專利名稱：用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，屬于集成可感知作業(yè)環(huán)境關(guān)鍵物理參數(shù)的設(shè)備領(lǐng)域。具體地說(shuō)涉及ー種能夠檢測(cè)有限空間中作業(yè)環(huán)境安全性及作業(yè)人員生理參數(shù)的可佩戴時(shí)設(shè)備，為作業(yè)人員意外傷害的有效預(yù)警與防范提供支撐。
背景技術(shù)：
有限空間是指封閉或部分封閉，進(jìn)出口較為狹窄有限，未被設(shè)計(jì)為固定工作場(chǎng)所， 自然通風(fēng)不良，易造成有毒有害、易燃易爆物質(zhì)積聚或氧含量不足的空間。有限空間作業(yè)是指作業(yè)人員進(jìn)入有限空間實(shí)施的作業(yè)活動(dòng)，在有限空間中的作業(yè)人員面臨著極大的生命安全風(fēng)險(xiǎn)。密閉空間對(duì)于作業(yè)人員的最大危險(xiǎn)還是來(lái)自于其中的有毒有害氣體。美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全和健康研究院(NIOSH)和美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全和健康協(xié)會(huì)(OSHA)的研究報(bào)告都表明很多致命的密閉空間事故的發(fā)生都同所在空間的氣體組份有關(guān)。這些危險(xiǎn)組份既可能在作業(yè)人員進(jìn)入密閉空間之前產(chǎn)生存在，也可能由于他們?cè)谄溟g的活動(dòng)形成。缺乏在作業(yè)人員進(jìn)入密閉空間之前和在其中工作過(guò)程中對(duì)于危險(xiǎn)氣體的檢測(cè)是絕大多數(shù)密閉空間事故發(fā)生的重要原因。同吋，由于個(gè)體差異，同樣的環(huán)境條件下，作業(yè)人員的生理參數(shù)千差萬(wàn)別。因此，急需能同時(shí)能檢測(cè)環(huán)境有毒有害氣體與作業(yè)人員生理參數(shù)的便攜式檢測(cè)設(shè)備?，F(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備無(wú)法有效適用于有限空間作業(yè)應(yīng)用，無(wú)法對(duì)環(huán)境安全情況與作業(yè)人員生理參數(shù)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且現(xiàn)有作業(yè)環(huán)境感知設(shè)備由于體積大、不便攜帯、感知參數(shù)過(guò)于單一等缺點(diǎn)均無(wú)法適用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種新型用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，該設(shè)備不僅能檢測(cè)出作業(yè)環(huán)境的有毒有害氣體信息，而且能對(duì)作業(yè)人員生理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為此，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征是包括主控MCU、有毒有害氣體檢測(cè)模塊組、作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組、GPRS模塊、顯示模塊以及供電的電源，所述的有毒有害氣體檢測(cè)模塊組包括即插即用的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組包括即插即用的生理參數(shù)傳感器，所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器將測(cè)得的環(huán)境狀態(tài)采樣值傳輸至主控MCU，所述的生理參數(shù)傳感器將作業(yè)人員的生理參數(shù)采樣值通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至主控MCU，主控MCU采用數(shù)據(jù)融合算法，將算出的環(huán)境安全程度以及作業(yè)人員的生理健康狀態(tài)輸出至顯示模塊和GPRS模塊。實(shí)際使用時(shí)，首先，根據(jù)作業(yè)類型的不同(如市政工程或石化エ業(yè))，確定可能的有毒有害氣體類型；有限空間中的危險(xiǎn)氣體大致可以分為三大類氧氣水平(不足或過(guò)量)、可燃?xì)怏w、有毒氣體，很多情況下，一氧化碳和硫化氫被認(rèn)為是致人死命的禍?zhǔn)?。但現(xiàn)實(shí)的情況可能更為復(fù)雜，某些有毒氣體并不常見(jiàn)，但它們引起的危害可能更為致命，尤其可能對(duì)作業(yè)人員造成長(zhǎng)期的身體損壞和生命威脅。如工人在清洗苯罐時(shí)，罐中殘留的苯蒸氣就足以造成工人短期或長(zhǎng)期的中毒反應(yīng)(苯的立即致死量是500ppm)。因此，根據(jù)作業(yè)類型選擇相應(yīng)的氣體檢測(cè)模塊，對(duì)可能的環(huán)境安全狀況進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)警，對(duì)于保障作業(yè)人員生命安全具有重要意義。