一种用于有限空间安全作业的智能管理系统

摘要

本发明涉及安全监测技术领域，具体涉及一种用于有限空间安全作业的智能管理系统，包括装置本体和控制器，所述控制器包括：红外感应模块：用于感应作业人员是否靠近；语音播报模块：用于语音播报预设的第一报警提示信息；录音记录模块：用于在感应到作业人员靠近时，启动录音设备收集环境音频数据；人脸识别模块：用于对感应到的作业人员进行人脸识别；实时监控管理模块：用于实时获取有限空间的环境气体数据，并整理环境音频数据、环境气体数据、人脸识别数据、进入确认信息和离开确认信息为工作记录数据。本发明能够避免有限空间作业安全事故的发生，保障作业人员人身安全，提升作业人员的安全意识，能时刻对作业人员进行安全提醒和警示。

说明书

技术领域

本发明涉及安全监测技术领域，具体涉及一种用于有限空间安全作业的智能管理系统。

背景技术

污水处理厂有限空间作业较为频繁，主要涉及设备检修、池体清淤等作业。有限空间内部自然通风不良，易造成有毒有害、易燃易爆物质聚集或含氧量不足，作业安全风险较高。现有技术中，容易出现对有限空间作业安全管理不到位，作业人员麻痹大意、各项作业手续不完善的情况，若再加上有限空间安全防护物资不到位的情况，极其容易发生较大的安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于有限空间安全作业的智能管理系统，能够避免有限空间作业安全事故的发生，保障作业人员人身安全，提升作业人员的安全意识，能时刻对作业人员进行安全提醒和警示。

为了达到上述目的，提供了一种用于有限空间安全作业的智能管理系统，包括通信连接的移动式有限空间作业报警装置和固定式有限空间作业报警装置，所述固定式有限空间作业报警装置包括装置本体和控制器，所述控制器包括以下模块：

红外感应模块：用于感应作业人员是否靠近；

语音播报模块：用于在感应到作业人员靠近时，语音播报预设的第一报警提示信息；

录音记录模块：用于在感应到作业人员靠近时，启动录音设备收集环境音频数据；

人脸识别模块：用于对感应到的作业人员进行人脸识别，判别作业人员是否属于作业人员系统库，若属于，则再次判断是否存在进入确认信息，若不存在，则生成人员进入提示操作信息，若存在，则生成人员离开提示操作信息；

实时监控管理模块：用于在收到进入提示操作信息的信息反馈时，实时从移动式有限空间作业报警装置获取有限空间的环境气体数据，并在检测到环境气体数据异常后，通过语音播报模块连续语音播报预设的第二报警提示信息；还用于在收到离开提示操作信息的信息反馈时，关闭录音设备，并整理环境音频数据、环境气体数据、人脸识别数据、进入确认信息和离开确认信息为工作记录数据。

进一步，所述控制器还包括以下模块：

计时管理模块：用于在收到进入提示操作信息的信息反馈时，根据预设的倒计时参数进行倒计时，并根据预设的间隔时间对作业人员进行提醒。

进一步，所述控制器还包括以下模块：

定位管理模块：用于在收到进入提示操作信息的信息反馈时，实时获取移动式有限空间作业报警装置的第一定位信息，并根据固定式有限空间作业报警装置的第二定位信息，分析计算移动式有限空间作业报警装置与固定式有限空间作业报警装置的相对方位信息；还用于将相对方位信息在固定式有限空间作业报警装置上进行实时更新显示。

进一步，所述控制器还包括以下模块：

参数调整模块：用于在判别作业人员属于作业人员系统库时，获取当前作业人员的参数调整需求，并根据参数调整需求调整对应的倒计时参数、间隔时间和环境气体数据中各个环境参数的报警程度响应阈值。

进一步，所述控制器电连接有若干外接扬声器，所述语音播报模块包括内置扬声器，所述控制器还包括以下模块：

扬声器控制器管理模块：用于对外接扬声器和内置扬声器进行编号，并根据作业人员的参数调整需求设置外接扬声器和内置扬声器的启停和音量大小。

进一步，所述装置本体包括底座，所述底座上设有柱状壳体，所述柱状壳体上表面向前倾斜设置并安装有触摸显示屏和摄像头，所述柱状壳体内部设有控制器、与移动式有限空间作业报警装置通信连接的通信模块、检测人员靠近的红外检测模块、发出语音报警提示信息的语音报警模块，所述触摸显示屏、通信模块、红外检测模块和语音报警模块均与控制器电连接。

