國網(wǎng)河南省電力有限公司蘭考縣供電公司 李 明 徐 嵐 暢廣輝 李寒雨 張昊迪 趙明星 張麗瑋

隨著電子技術(shù)、無線通信技術(shù)與微電機技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國在人體生命體征實時監(jiān)測方面的研究已經(jīng)取得了一定的成績[1]。輔助智能化技術(shù)進(jìn)行高空作業(yè)人員行為、身體的監(jiān)測已經(jīng)不僅停留在理論研究層面。部分科研單位已經(jīng)開發(fā)了便攜式、智能化、可佩戴的生命體感儀，通過對高空作業(yè)人員各項身體指標(biāo)的監(jiān)測，實時感知人的身體是否存在異常[2]。

目前，我國已上市的監(jiān)測儀包括智能手環(huán)、血氧實時監(jiān)測儀等。盡管現(xiàn)有的體感監(jiān)測裝置已經(jīng)滿足了使用中的靈活性與實時性需求，但在實際應(yīng)用中，仍普遍存在預(yù)警指標(biāo)單一、監(jiān)測數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)差異較大的問題，這些問題直接影響了終端對高空作業(yè)人員身體指標(biāo)的監(jiān)測，甚至無法精準(zhǔn)進(jìn)行人體健康數(shù)據(jù)的預(yù)警，從而導(dǎo)致現(xiàn)有的研究成果一直無法在市場內(nèi)推廣使用[3]。為實現(xiàn)對現(xiàn)有研究成果的優(yōu)化，提高對人體生命的智能感知，本文將在此次研究中，引進(jìn)智能傳感技術(shù)，設(shè)計一種針對高空作業(yè)人員生命體征的全新監(jiān)測預(yù)警方法，通過此種方式，為不同領(lǐng)域內(nèi)高空作業(yè)人員的生命安全提供保障。

1 高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測預(yù)警方法設(shè)計

1.1 基于智能傳感的生命體征數(shù)據(jù)采集

為實現(xiàn)對高空作業(yè)人員生命體征的監(jiān)測，本文引進(jìn)智能傳感技術(shù)，進(jìn)行人體生命體征數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)實際監(jiān)測需求，明確采集數(shù)據(jù)的過程需要大量傳感節(jié)點作為支撐，而對應(yīng)的傳感節(jié)點由傳感器、電源、MCU、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成[4]。將對應(yīng)的智能傳感器安裝在便攜式裝置上，連接網(wǎng)絡(luò)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，為避免獲取的數(shù)據(jù)中存在大量冗余數(shù)據(jù)，需要在數(shù)據(jù)采集過程中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，此過程可表示為下述計算公式：

1.2 高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸

為實現(xiàn)對高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全、穩(wěn)定傳輸，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)反饋接口與TXD藍(lán)牙進(jìn)行連接，此時智能傳感器反饋的數(shù)據(jù)，可以通過無線組網(wǎng)與TCP協(xié)議進(jìn)行引腳連接。此時，對應(yīng)的反饋數(shù)據(jù)將通過藍(lán)牙與SPP協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，此過程如圖1所示。

圖1中（1）表示為啟動線程；（2）表示為結(jié)果反饋；（3）表示為執(zhí)行傳輸；（4）表示為持續(xù)線程。

監(jiān)測數(shù)據(jù)在傳輸過程中，需要檢索接口函數(shù)，并通過對周邊藍(lán)牙設(shè)備的掃描進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?？蓪⒏呖兆鳂I(yè)人員生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸過程表示為下述計算公式：

公式（3）中，E表示為人員生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸過程；O表示為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；W表示為輸入單元層；j表示為數(shù)據(jù)傳輸信道；k表示為終端數(shù)據(jù)庫；r表示為數(shù)據(jù)推送過程。按照上述方式，實現(xiàn)對監(jiān)測人體生命數(shù)據(jù)的傳輸。

1.3 基于健康風(fēng)險評估的生命體征安全預(yù)警

實現(xiàn)對高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測的監(jiān)測后，設(shè)置智能傳感數(shù)據(jù)的健康風(fēng)險評估范圍。以高空作業(yè)人員心率指標(biāo)為例，可按照下述計算公式，進(jìn)行心率健康風(fēng)險的評估。

公式（4）中，γ表示為高空作業(yè)人員心率健康風(fēng)險評估結(jié)果；γ1表示為高空作業(yè)人員最大心率；γ2表示為高空作業(yè)人員在安靜狀態(tài)下的心率；γ3表示為高空作業(yè)人員在靜止?fàn)顟B(tài)下的心率；A表示為環(huán)境影響系數(shù)。按照上述方式，對高空作業(yè)人員的不同健康指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險評估。結(jié)合高空作業(yè)人員的常規(guī)體檢數(shù)據(jù)，設(shè)置針對不同個人的安全風(fēng)險預(yù)警范圍，并按照圖2所示的流程，進(jìn)行生命體征健康預(yù)警。

圖2中，MagFlage表示為數(shù)據(jù)是否接收完備。按照上述方式，對高空作業(yè)人員生命體征進(jìn)行實時反饋與評估，實現(xiàn)對作業(yè)人員生命體征的安全預(yù)警。

2 實例應(yīng)用分析

上文從三個方面完成了基于智能傳感的高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測預(yù)警方法設(shè)計，但此方法還需要通過全面的檢測后，才能被投入相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)使用。

