CN112613619A - 车间内煤气区域安全作业管理*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业互联网技术领域，具体为车间内煤气区域安全作业管理***，包括智能眼镜，智能眼镜扫描煤气区域内的设备或仪表的设备ID并通过设备ID向服务器请求设备信息；还用于接收并显示设备或仪表信息，智能眼镜还用于与管理端进行语音通话或视频通话；服务器，服务器包括设备信息查询模块、语音模块、视频模块，设备信息查询模块用于根据智能眼镜发送的设备或仪表的设备ID获取设备信息，语音模块用于建立智能眼镜与管理端的语音通话，视频模块用于建立智能眼镜与管理端之间的视频通话。本申请的车间内煤气区域安全作业管理***，能够利用语音对讲和远程视频，实现远程专家支持，提高运维人员的效率，降低运维成本。

Description

车间内煤气区域安全作业管理***

技术领域

本发明涉及工业互联网技术领域，具体为一种车间内煤气区域安全作业管理***。

背景技术

有些工厂生产过程会产生煤气或使用煤气，而煤气含有大量一氧化碳，具有毒性，在储存、运输、使用过程中必须严防泄漏，以免造成人身伤亡或设备损坏。

以炼钢为例，根据工艺，转炉生产会产生大量的转炉煤气，这些煤气是钢厂重要的二次能源，热值高，回收后可二次利用。在工作过程中，需要相关人员进入煤气区域对设备进行巡检或维护，由于设备类型不同、故障不同，一个运维人员有时无法解决全部问题，就需要多次派遣多个运维人员前往车间区域进行运维，必要时还需要聘请专家进行现场指导，增加了运维成本，降低了运维效率。

发明内容

本发明意在提供一种车间内煤气区域安全作业管理***，能够利用语音对讲和远程视频，实现远程专家支持，提高运维人员的效率，降低运维成本。

本申请提供如下技术方案：

车间内煤气区域安全作业管理***，包括：

智能眼镜，智能眼镜用于扫描煤气区域内的设备或仪表的设备ID并通过设备ID向服务器请求设备或仪表的设备信息；智能眼镜还用于接收并显示设备信息，所述智能眼镜还用于与管理端进行语音通话或视频通话；

服务器，所述服务器包括设备信息查询模块、语音模块、视频模块，所述设备信息查询模块用于根据智能眼镜发送的设备ID获取设备信息，所述语音模块用于建立智能眼镜与管理端的语音通话，所述视频模块用于建立智能眼镜与管理端之间的视频通话；

管理端，用于通过服务器与智能眼镜进行语音通话或视频通话。

本发明技术方案中，通过智能眼镜扫描设备或仪表，得到设备或仪表的ID编号，通过服务器获取相关设备或仪表的设备信息，如运行数据、操作手册等，可以帮助运维人员快速了解设备状态，提高运维效率。同时利用语音对讲和远程视频，可以让现场运维人员和后台管理人员或专家进行远程连线，使得专家可以进行远程指导，无需专家亲临现场，可以降低运维成本，节约运维时间。

进一步，所述设备信息包括设备基础信息、设备运行数据、操作视频、维护视频、操作手册、维护手册和维护历史记录。

进一步，服务器还包括车间GIS三维数据获取模块，用于获取车间GIS三维数据，GIS三维数据包括故障区域GIS三维位置，并将车间GIS三维数据发送给智能眼镜，所述智能眼镜用于显示车间GIS三维模型。

进一步，服务器还包括故障推断模块，所述故障推断模块用于根据设备信息判断煤气区域内设备或仪表存在的故障类型。帮助运维人员判断故障类型，进而提高运维效率。

进一步，服务器包括问题解决方案数据库，服务器还包括解决方案匹配生成模块，所述解决方案匹配生成模块用于根据设备信息以及故障类型从问题解决方案数据库中匹配对应的解决方案，所述解决方案匹配生成模块还用于将匹配到的解决方案发送给智能眼镜，所述智能眼镜还用于显示解决方案。通过解决方案匹配生成模块自动匹配解决方案，便于运维人员进行故障处理。

