人员撤离，从而保证作业安全，方便进行水上管线组装的作业监管，显著减小水上管线组装的监管难度；作业点感知模块的具体运行过程如下：

获取到水上管线组装作业点（即对应组装操作平台）所受到的冲击力数据以及其振动频率和偏摆幅度，通过公式GZ=ep1*CL+ep2*ZW+ep3*PB将冲击力数据CL、振动频率ZW和偏摆幅度PB进行数值计算得到作业感知系数GZ，其中，ep1、ep2、ep3为预设权重系数，ep1、ep2、ep3的取值均大于1；需要说明的是，作业感知系数GZ的数值大小与冲击力数据CL、振动频率ZW以及偏摆幅度PB均成正比关系，作业感知系数GZ的数值越大，表明作业点的作业风险越大；

将所有检测时点的作业感知系数GZ建立感知系数集合，将感知系数集合进行均值计算和方差计算得到感知系数表现值和感知系数偏差值，将感知系数表现值和感知系数偏差值与预设感知系数表现阈值和预设感知系数偏差阈值分别进行数值比较；若感知系数表现值超过预设感知系数表现阈值且感知系数偏差值未超过预设感知系数偏差阈值，表明整体而言作业点的作业风险较大，则生成作业感知不合格信号；若感知系数表现值未超过预设感知系数表现阈值且感知系数偏差值未超过预设感知系数偏差阈值，表明整体而言作业点的作业风险较小，则生成作业感知合格信号；

其余情况则进行作业感知考量分析，具体为：将作业感知系数与事先录入存储的预设作业感知系数阈值进行数值比较，若作业感知系数超过预设作业感知系数阈值，则将对应作业感知系数标记为提取系数；将提取系数的数量与作业感知系数的数量进行比值计算得到可提占比值，将提取系数减去预设作业感知系数阈值得到提超值，将所有提超值进行求和计算并取均值得到提表值；通过公式KL=eq1*TB+eq2*KT将提表值TB与可提占比值KT进行数值计算以得到感知考量值KL；

其中，eq1、eq2为预设权重系数，eq2＞eq1＞0；并且，感知考量值KL的数值大小与提表值TB以及可提占比值KT均成正比关系，感知考量值KL的数值越大，表明整体而言作业点的作业风险越大；将感知考量值KL与事先录入存储的预设感知考量阈值进行数值比较，若感知考量值KL超过预设感知考量阈值，表明整体而言作业点的作业风险较大，则生成作业感知不合格信号，若感知考量值KL未超过预设感知考量阈值，表明整体而言作业点的作业风险较小，则生成作业感知合格信号。

作业点感知模块将作业感知合格信号经服务器发送至外围环境辅测模块，外围环境辅测模块接收到作业感知合格信号时进行水上管线组装作业点所处环境的辅助监测，通过分析以判断对应时刻是否处于风险环境状态，且通过分析以生成环境辅测合格信号或环境辅测不合格信号，将环境辅测不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，作业安全预警模块进行信号显示并发出相应预警，以便提醒相应管理人员及时安排水上管线组装的作业人员撤离，进一步保证作业安全和减小作业监管难度；外围环境辅测模块的具体运行过程如下：

采集到水上管线组装作业点所处环境的实时温度、实时湿度、实时光照强度、实时紫外线强度以及实时空气污染指数，实时空气污染指数是表示所处环境中污染物浓度大小的数据量值，污染物浓度越大，则实时空气污染指数的数值越大；从服务器调取事先录入存储的预设适宜温度范围、预设适宜湿度范围和预设适宜光照强度范围，将实时温度与预设适宜温度范围的中值进行差值计算并取绝对值得到温度数据，同理获取到湿度数据和光照强度数据；

通过公式将温度数据GT、湿度数据GS、光照强度数据GU、实时紫外线强度GY和实时空气污染指数WR进行数值计算得到环辅值HF；其中，eg1、eg2、eg3、eg4、eg5为预设权重系数，eg1＞eg5＞eg4＞eg3＞eg2＞0；并且，环辅值HF的数值越大，表明当前环境状态越差，越不利于水上管线组装的安全作业；将环辅值HF与预设环辅阈值进行数值比较，若环辅值HF超过预设环辅阈值，则判断对应时刻处于风险环境状态；

