CN117110555B - 一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统。该高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，包括气体检测仪、穿戴式体征检测设备、微处理器、声光告警设备和移动终端，且所述气体检测仪、穿戴式体征检测设备和声光告警设备分别通过无线连接微处理器，微处理器与移动终端通过无线连接。本发明通过实时收集气体数据、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息，据此能够实时计算出作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数，再根据这些指数数据实时分析出预警结果，进而能够实时检测电缆井内有毒有害气体浓度，解决了现有技术中存在不能实时监测电缆井内有毒有害气体浓度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统。
背景技术
电力电缆线路正逐渐成为电力系统中主网的重要组成部分，电力电缆的安全稳定运行对电力系统的稳定可靠，尤其是对城市人口密集区域以及重要用户的可靠供电起到了至关重要的作用。现阶段大多数电力电缆线路采用工井与排管相结合的敷设方式，工作人员在进行电缆本体、附件以及接地系统的运维及检修工作时需要经人孔进入电缆工井，才能开展相关工作。电缆井内作业属于有限空间作业，其作业空间狭小，通风不畅，不利于气体扩散，有毒有害气体积聚和氧气含量不足，容易引起事故发生，造成重大人员伤亡和经济损失。有限空间作业存在的主要安全风险包括中毒、缺氧窒息、燃爆以及淹溺、高处坠落、触电、物体打击、机械伤害、灼烫、坍塌、掩埋、高温高湿等。在某些环境下，上述风险可能共存，并具有隐蔽性和突发性。其中，中毒、缺氧窒息是事故发生的最直接、最常见和最主要原因，也是事故救援难度大的主要原因，从而其危害性和伤亡程度最严重。作业人员中毒、缺氧窒息往往就发生在瞬间，有的有毒有害气体中毒后数分钟、甚至数秒钟就会致人死亡，并且事故救援难度较大。因此，有限空间作业具有危险性大和隐蔽性强的特点，且具有安全事故易发性、多发性以及伤亡系数极高等特征的情况。
目前，电缆有限空间作业准则为“先通风，后检测，再作业，有监护”，检修作业开始前对气体进行检测，合格后方可开始作业。但有限空间地下环境复杂，深基坑作业难以实时检测有限空间气体，存在有毒有害气体从旁处泄露至作业地点、作业过程中产生有毒有害气体、氧气不足的风险。
例如公开号为：CN113295210A公开的一种电缆井环境监测系统，包括：电缆、电缆本体监测传感器、环境监测传感器、数据终端与平台服务器，电缆本体监测传感器及环境监测传感器分别与数据终端无线通讯连接，数据终端与平台服务器通过移动网络通讯连接；电缆本体监测传感器，用于采集电缆本体数据，并将电缆本体数据发送给所述数据终端；环境监测传感器，用于采集电缆井环境数据，并将电缆井环境数据发送给数据终端；数据终端，用于向平台服务器发送电缆本体数据和电缆井环境数据。
例如公开号为：CN115628773A公开的电缆中间头井下环境综合监测系统及监测方法，包括：温度传感器、水位传感器、通信模块、微处理器、云服务器、电源模块和终端；通过在井下的电缆中间头处设置温度传感器、水位传感器获取当前的温度信息、水位信息，利用微处理器通过通信模块将井下环境信息传送至云服务器，再由云服务器对井下环境信息进行处理分析，最后再将环境信息以及报警信息发送至终端，相关工作人员通过终端可以第一时间了解电缆中间头井下运行环境信息。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有的电缆井内作业条件下，常规的检测仪以单机型检测为主，地面监护人员只能根据气体检测仪是否发出警报来判断井下作业环境安全，一般气体检测间隔在15分钟以上，存在不能实时监测电缆井内有毒有害气体浓度的问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，解决了现有技术中存在不能实时监测电缆井内有毒有害气体浓度的问题，实现了能够实时检测电缆井内有毒有害气体浓度。
本申请实施例提供了一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，包括气体检测仪,用于实时采集气体检测仪所在区域的气体数据，并将气体数据发送到微处理器；穿戴式体征检测设备,用于实时采集穿戴式体征检测设备对应穿戴者的生命体征数据以及定位信息，并将生命体征数据及定位信息实时发送到微处理器；微处理器,用于根据接收的气体数据、生命体征数据和定位信息，计算得出监测指数数据，并将监测指数数据发送给移动终端，所述监测指数数据包括作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数，所述生命体征数据包括心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度；所述移动终端，用于将接收到的监测指数数据进行可视化显示和标注，并进行数据分析，得出预警结果。