进一步，所述解决方案匹配生成模块包括故障类型相似度计算模块、设备信息相似度计算模块以及筛选模块，所述故障类型相似度计算模块用于计算问题解决方案数据库中各个解决方案对应的故障类型与当前故障类型的相似度；所述设备信息相似度计算模块用于计算问题解决方案数据库中各个解决方案对应的设备信息与当前设备信息的相似度；所述筛选模块用于根据故障类型的相似度以及设备信息的相似度对各个解决方案的匹配度评分，并筛选匹配度前N的解决方案发送给智能眼镜。基于故障类型和设备信息进行匹配，确保筛选出来的解决方案与当前故障接近。

进一步，服务器还包括专家匹配模块，所述专家匹配模块用于根据智能眼镜的请求基于设备信息、故障类型以及专家信息筛选与当前设备信息以及故障类型相匹配的专家，并通过视频模块向对应专家的管理端发送视频通话请求。根据故障类型和设备匹配专家进行视频通话，进而进行远程指导，提高运维效率。

进一步，所述智能眼镜包括定位标签，煤气区域内设有定位服务设备，所述定位服务设备用于检测定位标签的位置并发送至智能眼镜和服务器。

使得运维人员可以定位自己的位置，进而方便找到运维设备。

进一步，所述服务器还包括导航模块，所述导航模块用于根据故障类型和故障设备位置生成导航路线并发送给智能眼镜，所述智能眼镜还用于显示导航路线。

通过导航路线，便于运维人员快速到达故障设备的位置。

进一步，所述智能眼镜通过扫描设备上的图形码获取设备ID。通过二维码、条形码等图形码快速获取设备ID，简单方便。

附图说明

图1为本申请车间内煤气区域安全作业管理***实施例一中的逻辑框图；

图2为本申请车间内煤气区域安全作业管理***实施例二中的逻辑框图；

图3为本申请车间内煤气区域安全作业管理***实施例二中智能安全帽的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本申请技术方案进行进一步详细说明：

实施例一

如图1所示，本实施例公开的一种车间内煤气区域安全作业管理***，包括车间设备、人员穿戴设备、服务器以及管理端：

车间设备包括各类生产设备、仪表等，还包括摄像头、网络服务设备、定位服务设备以及车间检测设备，摄像头用于采集煤气区域内的影像数据并发送给服务器；

网络服务设备包括网络交换机、路由器以及WiFi AP基站，WiFi AP基站在煤气区域内形成WiFi覆盖。在本申请的其他实施例中，也可以采用其他类型的无线网络进行网络覆盖，如蓝牙网络、Zigbee网络。

定位服务设备用于对煤气区域内的定位标签进行定位，并将定位数据发送给智能眼镜和服务器。本实施例中，采用UWB定位技术，定位服务设备包括UWB基站，UWB基站在煤气区域内部署多个，UWB基站通过网络服务设备连接网络进行数据上传。

车间检测设备用于对煤气区域内的煤气浓度进行检测并通过网络将检测结果上传至服务器；车间检测设备还用于在检测到车间的煤气区域内的煤气浓度数据异常时发出警报提醒。

人员穿戴设备包括智能眼镜、智能安全帽、便携式检测设备和定位标签，定位标签用于供定位服务设备进行定位；定位标签为UWB标签，UWB基站通过接收UWB标签的信号进而对UWB标签的位置进行定位。定位标签设置在智能安全帽、智能眼镜或便携式检测设备上。本实施例中，UWB标签设置在智能眼镜上。

