新型穿戴式作业人员安全告警装置的研制

新型穿戴式作业人员安全告警装置的研制

唐晓云,吴文锐 ,郑锦泉

广东电网有限责任公司潮州供电局，521000

摘要：随着工业化进程的加速和人民生活水平的提高，作业场所安全问题越来越受到重视。为了保障作业人员的生命安全和身体健康，本文研制了一种基于穿戴式设备和无线传感器网络技术的安全告警装置。该装置可以实时监测作业人员的身体状态和周围环境状况，一旦发现异常情况，立即向管理人员发送告警信号，以便及时采取应急措施。

关键词：穿戴式设备；无线传感器网络；安全告警；性能

引言：在现代工业生产中，作业人员面临着各种危险和风险，如高温、高压、高空等作业环境，容易造成人身伤害和生命危险。因此，如何保障作业人员的安全和健康，成为一个迫切需要解决的问题。为此，本文研制了一种基于穿戴式设备和无线传感器网络技术的安全告警装置，旨在通过实时监测作业人员的身体状态和周围环境状况，及时发现并处理异常情况，从而保障作业人员的生命安全和身体健康。

1 相关技术及理论分析

1.1 穿戴式设备的特点和分类

穿戴式设备是指可以佩戴在身体上的电子设备，具有轻便、小巧、灵活等特点[1]。根据功能和用途不同，穿戴式设备可以分为多种类型，如智能手表、智能眼镜、智能手环等。

1.2 无线传感器网络技术原理及应用

无线传感器网络是一种由大量微小、低功耗的传感器节点组成的网络，可以实现对环境、物体等信息的实时监测和传输[2]。无线传感器网络技术在工业生产、环境监测等领域有着广泛的应用。

1.3 安全告警算法及实现方法

安全告警算法是指通过对监测数据的处理和分析，判断是否存在异常情况，并及时向管理人员发送告警信号。常见的安全告警算法包括基于规则的算法、基于统计学的算法、基于机器学习的算法等。

2 系统设计与实现

2.1 设计思路和方案

该安全告警装置的设计思路和方案是基于穿戴式设备和无线传感器网络技术的。主要由多个传感器节点、数据采集模块、数据处理模块和告警模块组成。通过实时监测作业人员的身体状态和周围环境状况，可以及时发现异常情况，并立即向管理人员发送告警信号，保障作业人员的生命安全和身体健康[3]。其中，穿戴式设备具有轻便、小巧、灵活等特点，可以方便地佩戴在身体上；无线传感器网络技术可以实现对环境、物体等信息的实时监测和传输，具有传输快速、响应迅速等优点。整个系统的设计方案是为了提高工作场所的安全性，减少事故的发生率，最大限度保障作业人员的安全和健康。

2.2 硬件设计和实现

本文采用了Arduino作为硬件平台，因为Arduino具有开源、易学易用等特点，可以方便地进行硬件编程和扩展。在硬件设计中，选用了多种传感器模块，如心率传感器、温湿度传感器、气压传感器等，以实时监测作业人员的身体状态和周围环境状况。通过无线传感器网络技术，将传感器节点与数据采集模块连接起来，实现数据的实时传输和处理。整个系统的硬件设计和实现旨在提高系统的稳定性和可靠性，以保障作业人员的生命安全和身体健康。

2.3 软件设计和实现

本文采用了C++语言编写了软件程序，实现了数据采集、数据处理和告警功能。具体地，软件程序通过与硬件设备的连接，实时获取传感器节点发送的数据，并进行数据处理和分析。通过对实时数据的处理和分析，判断是否存在异常情况，如作业人员心率过快、环境温度过高等。一旦发现异常情况，立即向管理人员发送告警信号，以及时采取措施保障作业人员的安全和健康。整个软件设计和实现旨在提高系统的可靠性和实时性，以保证系统对异常情况的快速响应和处理能力。 

2.4 系统测试和性能评估

本文对系统进行了功能测试和性能评估，以验证系统的可靠性和实用性。

3 实验结果与分析

3 实验结果与分析

3.1 实验环境和测试方法

本文在实验室环境下进行了系统测试。将穿戴式设备佩戴在实验人员身上，进行不同场景下的测试，如高温环境、高空作业等。测试过程中，记录了数据采集、数据处理和告警功能的运行情况，并对系统进行了性能评估。

3.2 系统功能测试结果分析

通过对系统进行功能测试，测试结果表明该装置可以实时监测作业人员的身体状态和周围环境状况，一旦发现异常情况，立即向管理人员发送告警信号。同时，该装置还具有数据存储、远程监控等功能，可以满足不同场合的测试需求。测试结果如表1所示：

表1 系统功能测试结果表

3.3 系统性能测试结果分析

通过对系统进行性能测试，测试结果表明该装置具有较高的测试精度和可靠性。同时，该装置还具有数据传输快速、响应迅速等优点，可以满足实时监测的需求。测试结果如表2所示：

表2 系统性能测试结果表

综上所述，通过对系统进行功能测试和性能评估，测试结果表明该装置具有较高的实用性和可靠性，可以满足不同场合的监测需求。

结语：

本文研制了一种基于穿戴式设备和无线传感器网络技术的安全告警装置，可以实时监测作业人员的身体状态和周围环境状况，一旦发现异常情况，立即向管理人员发送告警信号。该装置具有较高的测试精度和可靠性，可以满足不同场合的测试需求。未来，还需要加强对穿戴式设备和无线传感器网络技术的研究和开发，以适应不同场合的监测需求，为推动工业生产的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]吴锦秋.一种微型可穿戴式近电报警装置的研制[J].技术与市场,2021.

[2]杨鸿珍,王云烨,吴建伟,等.电网有限空间作业可穿戴环境监测及报警系统设计和实现[J].电子器件,2022(003):045.

[3]吉孟然,边宏杰,李鹏程.氯乙烯聚合装置报警的管理及优化[J].聚氯乙烯,2023,51(1):3.