进一步的，所述微处理器包括特征匹配模块及微控制器模块；所述特征匹配模块，用于从气体检测仪发来的气体数据中提取气体组成特征，通过机器学习识别出各个气体组成特征对应的作业环境标准数据中各个气体组成特征对应的当前浓度值；所述微控制器模块，用于获取气体数据、生命体征数据和定位信息，并根据气体数据匹配作业环境标准数据中气体组成特征对应的浓度标准值，计算分析监测指数数据。
进一步的，所述气体组成特征包括氧气、可燃性气体、硫化氢和一氧化碳，所述当前浓度值包括氧气浓度值、可燃性气体浓度值、硫化氢浓度值和一氧化碳浓度值。
进一步的，所述作业环境指数的具体计算公式为：，式中，/>为线缆施工作业沟道对应的作业环境指数，e为自然常数，/>为线缆施工作业沟道对应的作业环境指数修正因子，/>为第/>个气体检测仪所在区域对应的权重值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数，/>，/>为气体检测仪总数。
进一步的，所述区域作业环境指数的具体计算公式为：，式中，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数，/>为氧气浓度值对应的权重值，/>为可燃性气体浓度值对应的权重值，/>为硫化氢浓度值对应的权重值，/>为一氧化碳浓度值对应的权重值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境参考指数，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数修正因子，/>为第/>个气体检测仪所在区域的氧气浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的可燃性气体浓度值，为第/>个气体检测仪所在区域的硫化氢浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的一氧化碳浓度值。
进一步的，所述生命体征指数的具体分析方法为：将区域对应权重值相同的区域划分为一组并为分组编号，根据每个穿戴式体征检测设备的定位信息，将在权重相同的一组区域内的穿戴式体征检测设备进行统一监测；获取权重相同的一组区域内每个穿戴式体征检测设备发来的生命体征数据；对权重相同的一组区域内所处不同区域的穿戴式体征检测设备进行编号；对生命体征数据中的心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度分别进行编号，并构建生命体征指数公式；所述生命体征指数公式为：，式中，为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的生命体征指数，/>、/>、/>和/>分别为心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度对应的权重值，/>为生命体征参考指数，/>为生命体征指数修正因子，/>，/>为穿戴式体征检测设备总数；/>为心率值、/>为呼吸频率值、/>为体温值，/>为血氧饱和度，/>，/>为心率值总数，，/>为呼吸频率值总数，/>，/>为体温值总数，，/>为血氧饱和度总数。
进一步的，所述作业沟道环境辅助参照指数的公式为：，式中，为第/>组相同权重区域对应的作业沟道环境辅助参照指数，e为自然常数，/>、、/>和/>分别为体征辅助参照值、心率呼吸辅助参照值、体温辅助参照值和血氧辅助参照值在作业沟道辅助参照指数中的所占权重值，/>为作业沟道辅助参照指数的修正因子；/>为体征辅助参照值，/>为体温辅助参照值，/>为心率呼吸辅助参照值，为血氧辅助参照值。
进一步的，所述体征辅助参照值，体温辅助参照值，心率呼吸辅助参照值，血氧辅助参照值具体计算公式如下：体征辅助参照值的计算公式为：，体温辅助参照值的计算公式为：/>，心率呼吸辅助参照值的计算公式为：/>，血氧辅助参照值公式为：/>，式中，/>是生命体征指数的影响因子，/>为体征辅助参照值修正因子，/>为温度的标准参考值，/>为体温辅助参照值的修正因子，/>和/>分别为心率值和呼吸值的标准参考值，/>和/>分别为心率值和呼吸值与对应的标准参考值的允许差值，/>和/>分别为心率值和呼吸频率值在心率呼吸辅助参照值中的所占权重值，/>为心率呼吸辅助参照值的修正因子，/>为血氧饱和度的标准参考值，/>为血氧饱和度与对应的标准参考值的允许差值，/>为血氧辅助参照值的修正因子。
