本發(fā)明屬于煤礦防護(hù)裝備領(lǐng)域，涉及一種降低煤礦職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備功耗的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、煤礦工人在作業(yè)時(shí)長(zhǎng)期暴露于噪聲、熱害、粉塵等職業(yè)危害因素中，尤其是粉塵對(duì)工人健康的威脅極大，會(huì)導(dǎo)致塵肺病等嚴(yán)重職業(yè)病。為了給作業(yè)人員建立煤礦職業(yè)危害的最后一道防線，研究者開(kāi)發(fā)了多種個(gè)體防護(hù)裝備。尤其是近年來(lái)，開(kāi)發(fā)集成了多種監(jiān)測(cè)功能的職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備，這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)煤礦井下的環(huán)境噪聲、溫濕度、粉塵等職業(yè)危害因素，并通過(guò)穿戴裝備為作業(yè)人員提供粉塵呼吸防護(hù)，從而更有效地保護(hù)礦工的健康。煤工作業(yè)時(shí)通常以一個(gè)工班8小時(shí)為作業(yè)周期，因此穿戴設(shè)備需要持續(xù)使用8小時(shí)以上才能滿足礦工的使用需求。

2、增大電池容量會(huì)增大穿戴設(shè)備的體積、重量和使用的安全性，不符合對(duì)穿戴設(shè)備輕便舒適以及煤礦儀器裝備的安全技術(shù)要求。因此，穿戴裝備低功耗管理方法對(duì)于煤礦井下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的礦工來(lái)說(shuō)尤為重要，因?yàn)樗馕吨O(shè)備可以在不頻繁充電的情況下持續(xù)運(yùn)行，從而確保了監(jiān)測(cè)和防護(hù)的連續(xù)性，同時(shí)可以顯著提高設(shè)備的能效，減少能源消耗。

3、傳統(tǒng)的煤礦職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備功耗管理策略通常為：

4、方式一：通過(guò)電源總開(kāi)關(guān)控制穿戴設(shè)備的啟停，啟動(dòng)后設(shè)備內(nèi)的職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)單元、送風(fēng)風(fēng)機(jī)、人機(jī)交互終端、數(shù)據(jù)傳輸模塊等單元均處于全時(shí)工作狀態(tài)，該方式耗電量較大；

5、方式二：在方式一的基礎(chǔ)上增加交互終端息屏功能，在需要查看時(shí)喚醒屏幕顯示，可降低交互終端顯示屏的耗電量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種降低煤礦職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備功耗的方法及系統(tǒng)。在無(wú)法繼續(xù)增大煤礦職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備電池容量的前提下，在保障穿戴設(shè)備正常工作的情況下，降低設(shè)備功耗，延長(zhǎng)設(shè)備續(xù)航和使用時(shí)間，是本方案需要解決的技術(shù)難題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、降低煤礦職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備功耗的方法，該方法包括以下步驟：

4、步驟1：開(kāi)機(jī)并進(jìn)行身份認(rèn)證，只有通過(guò)身份認(rèn)證且位于作業(yè)區(qū)域的使用者才能激活設(shè)備的職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)和粉塵防護(hù)功能；

5、步驟2：根據(jù)環(huán)境噪聲、溫濕度、粉塵濃度、有毒氣體濃度、送風(fēng)風(fēng)機(jī)流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)性特征，進(jìn)行分類(lèi)采集、存儲(chǔ)和更新，避免不必要的連續(xù)監(jiān)測(cè)，減少設(shè)備能耗；

6、步驟3：僅在作業(yè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量、存儲(chǔ)和更新，并將數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)于穿戴裝置的本地存儲(chǔ)中，在設(shè)備充電時(shí)將收集的數(shù)據(jù)同步至數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，減少無(wú)線傳輸帶來(lái)的能耗，提升設(shè)備續(xù)航能力。

7、進(jìn)一步，所述身份認(rèn)證包括刷卡、采集生物信息或輸入密碼的方式。

8、進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)分類(lèi)采集、存儲(chǔ)和更新包括：

9、對(duì)環(huán)境噪聲、環(huán)境溫濕度和粉塵濃度，采樣間隔時(shí)間設(shè)置為1分鐘獲取1次數(shù)據(jù)；

10、對(duì)送風(fēng)風(fēng)機(jī)流量和有毒氣體濃度，采樣間隔時(shí)間設(shè)置為10秒鐘獲取1次數(shù)據(jù)。

11、進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)包括：

12、在設(shè)備充電時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到設(shè)備電量達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，將本地存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)同步至數(shù)據(jù)管理平臺(tái)存儲(chǔ)；

13、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)位于本地服務(wù)器或遠(yuǎn)程服務(wù)器，支持多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)方式。

14、進(jìn)一步，所述方法還包括以下步驟：

15、步驟4：根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷環(huán)境安全狀況，并發(fā)出聲光報(bào)警或振動(dòng)提醒；