将单位时间的所有环辅值进行求和计算并取均值得到环辅均值，将单位时间内水上管线组装作业点处于风险环境状态的时长标记为辅测不良时长，通过公式FP=wp1*FC+wp2*FJ将辅测不良时长FC与环辅均值FJ进行数值计算得到环辅评估值FP；其中，wp1、wp2为预设权重系数，wp1＞wp2＞0；并且，环辅评估值FP的数值越大，表明所处环境整体而言越差；将环辅评估值FP与预设环辅评估阈值进行数值比较，若环辅评估值FP超过预设环辅评估阈值，表明所处环境整体而言较差，则生成环境辅测不合格信号，若环辅评估值FP未超过预设环辅评估阈值，表明所处环境整体而言较好，则生成环境辅测合格信号。

外围环境辅测模块将环境辅测合格信号经服务器发送至体征检测评估模块，体征检测评估模块获取到水上管线组装作业的作业人员，将对应作业人员标记为体征监测对象i，i={1,2，…，n}，n表示作业人员数量且n为大于1的自然数；通过分析以判断对应体征监测对象i身体表现状况并生成体征评估合格信号或体征评估不合格信号，将体征评估不合格信号以及对应体征监测对象i经服务器发送至作业安全预警模块，作业安全预警模块进行信号显示并发出相应预警，实现对所有作业人员的同步且全面监测，以便及时发现体征异常作业人员并进行人员替换，从而保证作业人员的人身安全和操作安全；具体分析过程如下：

采集到体征监测对象i的体温数据、心率数据、血压数据和呼吸速度数据（主要通过相关传感器和智能穿戴设备进行数据采集，包括体温传感器、心率传感器等），从服务器调取事先录入存储的预设标准体温范围、预设标准心率范围、预设标准血压范围和预设标准呼吸速度范围，将预设标准体温范围的最大值和最小值进行求和计算并取均值得到体温标准值，将体温数据与体温标准值进行差值计算并取均值得到体温偏差值，同理获取到心率偏差值、血压偏差值和呼吸速度偏差值；

通过公式TZi=vp1*TWi+vp2*XLi+vp3*XYi+vp4*HCi将体征监测对象i的体温偏差值TWi、心率偏差值XLi、血压偏差值XYi和呼吸速度偏差值HCi进行归一化计算得到体征系数TZi，其中，vp1、vp2、vp3、vp4为预设权重系数，vp1、vp2、vp3、vp4的取值均大于零；并且，体征系数TZi的数值越大，表明体征监测对象i的体征状态表现越差，越需要及时将其撤换下来；将体征监测对象i的体征系数TZi与对应预设体征系数阈值进行数值比较；

若体征系数TZi超过预设体征系数阈值，则判断对应体征监测对象i身体表现状况差并生成体征评估不合格信号；若体征系数TZi未超过预设体征系数阈值，则将对应体征监测对象i当前的体征系数与相邻上一组体征系数进行差值计算得到体系增长值，将体系增长值与预设体系增长值阈值进行数值比较；若体系增长值超过预设体系增长阈值，表明体征状态明显下降，则生成对应体征监测对象i的体征评估不合格信号，若体系增长值未超过预设体系增长阈值，则生成对应体征监测对象i的体征评估合格信号。

实施例二：本实施例与实施例1的区别在于，在生成对应体征监测对象i的体征评估合格信号时，采集到对应体征监测对象i的开始作业时刻，将当前时刻与开始作业时刻进行时间差计算得到作业时长，以及其在作业时长内的休息次数和单次休息时长，将所有单次休息时长进行求和计算得到休息总时长；需要说明的是，对应体征监测对象i的作业时长越短、休息次数越多且休息总时长越长，则对应体征监测对象i的工作状态越好，疲劳度状况越趋于合格；