其次，根據(jù)氣體類型，選擇相應(yīng)的即插即用檢測(cè)模塊。此外，除了環(huán)境安全信息，本便攜設(shè)備還集成了常見(jiàn)的人體生理參數(shù)傳感器，以檢測(cè)作業(yè)人員的生理狀態(tài)，從而更加精確、有效地判斷作業(yè)環(huán)境對(duì)作業(yè)人員的損害與影響。最后，在軟件中進(jìn)行相應(yīng)的選擇與配置，實(shí)現(xiàn)特定的檢測(cè)功能。便攜設(shè)備周期性地采集人體生理參數(shù)傳感器的輸出值，并通過(guò)GPRS模塊發(fā)送到中心服務(wù)器，服務(wù)器軟件根據(jù)環(huán)境氣體濃度信息，通過(guò)信息融合算法判斷作業(yè)人員處在正常作業(yè)還是異常狀態(tài)(如氣體中毒等)，并觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警和救援動(dòng)作，從而避免有限空間作業(yè)的意外傷亡事故，以實(shí)現(xiàn)提供遠(yuǎn)程報(bào)警與通訊功能。對(duì)于上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，可以增加如下技術(shù)特征或其組合。所述的有毒有害氣體檢測(cè)模塊組和作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組均采用即插即用的接ロ。這樣可根據(jù)具體實(shí)際作業(yè)環(huán)境(如城市公共設(shè)施、石化エ業(yè)等)選擇不同的傳感器組，功能實(shí)用，體積小、易攜??；電路原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)難度小。所述的主控MCU為低功耗芯片，所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器包括MEMS傳感器芯片。本裝置采用的主控MCU為低功耗的TI MSP430 1611 ；GPRS模塊采用中興ME3000_V2 ;有毒有害氣體傳感器選擇主流的MEMS傳感器芯片；生理參數(shù)傳感器也選擇相應(yīng)成熟的檢測(cè)模塊。這樣采用低成本、低功耗芯片及MEMS傳感器芯片，總體成本及功耗低，在電池供電情況下，可長(zhǎng)期使用。所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器至少包括氧氣傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、ー氧化碳傳感器、硫化氫傳感器、揮發(fā)性有機(jī)化合物傳感器之一。所述的生理參數(shù)傳感器至少包括心率計(jì)、血氧計(jì)、血壓計(jì)、體溫計(jì)之一。所述的主控MCU與GPRS模塊采用異步串行UART接ロ相連。所述的有毒有害氣體檢測(cè)模塊組采用A/D采樣接ロ或SPI或UART或I2C數(shù)字接ロ。這樣可以適應(yīng)不同的模擬或數(shù)字信號(hào)氣體傳感器。所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組采用A/D采樣接ロ或SPI或UART或I2C數(shù)字接ロ。這樣可以適應(yīng)不同的模擬或數(shù)字信號(hào)生理參數(shù)傳感器。本實(shí)用新型的有益效果是，可以在確定有限空間中作業(yè)影響環(huán)境安全位置的有毒有害氣體情況的同時(shí)，監(jiān)測(cè)作業(yè)人員的生理參數(shù)變化，從而更加精確確定環(huán)境氣體等因素對(duì)作業(yè)人員的損害，該設(shè)備采用GPRS無(wú)線技木，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本與功耗較低，適用于便攜的作業(yè)場(chǎng)景。

圖I是本實(shí)用新型的方框結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的說(shuō)明。如圖I所示，用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備主要包括主控MCU，GPRS模塊，有毒有害氣體檢測(cè)模塊組，作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組，IXD顯示屏以及電源等部分。本實(shí)用新型的電路的連接關(guān)系是主控MCU與GPRS模塊采用異步串行UART接ロ相連；有毒有害氣體檢測(cè)模塊組通過(guò)A/D采樣接ロ(若傳感器輸出信號(hào)是模擬信號(hào))或SPI、UART、I2C等數(shù)字接ロ(若傳感器輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào))相連；作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組通過(guò)A/D采樣接ロ(若傳感器輸出信號(hào)是模擬信號(hào))或SPI、UART, I2C等數(shù)字接ロ(若傳感器輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào))相連。主控MCU的芯片定期接收有毒有害氣體檢測(cè)模塊組與作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組的傳感器數(shù)據(jù)，并將其通過(guò)GPRS接口上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器。從而為基于數(shù)據(jù)融合算法的人員狀態(tài)區(qū)分方法提供數(shù)據(jù)輸入，進(jìn)行有效的作業(yè)事故預(yù)警。以上附圖I所示的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，可根據(jù)實(shí)際的使用需要，對(duì)其進(jìn)行形狀、大小、規(guī)格、材質(zhì)和色彩等方面的修改，傳感器的種類可根據(jù)實(shí)際使用需要選擇 ，在此不多贅述。