為保證測試結(jié)果的真實性，選擇某高空作業(yè)現(xiàn)場作為此次研究的試點場所。通過與現(xiàn)場管理人員的交涉，對現(xiàn)場執(zhí)行高空作業(yè)的工作人員進(jìn)行身體素質(zhì)進(jìn)行綜合評估，并選擇了一名身體素質(zhì)較強的高空作業(yè)人員作為此次測試對象。在征求了其個人的同意后，獲取此名參與實驗人員的個人信息。明確了此名工作人員具有高空作業(yè)資格證書，且從事此行業(yè)已超過了3年，具有較為豐富的工作經(jīng)驗，工作期間并未出現(xiàn)過由于個人原因造成的安全事故。排除現(xiàn)場外界因素對此次實驗的干擾后，將本文設(shè)計的方法安裝在測試對象隨身攜帶的生命監(jiān)測儀器上。在此過程中，需要先設(shè)置高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測傳感器，根據(jù)此次實驗需求，設(shè)置如表1所示的生命體征數(shù)據(jù)采集智能傳感器。

表1 生命體征數(shù)據(jù)采集智能傳感器

完成對生命體征數(shù)據(jù)采集智能傳感器的設(shè)置后，對被測對象進(jìn)行生命體征數(shù)據(jù)主動獲取。在此基礎(chǔ)上，在監(jiān)測現(xiàn)場布置藍(lán)牙與無線傳感裝置，進(jìn)行高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸。根據(jù)該作業(yè)人員的身體綜合情況，設(shè)置安全評估指標(biāo)，通過智能傳感反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)行高空作業(yè)人員生命體征的安全預(yù)警。

為檢驗本文設(shè)計的方法具有一定可行性，將本文設(shè)計的方法部署在終端，在此基礎(chǔ)上，設(shè)置數(shù)據(jù)通過路徑，獲取此名參與測試人員的血壓實時反饋數(shù)據(jù)。通常情況下，人體的舒張壓在60～90mmHg；收縮壓在90～140mmHg，以此為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行測試人員血壓安全閾值的設(shè)置。

大量實驗表明，影響紙漿洗滌質(zhì)量的因素有：上漿濃度、上漿流量、清水加入量、漿層厚度、真空度、漿種、洗滌水溫度、紙漿硬度、制漿方法。需將這些相關(guān)的過程變量壓縮為少數(shù)獨立的變量，從而對過程進(jìn)行有效控制。通過數(shù)據(jù)分析和積累的經(jīng)驗，利用動態(tài)PCA方法篩選出了建立紙漿洗滌過程數(shù)學(xué)模型的輸入變量，計算步驟如下。

截取部分時段下的反饋結(jié)果作為測試結(jié)果，如圖3所示。

從圖3反饋的數(shù)據(jù)可以看出，在連續(xù)9min的監(jiān)測中，被測對象的舒張壓與收縮壓均在安全范圍內(nèi)。由此可見，被測人員在此階段作業(yè)過程中未發(fā)生生命體征監(jiān)測預(yù)警，血壓指標(biāo)在安全閾值范圍內(nèi)。

通過對上述反饋曲線的分析可知，反饋信息具有連續(xù)性，且反饋的數(shù)據(jù)符合此名人員日常高空作業(yè)行為習(xí)慣，無明顯異常，由此可以說明本文此次研究設(shè)計的方法，在實際應(yīng)用中具有一定可行性。

在此基礎(chǔ)上，對本文設(shè)計方法的監(jiān)測精度進(jìn)行檢驗。在使用本文設(shè)計的方法進(jìn)行高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測時，同步使用專業(yè)的醫(yī)療儀器進(jìn)行被測人員生命體征的測試，將醫(yī)療儀器的測試結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)值，將其與本文設(shè)計方法的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對比。計算本文設(shè)計的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)在實際應(yīng)用中，對人體生命體征各項指標(biāo)測量時的相對誤差。相對誤差計算公式如下：

公式（5）中，P表示為高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測結(jié)果相對誤差；x1表示為測量結(jié)果；x2表示為計算結(jié)果。

表2 高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測結(jié)果對比

通過上述試驗結(jié)果可知，本文設(shè)計的基于智能傳感的高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測預(yù)警方法在實際應(yīng)用中，對人體各項生命體征的監(jiān)測相對誤差較小。

3 結(jié)語

為滿足市場內(nèi)不同行業(yè)的發(fā)展需求，各行各業(yè)的發(fā)展都會在建設(shè)工程項目中選擇部分身體素質(zhì)較強或具有專業(yè)資質(zhì)證書的工作人員，執(zhí)行高空作業(yè)任務(wù)。肩負(fù)此類工作崗位的人員不僅具有較高的危險性，還會承擔(dān)較重的心理壓力與負(fù)擔(dān)。當(dāng)高空作業(yè)人員在極大的心理壓力下執(zhí)行任務(wù)時，極易出現(xiàn)突發(fā)性疾病，而此類疾病在常規(guī)的檢查中又難以發(fā)現(xiàn)，一旦受到外界因素的影響或遭受外部環(huán)境的刺激，便會誘發(fā)非正常死亡。包括心臟病、高血壓、腦出血等。為實現(xiàn)對此類安全事故的規(guī)避，本文從生命體征數(shù)據(jù)采集、高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、基于健康風(fēng)險評估的生命體征安全預(yù)警三個方面，對基于智能傳感的高空作業(yè)人員生命體征監(jiān)測預(yù)警技術(shù)展開了研究。實踐結(jié)果證明，本文設(shè)計的方法在實際應(yīng)用中具有一定可行性，可以實現(xiàn)對高空作業(yè)人員身體各項生命體征的高精度監(jiān)測。