通过公式ZPi=a1*ZSi+a2/XZi+a3/XCi将作业时长ZSi、休息总时长XZi和休息次数XCi进行数值计算得到作业疲劳值ZPi，其中，a1、a2、a3为预设比例系数，a3＞a2＞a1＞0；并且，作业疲劳值ZPi的数值越大，表明对应体征监测对象i越疲劳，工作状态越差，作业风险越大；将作业疲劳值ZPi与预设作业疲劳阈值进行数值比较，若作业疲劳值ZPi超过预设作业疲劳阈值，则生成对应体征监测对象i的疲劳度评估不合格信号，若作业疲劳值ZPi未超过预设作业疲劳阈值，则生成对应体征监测对象i的疲劳度评估合格信号；

将体征监测对象i的疲劳度评估合格信号或疲劳度评估不合格信号发送至服务器，服务器将疲劳度评估不合格信号以及对应体征监测对象i发送至作业安全预警模块，作业安全预警模块进行信号显示并发出相应预警，以便管理人员根据需要及时安排人员替换，避免相应作业人员因过度疲劳而出现作业失误，以及避免因过度疲劳而造成人员伤害和加大作业风险，进一步保证了水上管线组装时的作业安全。

实施例三：如图2所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，服务器与作业人员合理性筛选模块通信连接，在进行水上管线组装前，作业人员合理性筛选模块获取到对应作业人员在历史作业过程中的作业经验量值ZJ，作业经验量值是表示进行水上管线组装的历史操作时长大小的数据量值，作业经验量值的数值越大，表明对应作业人员的相关操作经验越丰富；并设定时长为L1的管理周期，优选的，L1为15天；采集到对应作业人员在管理周期内的作业出错次数和生成体征评估不合格信号的次数并分别标记为作业错频值CP和体征异常值TY，以及采集到对应作业人员距离相邻上一次休整时刻的间隔时长并标记为休整间隔时长XJ；

通过公式将对应作业人员的作业经验量值ZJ、作业错频值CP、体征异常值TY和休整间隔时长XJ进行归一化计算得到人员评估值YP，其中，b1、b2、b3、b4为预设比例系数，且b1、b2、b3、b4的取值均大于零；并且，人员评估值YP的数值大小与作业错频值CP以及体征异常值TY成正比关系，与作业经验量值ZJ以及休整间隔时长XJ成反比关系，需要说明的是，人员评估值YP的数值越大，表明对应作业人员越不适合当前的水上管线组装的作业；

将对应作业人员的人员评估值YP与预设人员评估阈值进行数值比较，若人员评估值YP超过预设人员评估阈值，表明对应作业人员的作业风险较大，则将对应作业人员标记为非适宜人员，若人员评估值YP未超过预设人员评估阈值，表明对应作业人员的作业风险较小，则将对应作业人员标记为推荐人员；且生成非适宜人员的作业合理性异常信号，将作业合理性异常信号经服务器发送至作业安全预警模块，作业安全预警模块进行信号显示并发出相应预警，以便管理人员合理进行作业人员的安排，进一步保证水上管线组装的作业安全。

本发明的工作原理：使用时，通过风浪检测分析模块将水上管线组装作业点进行风浪安全性检测分析，据此以生成风浪检测合格信号或风浪检测不合格信号；在生成风浪检测合格信号时通过作业点感知模块进行分析以获取到水上管线组装作业点的作业感知系数，且通过分析生成作业感知合格信号或作业感知不合格信号；在生成作业感知合格信号时通过外围环境辅测模块将水上管线组装作业点所处环境进行辅助监测分析，以判断对应时刻是否处于风险环境状态，且通过分析以生成环境辅测合格信号或环境辅测不合格信号，以便提醒相应管理人员及时安排水上管线组装的作业人员撤离，保证作业安全和减小作业监管难度；且在生成环境辅测合格信号时通过体征检测评估模块进行分析以判断对应体征监测对象i身体表现状况，并生成体征评估合格信号或体征评估不合格信号，将体征评估不合格信号以及对应体征监测对象i经服务器发送至作业安全预警模块，实现对所有作业人员的同步且全面监测，以便及时发现体征异常作业人员并进行人员替换，通过将风浪因素、作业平台状况、辅助环境影响因素和作业人员体征状态相整合并逐步检测分析，能够合理且准确评估水上管线组装的作业风险。