智能眼镜在硬件上包括摄像头、麦克风、显示屏以及WiFi/4g/5G模块等模块，智能眼镜可以扫描煤气区域内的设备或仪表的设备ID并通过设备ID向服务器请求设备信息；本实施例中，每个设备或仪表上均设有图形码，图形码可以采用二维码或条形码，本实施例中，采用二维码，智能眼镜通过扫描二维码获取每个设备的设备ID编号，智能眼镜还用于接收并显示设备信息，设备信息包括设备基础信息、设备运行数据、操作视频、维护视频、操作手册、维护手册和维护历史记录等。智能眼镜还可以与管理端进行语音通话或视频通话。在本申请的其他实施例中，智能眼镜连接用户手机，通过用户手机的移动网络或无线网络连接服务器。

服务器包括数据中心和服务平台，数据中心用于存储各个设备上传的数据，数据中心按照存储内容划分为企业基础数据库、设备基础数据库、报警和处理数据库、人员基础数据库和设备运维数据库。企业基础数据库存放企业生产车间GIS三维数据，本实施例中，使用Skyline Globe、EV-Globe等软件实现车间GIS和三维建模。设备基础数据库存放与煤气区域相关设备的基础数据。所述的报警和处理数据库存放煤气报警、人员安全报警以及报警处理的数据。所述的人员基础数据库存放工作人员、管理人员的个人信息。所述的设备运维数据库存放煤气区域设备、人员安全防护设备的运维数据；问题解决方案数据库存储各个预设的解决方案以及每次运维排障的解决方案的历史记录。

服务平台包括设备信息查询模块、语音模块、视频模块，设备信息查询模块用于根据智能眼镜发送的设备或仪表的设备ID获取设备信息，语音模块用于建立智能眼镜与管理端的语音通话，视频模块用于建立智能眼镜与管理端之间的视频通话。

管理端，用于通过服务器与智能眼镜进行语音通话或视频通话，还用于向服务器查询数据中心的数据并显示，供管理人员或专家使用，本实施例中，管理端为手机、电脑或平板电脑等终端。

服务器还包括车间GIS三维数据获取模块、故障推断模块、解决方案匹配生成模块、专家匹配模块以及导航模块，用于获取车间GIS三维数据，GIS三维数据包括故障区域的GIS三维位置，并将车间GIS三维数据发送给智能眼镜，智能眼镜用于显示车间GIS三维模型。

故障推断模块用于根据设备信息判断煤气区域内设备存在的故障类型。帮助运维人员判断故障类型，进而提高运维效率。

解决方案匹配生成模块用于根据设备信息以及故障类型从问题解决方案数据库中匹配对应的解决方案，解决方案匹配生成模块还用于将匹配到的解决方案发送给智能眼镜，智能眼镜还用于显示解决方案。通过解决方案匹配生成模块自动匹配解决方案，便于运维人员进行故障处理。

解决方案匹配生成模块包括故障类型相似度计算模块、设备信息相似度计算模块以及筛选模块，故障类型相似度计算模块用于计算问题解决方案数据库中各个解决方案对应的故障类型与当前故障类型的相似度；设备信息相似度计算模块用于计算问题解决方案数据库中各个解决方案对应的设备信息与当前设备信息的相似度；筛选模块用于根据故障类型的相似度以及设备信息的相似度对各个解决方案的匹配度评分，本实施例中，采用加权求和的方式，将多个相似度信息进行加权求和，得到最终的匹配度评分。并筛选匹配度前三的解决方案发送给智能眼镜。基于故障类型和设备信息进行匹配，确保筛选出来的解决方案与当前故障接近。

专家匹配模块用于根据智能眼镜的请求基于设备信息、故障类型以及专家信息筛选与当前设备信息以及故障类型相匹配的专家，数据中心中存储有各个数据专家的信息，如擅长设备领域、故障排除经验等，根据设备信息以及故障类型来匹配专家，采用相似度计算的方式，计算各个专家针对与当前故障和设备的评分，根据评分筛选出评分最高的专家，并通过视频模块向对应专家的管理端发送视频通话请求。根据故障类型和设备匹配专家进行视频通话，进而进行远程指导，提高运维效率。