进一步，所述移动式有限空间作业报警装置包括便携式壳体，所述便携式壳体外表背部设有挂扣，所述便携式壳体内部设有控制器、定位模块、触摸显示屏、与外部智能设备进行实时通信的通信模块、检测作业人员周围气体中有毒有害气体浓度的气体检测模块、发出语音报警提示信息的语音报警模块，所述触摸显示屏、定位模块、通信模块、气体检测模块和语音报警模块电连接。

原理及优点：

1、固定式有限空间作业报警装置需搭配移动式有限空间作业报警装置结合使用，移动式有限空间作业报警装置用于作业人员随身携带。

在作业人员需要进入有限空间进行作业区域时，需先到固定式有限空间作业报警装置上的触摸显示屏进行操作。通过红外感应模块感应是否有人靠近，若有则使录音记录模块开启录音功能(直至作业结束)，并通过语音播报模块进行语音播报预设的第一报警提示信息，例如“您已进入有限空间作业区域，请注意安全。有限空间作业，必须严格遵守‘先通风、再检测、后作业’原则，确保作业安全，作业前请完善各项作业手续，并在本系统进行人脸识别，做好作业人员登记，登记完成后，请按作业人员进入确认按钮”。

2、由人脸识别模块进行人脸识别，人脸识别通过，且作业人员在触摸显示屏上完成相关前置登记准备工作后，通过参数调整模块获取当前作业人员的参数调整需求，并根据参数调整需求调整对应的倒计时参数、间隔时间和环境气体数据中各个环境参数的报警程度响应阈值。再通过计时管理模块将播报内容根据倒计时参数和间隔时间按时播报，例如设为30秒，时间起点为红外线感应有人靠近的时间。通过提醒的方式，避免作业人员忽略导致意外出现的可能性，从而保障有限空间的作业安全。间隔时间例如，每5分钟提醒一次，提醒时长30秒，提醒内容例如：“您进入有限空间作业时长超过5分钟，请注意安全，请时刻关注监测气体浓度，若有不适，请立即停止作业”。安全事故是需极力避免的，通过重复播报安全注意事项，有利于保障在有限空间中的作业人员的生命安全。

3.固定式有限空间作业报警装置与移动式有限空间作业报警装置会进行通信连接，移动式有限空间作业报警装置有各种气体检测传感器，通过通信模块实时接收移动式有限空间作业报警装置的气体检测数据，从而方便外部的作业人员实时对有限空间作业中的氧气、硫化氢、一氧化碳、甲烷等气体进行实时监控管理，并且在气体各指标有异常时，通过语音播报模块连续语音播报预设的第二报警提示信息，例如“监测数据异常，请立即撤离”。本方案能够与在有限空间作业的作业人员进行实时联络，以及实时监控有毒有害气体的浓度，以便在作业人员出现意外状况或需要救助时及时提供数据支持，保障作业人员的安全。

4.本方案能有效对作业人员进行记录形成工作记录数据，可准确登记其作业信息，查阅其进出信息，对作业过程进行跟踪和追溯。为有限空间作业管理提供一种智能管理方式，打破传统作业管理登记方式，实现有限空间作业的智能化、智慧化和数字化管理。能有效杜绝有限空间作业安全事故发生，切实保障作业人员生命财产安全。

图说明

图1为本发明实施例一种用于有限空间安全作业的智能管理系统的逻辑框图；

图2为固定式有限空间作业报警装置前视向的轴侧图；

图3为固定式有限空间作业报警装置后视向的轴侧图；

图4为移动式有限空间作业报警装置正表面俯视向的轴侧图；

图5为移动式有限空间作业报警装置的背面视向的轴侧图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：柱状壳体1、触摸显示屏2、出音孔3、罩体4、底座5、连线通孔6、柜门7。

实施例一

一种用于有限空间安全作业的智能管理系统，基本如图1所示，包括通信连接的移动式有限空间作业报警装置和固定式有限空间作业报警装置，固定式安装于有限空间作业进口旁，主要用于厂区、厂外泵站等相对固定的有限空间场所，该报警装置具备有限空间作业感应报警、人员进入确认、人脸识别登记、作业动态报警、气体监测异常报警、作业人员动态异常监测等功能。而移动式主要用于作业人员随身携带，应用场景包括厂区污水检查井清淤和维修等，所述固定式有限空间作业报警装置包括装置本体和控制器，所述控制器在软件层面上包括以下模块：