上述公式均是去量纲取其数值计算，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进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统，其特征在于，包括服务器、风浪检测分析模块、作业点感知模块、外围环境辅测模块、体征检测评估模块以及作业安全预警模块；风浪检测分析模块对水上管线组装作业点进行风浪安全性检测分析，通过风浪安全性检测分析以生成风浪检测合格信号或风浪检测不合格信号，将风浪检测不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，以及将风浪检测合格信号经服务器发送至作业点感知模块；作业点感知模块接收到风浪检测合格信号后通过分析以获取到水上管线组装作业点的作业感知系数，且通过分析生成作业感知合格信号或作业感知不合格信号，将作业感知不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，以及将作业感知合格信号经服务器发送至外围环境辅测模块；

外围环境辅测模块接收到作业感知合格信号时进行水上管线组装作业点所处环境的辅助监测，通过分析以判断对应时刻是否处于风险环境状态，且通过分析以生成环境辅测合格信号或环境辅测不合格信号，将环境辅测不合格信号经服务器发送至作业安全预警模块，以及将环境辅测合格信号经服务器发送至体征检测评估模块；体征检测评估模块用于获取到水上管线组装作业的作业人员，将对应作业人员标记为体征监测对象i，i={1,2，…，n}，n表示作业人员数量且n为大于1的自然数；通过分析以判断对应体征监测对象i身体表现状况，据此以生成体征评估合格信号或体征评估不合格信号，将体征评估不合格信号以及对应体征监测对象i经服务器发送至作业安全预警模块；

风浪安全性检测分析的具体分析过程如下；

获取到水上管线组装作业点在若干个检测时点的瞬时浪高数据和瞬时风速数据，将作业点与水平面的竖直距离标记为作业高度值，将作业高度值减去瞬时浪高数据以得到瞬时浪高差值，将所有瞬时浪高差值进行求和计算得到浪高表现值，将所有瞬时风速数据进行求和计算并取均值以得到风速表现值；若浪高表现值未超过预设浪高表现阈值或风速表现值超过预设风速表现阈值，则生成风浪检测不合格信号；

通过风浪危险程度分析将对应检测时点标记为风浪极危时点、风浪较危时点或风浪无危时点，将风浪极危时点数量、风浪较危时点数量和风浪无危时点数量分别标记为TP1、TP2和TP3，通过公式TQ=（sp1*TP1+sp2*TP2）/（sp3*TP3+0.864）并代入TP1、TP2和TP3进行数值计算，将数值计算结果标记为风浪检测值TQ；其中，sp1、sp2、sp3为预设权重系数，sp1＞sp2＞sp3＞1；将风浪检测值与预设风浪检测阈值TQmax进行数值比较，若TQ≥TQmax，则生成风浪检测不合格信号，若TQ＜TQmax，则生成风浪检测合格信号；将风浪检测不合格信号经服务器发送至作业点感知模块；

风浪危险程度分析的具体分析过程如下：

若浪高表现值超过预设浪高表现阈值且风速表现值未超过预设风速表现阈值，则将对应检测时点的瞬时浪高差值和瞬时风速数据与预设瞬时浪高差值阈值和预设瞬时风速数据阈值分别进行数值比较，若瞬时浪高差值未超过预设瞬时浪高差值阈值且瞬时风速数据超过预设瞬时风速数据阈值，则将对应检测时点标记为风浪极危时点，若瞬时浪高差值超过预设瞬时浪高差值阈值且瞬时风速数据未超过预设瞬时风速数据阈值，则将对应检测时点标记为风浪无危时点，其余情况则将对应检测时点标记为风浪较危时点；

作业点感知模块的具体运行过程包括：

获取到水上管线组装作业点所受到的冲击力数据以及其振动频率和偏摆幅度，将冲击力数据、振动频率和偏摆幅度进行数值计算得到作业感知系数，将所有检测时点的作业感知系数建立感知系数集合，将感知系数集合进行均值计算和方差计算得到感知系数表现值和感知系数偏差值；若感知系数表现值超过预设感知系数表现阈值且感知系数偏差值未超过预设感知系数偏差阈值，则生成作业感知不合格信号；若感知系数表现值未超过预设感知系数表现阈值且感知系数偏差值未超过预设感知系数偏差阈值，则生成作业感知合格信号；其余情况则进行作业感知考量分析；