导航模块用于根据智能眼镜的请求以及故障类型、故障设备位置、定位标签的位置生成导航路线并发送给智能眼镜，智能眼镜还用于显示和播报导航路线。

实施例二

如图2所示，本实施与实施例一的区别在于，本实施例中，人员穿戴设备还包括智能安全帽和便携式检测设备。

如图3所示，智能安全帽包括安全帽控制器以及均与安全帽控制器电连接的安全帽通信模块、撞击检测模块、跌倒检测模块、脱帽检测模块、静止检测模块以及馈电检测模块，安全帽通信模块包括WiFi模块、Zigbee模块、4G模块和5G模块中的一种或多种，本实施例中，优选采用WiFi模块和4G模块，本实施例中，智能安全帽设置三轴加速度计传感器和三轴陀螺仪传感器，撞击检测模块通过加速度计传感器检测突发振动，进而实现撞击检测；静止检测模块根据加速度变化情况，当加速度小于预设值且持续预设时间后，认为人员处于静止状态，跌倒检测模块通过陀螺仪检测安全帽的姿态，当检测到安全帽处于非常规角度，如安全帽顶部朝水平方向甚至朝下，则认为人员可能发生跌倒，为了进一步提高检测准确度，也可以结合加速度传感器的数据进行辅助检测，脱帽检测模块通过红外传感器进行检测，当用户待上安全帽后，位于安全帽内部的红外传感器检测到用户头部，进而实现检测，在本申请的其他实施例中，为了提高检测的准确度，也可以采用脑电波传感器，检测用户脑电波，进而判断人员是否将安全帽戴在头上，也可以通过摄像头采集的视频来判断用户是否佩戴有安全帽。馈电检测模块主要检测安全帽的电池电量情况，当安全帽电池电量低于预设值时，产生馈电异常信号。智能安全帽还用于将各个模块检测到的数据以及判断结果发送至服务器。

便携式检测设备用于对煤气区域内的煤气浓度进行检测并上传至服务器，便携式检测设备还用于在检测到煤气浓度异常时进行警报提醒。车间检测设备和便携式检测设备均为一氧化碳检测器，车间检测设备通过PLC控制器将采集到的一氧化碳浓度数据通过有线网络，如RS485总线或RJ45网线发送至服务器，PLC控制器根据一氧化碳浓度控制警报模块启闭，警报模块包括警示灯和蜂鸣器。便携式检测设备采用现有的便携式一氧化碳检测仪的设计方案，带有显示屏和蜂鸣器，用于显示和报警，还集成WiFi模块，可以将检测结果通过无线WiFi网络上传至服务器。

服务平台还包括：

警报模块，用于根据智能安全帽上传的数据，判断是否存在撞击、跌倒、脱帽、静止以及馈电异常，并在检测到异常时向管理端发送警报提醒；

定位模块，用于根据定位服务设备上传的数据，获取煤气区域内人员的位置和轨迹。

预测模块，预测模块用于根据车间检测设备和便携式检测设备的历史数据建立煤气预测模型，预测模块还用于根据车间检测设备和便携式检测设备的数据以及预测模型对煤气区域内煤气浓度进行预测，警报模块还用于根据煤气区域内煤气浓度的预测结果向管理端发送预测性报警。本实施例中，预测模型基于分类模型和回归模型，采用基于BP神经网络的预测模型，包括输入层、隐层和输出层，本实施例中，数据前12个小时的煤气浓度、车间内设备的运行状态等的分析特征作为输入层的输入，而输出是对应的煤气浓度的预测；本实施例使用了以下公式来确定隐层节点的数量：