權(quán)利要求1.用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于包括主控MCU、有毒有害氣體檢測(cè)模塊組、作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組、GPRS模塊、顯示模塊以及供電的電源，所述的有毒有害氣體檢測(cè)模塊組包括即插即用的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組包括即插即用的生理參數(shù)傳感器，所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器將測(cè)得的環(huán)境狀態(tài)采樣值傳輸至主控MCU，所述的生理參數(shù)傳感器將作業(yè)人員的生理參數(shù)采樣值通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至主控MCU，主控MCU采用數(shù)據(jù)融合算法，將算出的環(huán)境安全程度以及作業(yè)人員的生理健康狀態(tài)輸出至顯示模塊和GPRS模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的有毒有害氣體檢測(cè)模塊組和作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組均采用即插即用的接□。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的主控MCU為低功耗芯片，所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器包括MEMS傳感器芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器至少包括氧氣傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、一氧化碳傳感器、硫化氫傳感器、揮發(fā)性有機(jī)化合物傳感器之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的生理參數(shù)傳感器至少包括心率計(jì)、血氧計(jì)、血壓計(jì)、體溫計(jì)之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的主控MCU與GPRS模塊采用異步串行UART接口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的有毒有害氣體檢測(cè)模塊組采用A/D采樣接口或SPI或UART或I2C數(shù)字接□。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，其特征在于所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組采用A/D采樣接口或SPI或UART或I2C數(shù)字接□。
專利摘要用于有限空間作業(yè)環(huán)境安全預(yù)警的可佩帶式設(shè)備，屬于集成可感知作業(yè)環(huán)境關(guān)鍵物理參數(shù)的設(shè)備領(lǐng)域?，F(xiàn)有作業(yè)環(huán)境感知設(shè)備由于體積大、不便攜帶、感知參數(shù)過(guò)于單一等缺點(diǎn)均無(wú)法適用。本實(shí)用新型包括主控MCU、有毒有害氣體檢測(cè)模塊組、作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊組、GPRS模塊、顯示模塊以及供電的電源，主控MCU基于各種環(huán)境狀態(tài)傳感器與生理參數(shù)傳感器的采樣值，采用數(shù)據(jù)融合算法將算出的環(huán)境安全程度以及作業(yè)人員的生理健康狀態(tài)輸出至顯示模塊和GPRS模塊，其有益效果是該設(shè)備為可佩帶式，傳感器即插即用，能檢測(cè)出作業(yè)環(huán)境的有毒有害氣體信息，且能對(duì)作業(yè)人員生理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為作業(yè)人員意外傷害提供有效預(yù)警與防范。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202394375SQ201220027040
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者黃毅俊 申請(qǐng)人:杭州北昆信息技術(shù)有限公司