红外感应模块：用于感应作业人员是否靠近；

语音播报模块：用于在感应到作业人员靠近时，语音播报预设的第一报警提示信息；例如“您已进入有限空间作业区域，请注意安全。有限空间作业，必须严格遵守‘先通风、再检测、后作业’原则，确保作业安全，作业前请完善各项作业手续，并在本系统进行人脸识别，做好作业人员登记，登记完成后，请按作业人员进入确认按钮”。

录音记录模块：用于在感应到作业人员靠近时，启动录音设备收集环境音频数据；以便于对作业过程进行跟踪和追溯。

人脸识别模块：用于对感应到的作业人员进行人脸识别，判别作业人员是否属于作业人员系统库，若属于，则再次判断是否存在进入确认信息，若不存在，则生成人员进入提示操作信息(让作业人员点击触摸显示屏上的“人员进入确认”按钮)，若存在，则生成人员离开提示操作信息(让作业人员点击触摸显示屏上的“人员离开确认”按钮)；

实时监控管理模块：用于在收到进入提示操作信息的信息反馈时(信息反馈例如：点击触摸显示屏上的“人员进入确认”按钮后的数据反馈)，实时从移动式有限空间作业报警装置获取有限空间的环境气体数据，并在检测到环境气体数据异常后，通过语音播报模块连续语音播报预设的第二报警提示信息；还用于在收到离开提示操作信息的信息反馈时，关闭录音设备，并整理环境音频数据、环境气体数据、人脸识别数据、进入确认信息和离开确认信息为工作记录数据。通过工作记录数据能有效对作业人员进行记录形成工作记录数据，可准确登记其作业信息，查阅其进出信息，对作业过程进行跟踪和追溯。为有限空间作业管理提供一种智能管理方式，打破传统作业管理登记方式，实现有限空间作业的智能化、智慧化和数字化管理。能有效杜绝有限空间作业安全事故发生，切实保障作业人员生命财产安全。

计时管理模块：用于在收到进入提示操作信息的信息反馈时(点击触摸显示屏上的“人员进入确认”按钮后)，根据预设的倒计时参数进行倒计时，并根据预设的间隔时间对作业人员进行提醒。例如设为30秒，时间起点为红外线感应有人靠近的时间。通过提醒的方式，避免作业人员忽略导致意外出现的可能性，从而保障有限空间的作业安全。间隔时间例如，每5分钟提醒一次，提醒时长30秒，提醒内容例如：“您进入有限空间作业时长超过5分钟，请注意安全，请时刻关注监测气体浓度，若有不适，请立即停止作业”。

定位管理模块：用于在收到进入提示操作信息的信息反馈时，实时获取移动式有限空间作业报警装置的第一定位信息，并根据固定式有限空间作业报警装置的第二定位信息，分析计算移动式有限空间作业报警装置与固定式有限空间作业报警装置的相对方位信息；还用于将相对方位信息在固定式有限空间作业报警装置上进行实时更新显示。

参数调整模块：用于在判别作业人员属于作业人员系统库时，获取当前作业人员的参数调整需求(本实施例中，直接在触摸显示屏上显示参数调整界面，以便作业人员自由设置)，并根据参数调整需求调整对应的倒计时参数、间隔时间和环境气体数据中各个环境参数的报警程度响应阈值。

所述控制器电连接有若干外接扬声器，本实施例中，设置为两个有线的外接扬声器。所述语音播报模块包括两个内置扬声器；

扬声器控制器管理模块：用于对外接扬声器和内置扬声器进行编号，并根据作业人员的参数调整需求设置外接扬声器和内置扬声器的启停和音量大小。例如外接扬声器1、外接扬声器2、内置扬声器1、内置扬声器2；音量大小可自由调整，外接扬声器1、外接扬声器2、内置扬声器1、内置扬声器2可自由组合调整开启，以便让第一报警提示信息、第二报警提示信息按照需求播报，保障在有限空间中的作业人员的生命安全。