其中l为隐层的节点数，n为输入层的节点数，m为输出层的节点数，a为1至10之间的一个数。BP神经网络通常采用Sigmoid可微函数和线性函数作为网络的激励函数。本实施例中，采用tansig函数作为隐层神经元的激励函数。预测模型选取S型对数函数tansig作为输出层神经元的激励函数，采用已有的数据作为样本对进行训练。通过使用上述的预测模型来预测12小时内的煤气浓度变化情况。

路径规划模块，路径规划模块用于在警报模块发送警报提醒的时，根据车间三维模型、人员的位置和轨迹、车间检测设备和便携式检测设备的检测结果生成事故处理路径发送给管理端。本实施例中，数据中心存储有根据车间三维模型生成的应急路径，路径规划模块根据人员位置，选取到达人员位置用时最短的三条路径，然后根据三条路径各个点的煤气浓度，评估三条路径的危险系数；将三条路径的发送给管理端，同时发送三条路径的预估用时和危险系数供监管人员选择。

人员验证模块，人员验证检测模块用于在人员进入煤气区域时，通过摄像头、网络服务设备和定位服务设备对人员的身份、资质以及携带设备进行检测和验证，验证不通过则进行报警提醒。

人员验证模块包括身份资质验证模块、人员设备验证模块和人员数量验证模块，身份资质验证模块通过摄像头采集的人脸图像进行身份识别，身份资质验证模块还用于根据身份识别结果获取人员的进入权限以及培训资质，身份资质验证模块还用于根据进入权限以及培训资质验证用户是否有权进入煤气区域；人员设备验证模块用于检测和验证用户是否穿戴了指定的人员穿戴设备，本实施例中，通过摄像头的视频判断用户是否佩戴安全帽，通过WiFi AP基站，判断便携式检测设备和智能眼镜是否被携带；人员数量验证模块用于根据摄像头、网络服务设备和定位服务设备的数据检测进入煤气区域的人员数量，并验证人员数量是否在预设范围内，本实施例中，至少应该两个及以上的人员一起，才允许进入煤气区域。

管理端与服务器网络连接，用于接收并显示警报提醒，还用于显示煤气区域内的视频数据、人员位置或人员轨迹。路径规划模块还用于将事故处理路径发送给智能眼镜，智能眼镜还用于接收和显示事故处理路径。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，还包括距离检测模块，所述距离检测模块用于检测煤气区域内各个定位标签之间的距离，并计算出每个定位标签与其他定位标签的最近距离，即定位标签和离它最近的定位标签之间的距离，所述警报模块还用于在检测到某个定位标签与其他定位标签的最近距离大于预设值时向定位标签对应的智能眼镜发送警报提醒。通过距离检测模块对各个人员之间的距离进行检测，进而避免人员与其他人员脱节。

实施例四

本实施例与实施例三的区别在于，本实施例中，智能眼镜上设有方向传感器，用于检测穿戴者的面部朝向，还包括路径转换模块，用于将导航路线以及事故处理路径转化为方向指示序列，所述智能眼镜还用于根据方向指示序列判断穿戴者面部朝向是否正确，并通过智能眼镜显示，本实施例中，如果穿戴者面部方向正确，则显示绿色指示，否则显示红色指示。通过颜色指示快速让用户了解到自己的方向是否正确，同时将事故处理路径或导航线路转换为方向指示序列，让用户只关注方向即可，无需了解整个路径，便于用户快速找到目标，简单方便。

实施例五

本实施例与实施例三的区别在于，本实施例中，所述故障推断模块还用于根据车间内各个设备的运行数据以及车间设备上传的数据分析车间内各个设备或仪表是否故障以及故障类型，还包括工具推荐模块以及配件推荐模块，所述运维工具推荐模块用于根据设备信息以及故障类型，匹配解决对应故障的所需的工具包，并推荐给运维人员或管理端，配件推荐模块用于根据设备信息以及故障类型，匹配对应的替换配件清单，并推荐给运维人员。