进一步的，所述可视化显示和标注具体指：将作业沟道环境结构图作为一级环境图完整显示；将气体检测仪所在的区域作为二级环境图覆盖于一级环境图对应位置上显示，同时将气体检测仪及其所在的区域进行标注；根据穿戴式体征检测设备的定位信息将穿戴式体征检测设备实时对应的生命体征指数标注于二级环境图上；将二级环境图中各个区域实时对应的作业环境指数标注于二级环境图上；将二级环境图中各个区域实时对应的作业沟道环境辅助参照指数标注于二级环境图上。
进一步的，所述预警结果的具体获取方法为：将未达到生命体征指数参考标准的生命体征指数记为异常信息，作区别标记并记为一级预警；将未达到作业环境指数参考标准的作业环境指数记为异常信息，作区别标记并记为二级预警；将未达到作业沟道环境辅助参照指数参考标准的作业沟道环境辅助参照指数记为异常信息，作区别标记并记为二级预警。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过实时收集气体数据、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息，据此能够实时计算出作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数，从而根据这些指数数据实时分析出预警结果，进而实现了实时检测电缆井内有毒有害气体浓度，有效解决了现有技术中，存在不能实时监测电缆井内有毒有害气体浓度的问题。
2、通过不仅根据气体数据、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息计算出作业环境指数和生命体征指数，同时还根据生命体征指数、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息计算出作业沟道环境辅助参照指数，从而能够在出现部分作业人员的生命体征指数异常且作业环境指数无异常时，及时判断是否是气体检测仪未检测到的危险对作业人员造成的生命体征指数异常，进而实现了对有限空间作业环境的预警更加准确。
3、通过获取穿戴式体征检测设备的实时定位信息和生命体征数据，根据生命体征数据计算出生命体征指数，同时保证每一个穿戴式体征检测设备在被穿戴期间仅对应一个作业人员信息，并将定位信息和生命体征指数在移动终端实时显示在二级环境图的对应区域上，从而移动终端能够实时展示每个区域中作业人员的实时生命体征指数和位置，同时将生命体征指数异常的进行区别标注，进而实现了快捷方便的查找到生命体征指数异常的作业人员当前所在位置，减少救援时查找被救人员位置所消耗的时间。
附图说明
图1为本申请实施例提供的高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统中微处理器的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，解决了现有技术中存在不能实时监测电缆井内有毒有害气体浓度的问题，通过实时收集气体数据、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息，据此能够实时计算出作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数，再根据这些指数数据实时分析出预警结果，实现了实时检测电缆井内有毒有害气体浓度。
本申请实施例中的技术方案为解决上述存在不能实时监测电缆井内有毒有害气体浓度的问题，总体思路如下：
通过实时收集气体数据、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息，据此能够实时计算出作业环境指数和生命体征指数；根据生命体征指数、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息计算出作业沟道环境辅助参照指数，用于辅助判断作业沟道环境（即有限空间）的环境是否存在气体检测仪没有检测出的危险因素对作业人员的生命体征指数造成异常；根据这些指数数据实时分析出预警结果，并将这些数据实时显示在移动终端，达到了实时检测电缆井内有毒有害气体浓度。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，为本申请实施例提供的高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统的结构示意图，本申请实施例提供的高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统包括：气体检测仪、穿戴式体征检测设备、微处理器和移动终端，且气体检测仪和穿戴式体征检测设备分别通过无线连接微处理器，微处理器与移动终端通过无线连接：其中，气体检测仪用于实时采集气体检测仪所在区域的气体数据，并将气体数据发送到微处理器；穿戴式体征检测设备用于实时采集穿戴式