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。具體地說涉及ー種能夠檢測有限空間中作業(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)計為固定工作場所， 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)入有限空間實施的作業(yè)活動，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。密閉空間對于作業(yè)人員的最大危險還是來自于其中的有毒有害氣體。美國國家職業(yè)安全和健康研究院(NIOSH)和美國國家職業(yè)安全和健康協(xié)會(OSHA)的研究報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，也可能由于他們在其間的活動形成。缺乏在作業(yè)人員進(jìn)入密閉空間之前和在其中工作過程中對于危險氣體的檢測是絕大多數(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)千差萬別。因此，急需能同時能檢測環(huán)境有毒有害氣體與作業(yè)人員生理參數(shù)的便攜式檢測設(shè)備。現(xiàn)有檢測設(shè)備無法有效適用于有限空間作業(yè)應(yīng)用，無法對環(huán)境安全情況與作業(yè)人員生理參數(shù)同時進(jìn)行實時監(jiān)測，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)過于單一等缺點均無法適用。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(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)備不僅能檢測出作業(yè)環(huán)境的有毒有害氣體信息，而且能對作業(yè)人員生理參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測。為此，本實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、有毒有害氣體檢測模塊組、作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組、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模塊組包括即插即用的環(huán)境監(jiān)測傳感器，所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測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)測傳感器將測得的環(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。實際使用時，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；有限空間中的危險氣體大致可以分為三大類氧氣水平(不足或過量)、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)實的情況可能更為復(fù)雜，某些有毒氣體并不常見，但它們引起的危害可能更為致命，尤其可能對作業(yè)人員造成長期的身體損壞和生命威脅。如工人在清洗苯罐時，罐中殘留的苯蒸氣就足以造成工人短期或長期的中毒反應(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)的氣體檢測模塊，對可能的環(huán)境安全狀況進(jìn)行檢測和預(yù)警，對于保障作業(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)備還集成了常見的人體生理參數(shù)傳感器，以檢測作業(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，實現(xiàn)特定的檢測功能。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)的報警和救援動作，從而避免有限空間作業(yè)的意外傷亡事故，以實現(xiàn)提供遠(yuǎn)程報警與通訊功能。對于上述技術(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模塊組和作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組均采用即插即用的接ロ。這樣可根據(jù)具體實際作業(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，功能實用，體積小、易攜?。浑娐吩砗唵?，實現(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，可長期使用。所述的環(huán)境監(jiān)測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、血氧計、血壓計、體溫計之一。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)字信號氣體傳感器。所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組采用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)字信號生理參數(shù)傳感器。本實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，監(jiān)測作業(yè)人員的生理參數(shù)變化，從而更加精確確定環(huán)境氣體等因素對作業(yè)人員的損害，該設(shè)備采用GPRS無線技木，電路結(jié)構(gòu)簡單、成本與功耗較低，適用于便攜的作業(yè)場景。

圖I是本實用新型的方框結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)ー步的說明。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，有毒有害氣體檢測模塊組，作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組，IXD顯示屏以及電源等部分。本實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；有毒有害氣體檢測模塊組通過A/D采樣接ロ(若傳感器輸出信號是模擬信號)或SPI、UART、I2C等數(shù)字接ロ(若傳感器輸出信號是數(shù)字信號)相連；作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組通過A/D采樣接ロ(若傳感器輸出信號是模擬信號)或SPI、UART, I2C等數(shù)字接ロ(若傳感器輸出信號是數(shù)字信號)相連。主控MCU的芯片定期接收有毒有害氣體檢測模塊組與作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組的傳感器數(shù)據(jù)，并將其通過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)備是本實用新型的具體實施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本實用新型實質(zhì)性特點和進(jìn)步，可根據(jù)實際的使用需要，對其進(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、有毒有害氣體檢測模塊組、作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組、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模塊組包括即插即用的環(huán)境監(jiān)測傳感器，所述的作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測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)測傳感器將測得的環(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模塊組和作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測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、血氧計、血壓計、體溫計之一。
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。現(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)過于單一等缺點均無法適用。本實用新型包括主控MCU、有毒有害氣體檢測模塊組、作業(yè)人員生理參數(shù)監(jiān)測模塊組、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，能檢測出作業(yè)環(huán)境的有毒有害氣體信息，且能對作業(yè)人員生理參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，為作業(yè)人員意外傷害提供有效預(yù)警與防范。
文檔編號G08C17/02GK202394375SQ201220027040
公開日2012年8月22日 申請日期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 申請人:杭州北昆信息技術(shù)有限公司