作业感知考量分析的具体分析过程如下：

将作业感知系数与预设作业感知系数阈值进行数值比较，若作业感知系数超过预设作业感知系数阈值，则将对应作业感知系数标记为提取系数；将提取系数的数量与作业感知系数的数量进行比值计算得到可提占比值，将提取系数减去预设作业感知系数阈值得到提超值，将所有提超值进行求和计算并取均值得到提表值，将提表值与可提占比值进行数值计算得到感知考量值；若感知考量值超过预设感知考量阈值，则生成作业感知不合格信号，若感知考量值未超过预设感知考量阈值，则生成作业感知合格信号；

外围环境辅测模块的具体运行过程包括：

采集到水上管线组装作业点所处环境的实时温度、实时湿度、实时光照强度、实时紫外线强度以及实时空气污染指数，将实时温度与预设适宜温度范围的中值进行差值计算并取绝对值得到温度数据，同理获取到湿度数据和光照强度数据；将温度数据、湿度数据、光照强度数据、实时紫外线强度和实时空气污染指数进行数值计算得到环辅值；若环辅值超过预设环辅阈值，则判断对应时刻处于风险环境状态；

将单位时间的所有环辅值进行求和计算并取均值得到环辅均值，将单位时间内处于风险环境状态的时长标记为辅测不良时长，将辅测不良时长与环辅均值进行数值计算得到环辅评估值；若环辅评估值超过预设环辅评估阈值，则生成环境辅测不合格信号，若环辅评估值未超过预设环辅评估阈值，则生成环境辅测合格信号；将环境辅测合格信号经服务器发送至体征检测评估模块；

体征检测评估模块的具体运行过程包括：

采集到体征监测对象i的体温数据、心率数据、血压数据和呼吸速度数据，将预设标准体温范围的最大值和最小值进行求和计算并取均值得到体温标准值，将体温数据与体温标准值进行差值计算并取均值得到体温偏差值，同理获取到心率偏差值、血压偏差值和呼吸速度偏差值；将体征监测对象i的体温偏差值、心率偏差值、血压偏差值和呼吸速度偏差值进行归一化计算得到体征系数；若体征系数超过预设体征系数阈值，则判断对应体征监测对象i身体表现状况差并生成体征评估不合格信号；若体征系数未超过预设体征系数阈值，则将对应体征监测对象i当前的体征系数与相邻上一组体征系数进行差值计算得到体系增长值；若体系增长值超过预设体系增长阈值，则生成对应体征监测对象i的体征评估不合格信号，否则生成对应体征监测对象i的体征评估合格信号；

在生成对应体征监测对象i的体征评估合格信号时，采集到对应体征监测对象i的开始作业时刻，将当前时刻与开始作业时刻进行时间差计算得到作业时长，以及其在作业时长内的休息次数和单次休息时长，将所有单次休息时长进行求和计算得到休息总时长；

将作业时长、休息总时长和休息次数进行数值计算得到作业疲劳值，若作业疲劳值超过预设作业疲劳阈值，则生成对应体征监测对象i的疲劳度评估不合格信号，若作业疲劳值未超过预设作业疲劳阈值，则生成对应体征监测对象i的疲劳度评估合格信号。

2.根据权利要求1所述的一种适用于水上管线组装的作业安全监管系统，其特征在于，服务器与作业人员合理性筛选模块通信连接，在进行水上管线组装前，作业人员合理性筛选模块获取到对应作业人员在历史作业过程中的作业经验量值，并设定时长为L1的管理周期，采集到对应作业人员在管理周期内的作业出错次数和生成体征评估不合格信号的次数并分别标记为作业错频值和体征异常值，以及采集到对应作业人员距离相邻上一次休整时刻的间隔时长并标记为休整间隔时长；

将对应作业人员的作业经验量值、作业错频值、体征异常值和休整间隔时长进行归一化计算得到人员评估值，若人员评估值超过预设人员评估阈值，则将对应作业人员标记为非适宜人员，若人员评估值未超过预设人员评估阈值，则将对应作业人员标记为推荐人员；且生成非适宜人员的作业合理性异常信号，将作业合理性异常信号经服务器发送至作业安全预警模块。