体征检测设备对应穿戴者的生命体征数据以及定位信息，并将生命体征数据及定位信息实时发送到微处理器；微处理器用于接收气体检测仪发来的气体数据以及穿戴式体征检测设备发来的生命体征数据和定位信息，计算得出监测指数数据，并将监测指数数据发送给移动终端，监测指数数据包括作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数，生命体征数据包括心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度；移动终端用于接收由微处理器发来的监测指数数据，将其进行可视化显示和标注，并进行数据分析，得出预警结果，还用于向微处理器发出对应的预警结果。
在本实施例中，微处理器还用于接收移动终端发来的预警结果并执行对应的告警操作。高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统还包括声光告警设备，用于接收并根据微处理器发来的告警操作进行告警；且声光告警设备通过无线连接微处理器。
进一步的，如图2所示，为本申请实施例提供的高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统中微处理器的结构示意图，微处理器包括特征匹配模块及微控制器模块；所述特征匹配模块，用于从气体检测仪发来的气体数据中提取气体组成特征，通过机器学习识别出各个气体组成特征对应的作业环境标准数据中各个气体组成特征对应的当前浓度值；所述微控制器模块，用于获取气体数据、生命体征数据和定位信息，并根据气体数据匹配作业环境标准数据中气体组成特征对应的浓度标准值，计算分析监测指数数据。
在本实施例中，微处理器还包括传输模块和数据存储模块；传输模块：用于通过蓝牙无线连接移动终端，将作业环境指数和作业人员的生命体征指数发往移动终端，接收移动终端发来的预警结果，将预警结果传送到微控制器模块，还用于通过无线传输接收气体检测仪和穿戴式体征检测设备发来的气体数据、生命体征数据和定位信息；数据存储模块：用于存储特征匹配模块能够识别的作业环境对应的气体组成特征，还用于存储预警结果以及预警结果对应的告警操作。气体检测仪、穿戴式体征检测设备、微处理器、声光告警设备和移动终端均默认为已接通电源，此外气体检测仪、穿戴式体征检测设备和声光告警设备均应当包括多个，移动终端可以提供APP软件用于显示和标注微处理器发来的数据。在移动终端中，作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数有对应的警告阈值，当有指数超过该警告阈值时，则发出预警，否则不发出预警。
进一步的，所述气体组成特征包括氧气、可燃性气体、硫化氢和一氧化碳，所述当前浓度值包括氧气浓度值、可燃性气体浓度值、硫化氢浓度值和一氧化碳浓度值。
在本实施例中，气体检测仪呈分布式固定在作业有限空间中各个区域的指定位置上，用于检测有限空间中的气体组成特征，各个区域有对应的权重值，每个区域仅放置一台气体检测仪。每个气体检测仪的位置应当处于对应区域的中心，每两个气体检测仪之间应当保持一定距离，允许两个不同的气体检测仪对应区域有轻微重叠，但重叠面积不应超过最大允许的重叠面积，避免两者相互干扰或交叉感应。该气体组成特征为必须检测的有毒有害气体；对于高压电力线缆施工作业沟道环境需要检测以上这些有毒有害气体，除此之外部分有限空间对应的环境需要检测更多的气体信息。
进一步的，作业环境指数的具体计算公式为：，式中，/>为线缆施工作业沟道对应的作业环境指数，e为自然常数，/>为线缆施工作业沟道对应的作业环境指数修正因子，/>为第/>个气体检测仪所在区域对应的权重值，为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数，/>，/>为气体检测仪总数。
在本实施例中，为所处不同区域的气体检测仪设置编号为；/>为第/>个气体检测仪所在区域对应的权重值，同时能够代表各个区域对应的权重值。当出现更多的气体需要被测试，可以在获取其当前浓度值和该气体在该区域作业环境指数中的权重值后，将其引入区域作业环境指数中共同进行计算。
进一步的，区域作业环境指数的具体计算公式为：，式中，为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数，/>为氧气浓度值对应的权重值，/>为可燃性气体浓度值对应的权重值，/>为硫化氢浓度值对应的权重值，/>为一氧化碳浓度值对应的权重值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境参考指数，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数修正因子，/>为第/>个气体检测仪所在区域的氧气浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的可燃性气体浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的硫化氢浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的一氧化碳浓度值。