16、步驟5：根據(jù)用戶生理參數(shù)判斷用戶健康狀況，并提供相應(yīng)的健康建議或緊急救助信息；

17、步驟6：通過(guò)無(wú)線通信模塊與地面監(jiān)控中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

18、進(jìn)一步，所述穿戴設(shè)備還與其他安全防護(hù)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行集成，其他安全防護(hù)設(shè)備包括與礦燈、安全帽和定位系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行集成。

19、降低煤礦職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)與粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備功耗的系統(tǒng)，包括：

20、穿戴設(shè)備，包括交互單元、存儲(chǔ)單元、位置模塊、粉塵防護(hù)單元、環(huán)境職業(yè)危害因素測(cè)量單元、身份認(rèn)證模塊和、通信模塊；

21、監(jiān)控維護(hù)中心，包括充電單元、通信模塊個(gè)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)；

22、交互單元：包括按鍵、顯示屏幕、聲光報(bào)警模塊，通過(guò)總線連接到中央處理器cpu；

23、存儲(chǔ)單元：用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)總線連接到cpu；

24、位置模塊：通過(guò)總線連接到cpu；

25、粉塵防護(hù)單元：包括粉塵過(guò)濾單元、主動(dòng)送風(fēng)單元、防護(hù)面罩及連接氣路；

26、粉塵過(guò)濾單元是粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備的一部分，用于過(guò)濾掉空氣中的粉塵顆粒；

27、主動(dòng)送風(fēng)單元通過(guò)總線連接到cpu，并接收cpu的控制指令來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)的風(fēng)量；

28、防護(hù)面罩是粉塵防護(hù)穿戴設(shè)備的一部分，與粉塵過(guò)濾單元和連接氣路直接物理連接，形成呼吸防護(hù)系統(tǒng)；

29、連接氣路連接主動(dòng)送風(fēng)單元和防護(hù)面罩的管道系統(tǒng)，確保風(fēng)流能夠從送風(fēng)單元輸送到面罩內(nèi)部；

30、環(huán)境職業(yè)危害因素測(cè)量單元：包括環(huán)境噪聲、溫濕度、粉塵濃度和有毒有害氣體濃度的傳感器，通過(guò)總線連接到cpu；

31、身份認(rèn)證模塊：通過(guò)總線連接到cpu；

32、通信模塊：通過(guò)總線連接到cpu，并與監(jiān)控維護(hù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

33、充電單元：為穿戴設(shè)備提供充電功能；

34、通信模塊：與穿戴設(shè)備的通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

35、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)：存儲(chǔ)和管理穿戴設(shè)備收集的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行后續(xù)分析應(yīng)用；

36、cpu作為核心控制單元，負(fù)責(zé)控制各模塊的工作狀態(tài)，處理數(shù)據(jù)，并與監(jiān)控維護(hù)中心進(jìn)行通信；

37、存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)置參數(shù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和用戶信息；

38、位置模塊用于獲取用戶位置信息，以便判斷是否處于作業(yè)區(qū)域；

39、粉塵防護(hù)單元根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和用戶設(shè)置控制送風(fēng)風(fēng)量和過(guò)濾效率；

40、環(huán)境職業(yè)危害因素測(cè)量單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給cpu；

41、身份認(rèn)證模塊用于驗(yàn)證用戶身份，確保設(shè)備安全使用；

42、通信模塊用于與監(jiān)控維護(hù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理；

43、充電單元為設(shè)備提供電力，并通過(guò)通信模塊接收監(jiān)控維護(hù)中心的控制指令。

44、本發(fā)明的有益效果在于：

45、(1)通過(guò)身份認(rèn)證和定位確認(rèn)機(jī)制，確保只有授權(quán)且位于作業(yè)區(qū)域的使用者才能激活穿戴設(shè)備的職業(yè)危害因素監(jiān)測(cè)和粉塵防護(hù)功能。有效避免了非作業(yè)區(qū)域的非授權(quán)使用，從而顯著降低了設(shè)備在無(wú)效操作下的能耗，同時(shí)增強(qiáng)了設(shè)備的安全性和專(zhuān)屬性。

46、(2)根據(jù)環(huán)境噪聲、溫濕度、粉塵濃度、有毒氣體濃送風(fēng)風(fēng)機(jī)流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)性特征，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的分類(lèi)采集、存儲(chǔ)和更新。通過(guò)智能判斷和按需激活監(jiān)測(cè)參數(shù)，避免了不必要的連續(xù)監(jiān)測(cè)，減少了設(shè)備的能源消耗，同時(shí)確保了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

47、(3)設(shè)計(jì)了一種高效的數(shù)據(jù)管理策略，僅在作業(yè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量、存儲(chǔ)和更新，并將數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)于穿戴裝置的本地存儲(chǔ)中。當(dāng)設(shè)備充電時(shí)，再將收集的數(shù)據(jù)同步至數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，減少了無(wú)線傳輸帶來(lái)的能耗，大幅提升了設(shè)備電池在井下等特殊環(huán)境下的續(xù)航能力，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用時(shí)間，降低了維護(hù)成本。

48、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。