本發(fā)明涉及物電檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)的配網(wǎng)帶電作業(yè)主要方式主要有絕緣桿作業(yè)法和絕緣手套作業(yè)法，絕緣手套、絕緣服、絕緣桿等絕緣工器具的使用，有效保障了配網(wǎng)不停電作業(yè)人員的人身安全，促進(jìn)了配網(wǎng)不停電作業(yè)的廣泛開展。絕緣桿作業(yè)法又稱為間接作業(yè)法，是指作業(yè)人員與帶電體保持規(guī)定的安全距離，穿戴絕緣防護(hù)用具，通過(guò)絕緣桿進(jìn)行作業(yè)的方式，絕緣桿作業(yè)法既可以在登桿作業(yè)中采用，也可以在斗臂車的工作斗內(nèi)或其他對(duì)地絕緣的作業(yè)平臺(tái)上采用。絕緣手套作業(yè)法又稱直接作業(yè)法，是指作業(yè)人員使用斗臂車、絕緣梯、絕緣平臺(tái)等絕緣承載工具與大地保持規(guī)定的安全距離，穿戴絕緣防護(hù)用具，與周圍物體保持絕緣隔離，通過(guò)絕緣手套對(duì)帶電體直接作業(yè)的方式。
2、如公開號(hào)為cn110289574a的中國(guó)專利公開一種10kv絕緣桿帶電作業(yè)多功能線夾，雖然絕緣桿作業(yè)法操作人員不直接接觸帶電體，有效降低了觸電危害風(fēng)險(xiǎn)，但現(xiàn)有絕緣操作桿使用時(shí)有效絕緣長(zhǎng)度要求不小于0.7m，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)需要1.5m甚至更長(zhǎng)，絕緣桿法簡(jiǎn)單類項(xiàng)目作業(yè)時(shí)間在1-2-小時(shí)左右，復(fù)雜類項(xiàng)目作業(yè)時(shí)間在2-3小時(shí)左右，作業(yè)中需要長(zhǎng)時(shí)間托舉操作，不滿足人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)，作業(yè)效率低，體力消耗極大，長(zhǎng)期帶電作業(yè)工普遍存在手關(guān)節(jié)疼痛、肩關(guān)節(jié)疼痛、腰椎酸疼、頸椎疼痛等關(guān)節(jié)肌肉勞損癥狀，長(zhǎng)期作業(yè)可能導(dǎo)致肌肉骨骼損傷等慢性職業(yè)性傷害，危及人員職業(yè)安全與健康。同時(shí)，電力外骨骼是助力電力施工行業(yè)的重要輔助設(shè)備，電力外骨骼的出現(xiàn)，可以有效地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工作強(qiáng)度，保護(hù)工人的身體健康，但是現(xiàn)有電力外骨骼在使用過(guò)程中對(duì)于作業(yè)人員的生物電信號(hào)獲取誤差較大，控制不夠精準(zhǔn)，因此如何提高上周外骨骼響應(yīng)速度是亟需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)，能夠提高上周外骨骼響應(yīng)速度，保障帶電作業(yè)安全。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：
3、一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，包括以下步驟：
4、當(dāng)外骨骼穿戴在作業(yè)人員身上后，按照采樣頻率fs對(duì)作業(yè)人員的n個(gè)點(diǎn)的生物電信號(hào)進(jìn)行采樣得到生物電信號(hào)序列，對(duì)生物電信號(hào)序列加4項(xiàng)余弦窗進(jìn)行離散傅里葉變換得到離散傅里葉變換結(jié)果，對(duì)離散傅里葉變換結(jié)果進(jìn)行抽樣得到數(shù)字頻率，根據(jù)數(shù)字頻率，計(jì)算相鄰兩頻點(diǎn)的譜線幅值比，根據(jù)相鄰兩頻點(diǎn)的譜線幅值比進(jìn)行頻譜分析，利用插值系數(shù)對(duì)頻譜分析結(jié)果進(jìn)行校正，將校正后的頻譜分析結(jié)果通過(guò)全波整流與低通濾波可獲得生物電信號(hào)的強(qiáng)度特征序列。
5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，某含有m個(gè)頻率分量的生物電信號(hào)表達(dá)式為：
6、
7、式中：am、fm、分別為第m個(gè)生物電信號(hào)的幅值、頻率和相位。
8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，離散傅里葉變換結(jié)果為：式中：am為生物電信號(hào)頻域的幅值，ω-ωm為頻率的偏移，ωm為初始頻率，w4(ω-ωm)為以數(shù)字頻率表示的4項(xiàng)矩形窗頻譜函數(shù)。
9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，以2π/n的間隔對(duì)離散傅里葉變換結(jié)果x(ejw)進(jìn)行抽樣，則得到數(shù)字頻率表示形式為：
10、
11、式中：λ＝nω/2π，λm＝nωm/2π＝nfm/fs，為以數(shù)字頻率表示的矩形窗頻譜函數(shù)，am為頻譜函數(shù)系數(shù)。
12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，設(shè)頻率fm對(duì)應(yīng)的數(shù)字頻率位置為：λm＝km+δm
13、式中：km為正整數(shù)的采樣點(diǎn)，δm為插值系數(shù)且δm∈[0，1)；在非同步采樣的情況下，δm≠0，km處的幅頻譜x(km)與真實(shí)頻率fm存在偏差；
14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，令頻點(diǎn)附近相鄰兩頻點(diǎn)譜線幅值比為βm，所述βm的表達(dá)式為：
15、
16、式中：bi和c2i均為頻譜函數(shù)系數(shù)am的多項(xiàng)式函數(shù)，4項(xiàng)5階nuttall窗的譜線幅值比βm中的bi和c2i均為0。
17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，根據(jù)所述插值系數(shù)δm對(duì)頻譜分析結(jié)果進(jìn)行校正，所述δm的表達(dá)式為：