在本实施例中，按照气体组成特征为第个气体检测仪检测出的气体数据进行编号，分别为第/>个气体检测仪检测出的氧气浓度值/>、可燃性气体浓度值/>、硫化氢浓度值/>和一氧化碳浓度值/>。
进一步的，生命体征指数的具体分析方法为：将区域对应权重值相同的区域划分为一组并为分组区域编号为/>，/>，/>为分组区域的总数，根据每个穿戴式体征检测设备的定位信息，将在权重相同的一组区域/>内的穿戴式体征检测设备进行统一监测；获取权重相同的一组区域/>内每个穿戴式体征检测设备发来的生命体征数据；对权重相同的一组区域/>内所处不同区域的穿戴式体征检测设备进行编号为/>；对生命体征数据中的心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度分别进行编号，并构建生命体征指数公式；所述生命体征指数公式为：，式中，为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的生命体征指数，/>、/>、/>和/>分别为心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度对应的权重值，/>为生命体征参考指数，/>为生命体征指数修正因子，/>，/>为穿戴式体征检测设备总数；/>为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的心率值、/>为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的呼吸频率值、/>为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的体温值，/>为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的血氧饱和度，/>，/>为穿戴式体征检测设备/>共采集到对应作业人员的心率值总数，/>，/>为穿戴式体征检测设备/>共采集到对应作业人员的呼吸频率值总数，/>，/>为穿戴式体征检测设备/>共采集到对应作业人员的体温值总数，/>，/>为穿戴式体征检测设备/>共采集到对应作业人员的血氧饱和度总数。
在本实施例中，每个生命体征数据对应一个穿戴式体征检测设备，每个穿戴式体征检测设备在被穿戴期间仅对应一个作业人员信息。穿戴式体征检测设备应当具有插卡模块，用于插入作业人员的信息卡，便于发现该作业人员对应的生命体征指数出现异常时能够根据生命体征数据查找到该数值对应的作业人员信息，保证每个穿戴式体征检测设备在被穿戴期间仅对应一个作业人员信息。穿戴式体征检测设备按照一定频率（每毫秒、每秒等）获取生命体征数据，并将每次获取的生命体征数据进行保存。
进一步的，作业沟道环境辅助参照指数的公式为：，式中，为第/>组相同权重区域对应的作业沟道环境辅助参照指数，e为自然常数，/>、、/>和/>分别为体征辅助参照值、心率呼吸辅助参照值、体温辅助参照值和血氧辅助参照值在作业沟道辅助参照指数中的所占权重值，/>为作业沟道辅助参照指数的修正因子；/>为体征辅助参照值，/>为体温辅助参照值，/>为心率呼吸辅助参照值，为血氧辅助参照值。
在本实施例中，根据体征辅助参照值、心率呼吸辅助参照值、体温辅助参照值和血氧辅助参照值计算出作业沟道辅助参照指数，用于当个别作业人员因为个人身体素质出现问题引起本系统对于电缆井下环境的误判。
进一步的，所述体征辅助参照值，体温辅助参照值，心率呼吸辅助参照值，血氧辅助参照值具体计算公式如下：体征辅助参照值的计算公式为：，体温辅助参照值的计算公式为：/>，心率呼吸辅助参照值的计算公式为：/>，血氧辅助参照值公式为：/>，式中，/>是生命体征指数的影响因子，为体征辅助参照值修正因子，/>为温度的标准参考值，/>为体温辅助参照值的修正因子，/>和/>分别为心率值和呼吸值的标准参考值，/>和/>分别为心率值和呼吸值与对应的标准参考值的允许差值，/>和/>分别为心率值和呼吸频率值在心率呼吸辅助参照值中的所占权重值，/>为心率呼吸辅助参照值的修正因子，/>为血氧饱和度的标准参考值，/>为血氧饱和度与对应的标准参考值的允许差值，/>为血氧辅助参照值的修正因子。
在本实施例中，当权重相同的一组区域中存在不低于两个的作业人员时，实时监控该区域内所有作业人员所对应的生命体征指数以及生命体征数据中的心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度。