实施例六

本实施例与实施例五的区别在于，本实施例中，还包括故障预测模块和配件调度模块。所述故障预测模块根据车间内各个设备运行数据、设备信息、故障维护历史，预测可能出现的故障，设备信息包括设备批次信息和服役时间信息，故障预测模块同样采用BP神经网络模型，将当前车间设备的运行数据、设备批次信息、设备服役时间信息、故障历史信息、同类型设备的故障维护历史、同批次设备的故障维护历史作为模型输入，输出预测结果，预测结果包括当前设备故障时间以及故障类型，如已有80％的同批次同类型的设备发生某个零件的故障，则可以预测当前设备在一定时间后对应零件有较大概率也发生故障。该预测模型可以随着历史数据的增加进行迭代训练，以提高精准度。配件推荐模块还用于根据预测结果生成对应的替换配件清单。配件调度模块，所述配件调度模块用于根据替换配件清单判断是否有对应的配件库存，并在判断到库存不足时，提前进行调度。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，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。

Claims (10)

1.车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：包括：

智能眼镜，智能眼镜用于扫描煤气区域内的设备或仪表ID并通过ID向服务器请求设备或仪表信息；智能眼镜还用于接收并显示设备或仪表信息，所述智能眼镜还用于与管理端进行语音通话或视频通话；

服务器，所述服务器包括设备信息查询模块、语音模块、视频模块，所述设备信息查询模块用于根据智能眼镜发送的设备ID获取设备信息，所述语音模块用于建立智能眼镜与管理端的语音通话，所述视频模块用于建立智能眼镜与管理端之间的视频通话；

管理端，用于通过服务器与智能眼镜进行语音通话或视频通话。

2.根据权利要求1所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：所述设备信息包括设备基础信息、设备运行数据、操作视频、维护视频、操作手册、维护手册和维护历史记录。

3.根据权利要求2所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：服务器还包括车间GIS三维数据获取模块，用于获取车间GIS三维数据并发送给智能眼镜，所述智能眼镜用于显示车间GIS三维模型。

4.根据权利要求3所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：服务器还包括故障推断模块，所述故障推断模块用于根据设备信息判断煤气区域内设备存在的故障类型。

5.根据权利要求4所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：服务器包括问题解决方案数据库，服务器还包括解决方案匹配生成模块，所述解决方案匹配生成模块用于根据设备信息以及故障类型从问题解决方案数据库中匹配对应的解决方案，所述解决方案匹配生成模块还用于将匹配到的解决方案发送给智能眼镜，所述智能眼镜还用于显示解决方案。

6.根据权利要求5所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：所述解决方案匹配生成模块包括故障类型相似度计算模块、设备信息相似度计算模块以及筛选模块，所述故障类型相似度计算模块用于计算问题解决方案数据库中各个解决方案对应的故障类型与当前故障类型的相似度；所述设备信息相似度计算模块用于计算问题解决方案数据库中各个解决方案对应的设备信息与当前设备信息的相似度；所述筛选模块用于根据故障类型的相似度以及设备信息的相似度对各个解决方案的匹配度评分，并筛选匹配度前N的解决方案发送给智能眼镜。

7.根据权利要求6所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：服务器还包括专家匹配模块，所述专家匹配模块用于根据智能眼镜的请求基于设备信息、故障类型以及专家信息筛选与当前设备信息以及故障类型相匹配的专家，并通过视频模块向对应专家的管理端发送视频通话请求。

8.根据权利要求7所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：所述智能眼镜包括定位标签，煤气区域内设有定位服务设备，所述定位服务设备用于检测定位标签的位置并发送至智能眼镜和服务器。

9.根据权利要求8所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：所述服务器还包括导航模块，所述导航模块用于根据故障类型和故障设备位置生成导航路线并发送给智能眼镜，所述智能眼镜还用于显示导航路线。

10.根据权利要求9所述的车间内煤气区域安全作业管理***，其特征在于：所述智能眼镜通过扫描设备上的图形码获取设备ID。

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