18、
19、一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知裝置，所述裝置包括：
20、生物電信號(hào)采集模塊：用于在帶電作業(yè)人員穿戴上肢外骨骼后，按照預(yù)設(shè)的采樣頻率對(duì)作業(yè)人員上肢的多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行生物電信號(hào)采樣；
21、信號(hào)處理模塊：對(duì)采集到的生物電信號(hào)序列進(jìn)行離散傅里葉變換，并對(duì)變換結(jié)果進(jìn)行抽樣以獲取數(shù)字頻率；
22、頻譜校正模塊：根據(jù)計(jì)算得到的相鄰兩頻點(diǎn)的譜線幅值比，利用插值系數(shù)對(duì)頻譜分析結(jié)果進(jìn)行校正；
23、特征提取模塊：對(duì)校正后的頻譜分析結(jié)果進(jìn)行全波整流與低通濾波處理，以獲取生物電信號(hào)的強(qiáng)度特征序列；
24、顯示與反饋模塊：用于展示處理后的生物電信號(hào)特征，并根據(jù)信號(hào)特征提供作業(yè)狀態(tài)反饋或安全警示。
25、一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括至少一個(gè)處理器和存儲(chǔ)器，處理器和存儲(chǔ)器總線連接，所述存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)至少一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)如權(quán)1-7任一所述的帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法。
26、一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知介質(zhì)，所述介質(zhì)存有執(zhí)行程序，所述執(zhí)行程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法。
27、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：
28、1、以雙譜線插值校正算法進(jìn)行頻譜結(jié)果校正，可以有效確定生物電信號(hào)的強(qiáng)度特征，提高外骨骼響應(yīng)速度；
29、2、4項(xiàng)5階nuttall窗具有優(yōu)良的性能，有助于減少頻譜泄漏和干擾，提高頻譜分析的準(zhǔn)確性；
30、3、全波整流能夠消除信號(hào)的負(fù)向部分，使得信號(hào)更易于分析和處理；而低通濾波則能夠?yàn)V除高頻噪聲，保留有用的低頻信息。通過(guò)這兩種技術(shù)的結(jié)合，我們可以獲得更加清晰、準(zhǔn)確的生物電信號(hào)強(qiáng)度特征序列，為后續(xù)的決策和優(yōu)化提供有力支持，能夠通過(guò)獲取生物電信號(hào)最終確定最終生物電信號(hào)，方便根據(jù)最終生物電信號(hào)來(lái)確定作業(yè)人員當(dāng)前的狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)。
1.一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，某含有m個(gè)頻率分量的生物電信號(hào)表達(dá)式為：
3.如權(quán)利要求2所述的一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，離散傅里葉變換結(jié)果為：式中：am為生物電信號(hào)頻域的幅值，ω-ωm為頻率的偏移，ωm為初始頻率，w4(ω-ωm)為以數(shù)字頻率表示的4項(xiàng)矩形窗頻譜函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，以2π/n的間隔對(duì)離散傅里葉變換結(jié)果x(ejw)進(jìn)行抽樣，則得到數(shù)字頻率表示形式為：
5.如權(quán)利要求4所述的一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，設(shè)頻率fm對(duì)應(yīng)的數(shù)字頻率位置為：λm＝km+δm
6.如權(quán)利要求5所述的一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，令頻點(diǎn)附近相鄰兩頻點(diǎn)譜線幅值比為βm，所述βm的表達(dá)式為：
7.如權(quán)利要求6所述的一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，根據(jù)所述插值系數(shù)δm對(duì)頻譜分析結(jié)果進(jìn)行校正，所述δm的表達(dá)式為：
8.一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知裝置，應(yīng)用權(quán)1-7任一所述的帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法，其特征在于，所述裝置包括：
9.一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括至少一個(gè)處理器和存儲(chǔ)器，處理器和存儲(chǔ)器總線連接，所述存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)至少一個(gè)程序，實(shí)現(xiàn)如權(quán)1-7任一所述的帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法。
10.一種帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)存有執(zhí)行程序，所述執(zhí)行程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)1-7任一所述的帶電作業(yè)人員上肢外骨骼生物電感知方法。