进一步的，可视化显示和标注具体指：将作业沟道环境结构图作为一级环境图完整显示；将气体检测仪所在的区域作为二级环境图覆盖于一级环境图对应位置上显示，同时将气体检测仪及其所在的区域进行标注；根据穿戴式体征检测设备的定位信息将穿戴式体征检测设备实时对应的生命体征指数标注于二级环境图上；将二级环境图中各个区域实时对应的作业环境指数标注于二级环境图上；将二级环境图中各个区域实时对应的作业沟道环境辅助参照指数标注于二级环境图上。
在本实施例中，将作业人员的实时位置和实时生命体征指数都显示在作业沟道环境结构图上的区域图上，如此便于维护人员能够从图中观察到生命体征指数异常的作业人员当前所在位置。
进一步的，预警结果的具体获取方法为：将未达到生命体征指数参考标准的生命体征指数记为异常信息，作区别标记并记为一级预警；将未达到作业环境指数参考标准的作业环境指数记为异常信息，作区别标记并记为二级预警；将未达到作业沟道环境辅助参照指数参考标准的作业沟道环境辅助参照指数记为异常信息，作区别标记并记为二级预警。
在本实施例中，上述二级预警严重程度高于一级预警，一级预警表示个别作业人员生命体征指数异常，需要对其展开救援，二级预警表示作业人员整体生命体征指数水平较低，环境可能存在气体检测仪未检测到的异常环境信息，需要立即撤离作业人员。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：相对于公开号为：CN113295210A公开的一种电缆井环境监测系统，本申请实施例通过不仅根据气体数据、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息计算出作业环境指数和生命体征指数，同时还根据生命体征指数、生命体征数据和穿戴式体征检测设备的定位信息计算出作业沟道环境辅助参照指数，从而能够在出现部分作业人员的生命体征指数异常且作业环境指数无异常时，及时判断是否是气体检测仪未检测到的危险对作业人员造成的生命体征指数异常，进而实现了对有限空间作业环境的预警更加准确；相对于公开号为：CN115628773A公开的电缆中间头井下环境综合监测系统及监测方法，本申请实施例通过获取穿戴式体征检测设备的实时定位信息和生命体征数据，根据生命体征数据计算出生命体征指数，同时保证每一个穿戴式体征检测设备在被穿戴期间仅对应一个作业人员信息，并将定位信息和生命体征指数在移动终端实时显示在二级环境图的对应区域上，从而移动终端能够实时展示每个区域中作业人员的实时生命体征指数和位置，同时将生命体征指数异常的进行区别标注，进而实现了快捷方便的查找到生命体征指数异常的作业人员当前所在位置，减少救援时查找被救人员位置所消耗的时间。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的系统、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，其特征在于，包括：
气体检测仪,用于实时采集气体检测仪所在区域的气体数据，并将气体数据发送到微处理器；
穿戴式体征检测设备,用于实时采集穿戴式体征检测设备对应穿戴者的生命体征数据以及定位信息，并将生命体征数据及定位信息实时发送到微处理器；
微处理器,用于根据接收的气体数据、生命体征数据和定位信息，计算得出监测指数数据，并将监测指数数据发送给移动终端，所述监测指数数据包括作业环境指数、生命体征指数和作业沟道环境辅助参照指数，所述生命体征数据包括心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度；
所述移动终端，用于将接收到的监测指数数据进行可视化显示和标注，并进行数据分析，得出预警结果；
所述作业环境指数的具体计算公式为：
，
式中，为线缆施工作业沟道对应的作业环境指数，e为自然常数，/>为线缆施工作业沟道对应的作业环境指数修正因子，/>为第/>个气体检测仪所在区域对应的权重值，为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数，/>，/>为气体检测仪总数；
所述生命体征指数的具体分析方法为：
将区域对应权重值相同的区域划分为一组并为分组编号，根据每个穿戴式体征检测设备的定位信息，将在权重相同的一组区域内的穿戴式体征检测设备进行统一监测；
获取权重相同的一组区域内每个穿戴式体征检测设备发来的生命体征数据；
对权重相同的一组区域内所处不同区域的穿戴式体征检测设备进行编号；
对生命体征数据中的心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度分别进行编号，并构建生命体征指数公式；
所述生命体征指数公式为：
，