所述固定式有限空间作业报警装置在硬件层面上，基本如图2、图3所示，包括底座5，所述底座5的侧面为类直角梯形。本实施例中，其斜腰所在的上表面为上凸的弧形曲面，结构美观且不易凝结水汽。

所述底座5上设有柱状壳体1，所述柱状壳体1上表面向前倾斜设置并安装有触摸显示屏2和摄像头，所述柱状壳体1的侧面也为类直角梯形。本实施例中，其斜腰所在的上表面安装有触摸显示屏2和摄像头，其上底所在的前侧面为内凹的弧形曲面，其上底所在的后侧面设有可开闭的柜门7，柜门7上设有门锁。

所述柱状壳体1内部设有控制器、与移动式有限空间作业报警装置通信连接的通信模块、检测人员靠近的红外检测模块、发出语音报警提示信息的语音报警模块，所述触摸显示屏2、通信模块、红外检测模块和语音报警模块均与控制器电连接。所述通信模块采用4G通信模块。相比于蓝牙在有限空间中，通信连接更为稳定可靠。

所述柱状壳体1前侧面(内凹的弧形曲面)底部设有露出红外检测模块的开口，所述开口外部设有罩住外检测传感器的罩体4。

所述柱状壳体1两侧上部均设有若干规律分布的出音孔3。出音孔3的位置对应于语音报警模块的位置。语音报警模块其本质也为扬声器。为了提高音量或扩大语音播报范围，可在柱状壳体1上安装设置外接扬声器，外接扬声器通过现有的挂钩进行可拆卸式固定。亦或者通过热熔胶或钉子等物件固定在其他建筑物上。所述柜门7上设有让外接扬声器的导线电连接内部控制器的连线通孔6。

所述控制器包括计时模块，所述计时模块用于在计时结束后向控制器发送高平电信号。

控制器采用常规的51单片机或stem32单片机，计时模块的计时功能在51单片机或stem32单片机均是自带的。而其余的功能模块作为控制器的常规外围电路。

实施例二

实施例二对应的说明书附图中的附图标记包括：便携式壳体1、触摸显示屏2、出声孔3、通风口4、挂扣5。

一种移动式有限空间作业报警装置，基本如图4、图5所示，包括便携式壳体1，所述便携式壳体1外表背部(后侧面)设有挂扣5，挂扣5的形状为横折钩状，可稳定的挂在作业人员的皮带上。所述便携式壳体1内部设有控制器、定位模块、触摸显示屏2、电源模块、录音功能模块、与外部智能设备进行实时通信的通信模块、检测作业人员周围气体中有毒有害气体浓度的气体检测模块、发出语音报警提示信息的语音报警模块。本实施例中，便携式壳体1为长条形的立方体状，其大小与常规的6-7英寸的智能手机相似。

触摸显示屏2设置在便携式壳体1正向外表面上半部。录音功能模块为现有的拾音器，用于收集作业人员的声音信息，便携式壳体1的下表面连通拾音器的开孔。语音报警模块为常规的扬声器。便携式壳体1正向外表面下半部设置有若干出声孔3，且与扬声器的位置相对应。

所述气体检测模块包括氧气浓度检测传感器、硫化氢浓度检测传感器、一氧化碳浓度检测传感器和甲烷浓度检测传感器。便携式壳体1的左侧面和右侧面设有通风口4，氧气浓度检测传感器、硫化氢浓度检测传感器、一氧化碳浓度检测传感器和甲烷浓度检测传感器呈现左右两两组合的分开设置。例如包括氧气浓度检测传感器、硫化氢浓度检测传感器设置在左侧，一氧化碳浓度检测传感器和甲烷浓度检测传感器设置在右侧。

所述通信模块采用4G通信模块。相比于蓝牙在有限空间中，通信连接更为稳定可靠。

所述定位模块采用GPS定位模块或北斗定位模块。本实施例中，采用GPS定位模块。

所述电源模块采用常规的锂离子电池和充电回路模块。可反复充电使用。

所述控制器包括计时模块，所述计时模块用于在计时结束后向控制器发送高平电信号。

控制器采用常规的51单片机或stem32单片机，以上功能模块作为控制器的外围电路。

所述触摸显示屏2、通信模块、语音报警模块、录音功能模块、氧气浓度检测传感器、硫化氢浓度检测传感器、一氧化碳浓度检测传感器和甲烷浓度检测传感器均与控制器电连接。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。