式中，为第/>个穿戴式体征检测设备所对应的生命体征指数，/>、/>、/>和/>分别为心率值、呼吸频率值、体温值和血氧饱和度对应的权重值，/>为生命体征参考指数，为生命体征指数修正因子，/>，/>为穿戴式体征检测设备总数；/>为心率值、为呼吸频率值、/>为体温值，/>为血氧饱和度，/>，/>为心率值总数，，/>为呼吸频率值总数，/>，/>为体温值总数，/>，/>为血氧饱和度总数；
所述作业沟道环境辅助参照指数的公式为：
，
式中，为第/>组相同权重区域对应的作业沟道环境辅助参照指数，e为自然常数，、/>、/>和/>分别为体征辅助参照值、心率呼吸辅助参照值、体温辅助参照值和血氧辅助参照值在作业沟道辅助参照指数中的所占权重值，/>为作业沟道辅助参照指数的修正因子；/>为体征辅助参照值，/>为体温辅助参照值，/>为心率呼吸辅助参照值，为血氧辅助参照值；
所述体征辅助参照值，体温辅助参照值，心率呼吸辅助参照值，血氧辅助参照值具体计算公式如下：
体征辅助参照值的计算公式为：
，
体温辅助参照值的计算公式为：，
心率呼吸辅助参照值的计算公式为：，
血氧辅助参照值公式为：
，
式中，是生命体征指数的影响因子，/>为体征辅助参照值修正因子，/>为温度的标准参考值，/>为体温辅助参照值的修正因子，/>和/>分别为心率值和呼吸值的标准参考值，/>和/>分别为心率值和呼吸值与对应的标准参考值的允许差值，/>和分别为心率值和呼吸频率值在心率呼吸辅助参照值中的所占权重值，/>为心率呼吸辅助参照值的修正因子，/>为血氧饱和度的标准参考值，/>为血氧饱和度与对应的标准参考值的允许差值，/>为血氧辅助参照值的修正因子。
2.如权利要求1所述高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，其特征在于：所述微处理器包括特征匹配模块及微控制器模块；
所述特征匹配模块，用于从气体检测仪发来的气体数据中提取气体组成特征，通过机器学习识别出各个气体组成特征对应的当前浓度值；
所述微控制器模块，用于获取气体数据、生命体征数据和定位信息，并根据气体数据匹配作业环境标准数据中气体组成特征对应的浓度标准值，计算分析监测指数数据。
3.如权利要求2所述高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，其特征在于：所述气体组成特征包括氧气、可燃性气体、硫化氢和一氧化碳，所述当前浓度值包括氧气浓度值、可燃性气体浓度值、硫化氢浓度值和一氧化碳浓度值。
4.如权利要求3所述高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，其特征在于，所述区域作业环境指数的具体计算公式为：
，
式中，为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数，/>为氧气浓度值对应的权重值，/>为可燃性气体浓度值对应的权重值，/>为硫化氢浓度值对应的权重值，为一氧化碳浓度值对应的权重值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境参考指数，/>为第/>个气体检测仪所在区域的区域作业环境指数修正因子，/>为第个气体检测仪所在区域的氧气浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的可燃性气体浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的硫化氢浓度值，/>为第/>个气体检测仪所在区域的一氧化碳浓度值。
5.如权利要求4所述高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，其特征在于，所述可视化显示和标注具体指：
将作业沟道环境结构图作为一级环境图完整显示；
将气体检测仪所在的区域作为二级环境图覆盖于一级环境图对应位置上显示，同时将气体检测仪及其所在的区域进行标注；
根据穿戴式体征检测设备的定位信息将穿戴式体征检测设备实时对应的生命体征指数标注于二级环境图上；
将二级环境图中各个区域实时对应的作业环境指数标注于二级环境图上；
将二级环境图中各个区域实时对应的作业沟道环境辅助参照指数标注于二级环境图上。
6.如权利要求5所述高压电力线缆施工作业沟道环境监测预警系统，其特征在于，所述预警结果的具体获取方法为：
将未达到生命体征指数参考标准的生命体征指数记为异常信息，作区别标记并记为一级预警；
将未达到作业环境指数参考标准的作业环境指数记为异常信息，作区别标记并记为二级预警；
将未达到作业沟道环境辅助参照指数参考标准的作业沟道环境辅助参照指数记为异常信息，作区别标记并记为二级预警。
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| GR01 | Patent grant | ||
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