[发明专利]一种高温环境下人体热应力监测系统

说明书

本发明公开了一种高温环境下人体热应力监测系统，包括信息采集模块、数据库、控制器和通讯模块。所述的信息采集模块采集人体心率、体温、环境温湿度和GPS定位数据，将数据压缩处理并输出至数据库。所述的数据库用于储存数据，并将体温、心率数据发送至控制器，同时检索与劳动人员年龄、身高、体重、劳动模式相对应的能量代谢率。所述的控制器包括控制算法电路和震动器。所述的控制算法电路读取体温、心率以及能量代谢率，进行热应力状态诊断，如心率和体温超出正常范围，则启动震动器报警，并发送报警指令给通讯模块。所述的通讯模块用于接收报警指令并向安监部门发送报警信号。采用本系统能够有效监测高温劳动场所人体热应力，避免热害发生。

技术领域

本发明涉及人体热应力监测系统，尤其涉及一种高温环境下人体热应力现场监测系统。

背景技术

高温环境普遍存在于各类工业生产场所，如煤矿、钢铁厂和玻璃厂。在这类高温环境下工作，会使工作人员面临高热害疾病的风险，例如中暑和热衰竭，甚至高温致死。除此之外，高温环境还会显著降低工作人员的劳动效率，从而降低产量，损害企业利益。同时，较高的劳动强度使得劳动者易于达到疲劳状态。为了保护工作人员的劳动安全和生产效率，必须对实际情况下的人体热应力进行有效地实时监测并及时发出预警。

目前，使用较广泛的高温环境下热应力监测方法都是建立在环境参数的测量基础上。被广泛应用的WBGT指数，是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量，它综合考虑空气温度、风速、空气湿度和辐射热四个因素。该指数可方便地应用在工业环境中，以评价环境的热强度。美国和一些欧洲国家用此法评价高温车间热环境气象条件已有多年，ISO国际标准化组织也从1982年起正式采用此法作为标准(ISO7243)。我国高温作业分级标准也采用了WBGT指数法。这促进了它在高温、高湿环境中的广泛应用。

但是WBGT指数只包含了环境参数，也就是说只考虑到了环境因素而忽略的人体自身对热环境的生理反映。研究表明，人体对于热环境并非被动接受，而是一种主动适应。这是因为人体的心血管、呼吸和体温调节等系统具有自动调节机制，在人体进入高温环境后就会立刻做出反应，其反映表现在心率、呼吸频率和体温等生理参数的变化上。因此，对人体热应力的监测更应包含相关的生理参数。同时，基于人体生理参数的热应力评价指标体系已日趋成熟，用生理参数作为热应力监测的主要指标具有更好的准确性和科学性。

市场上现有的热应力测量系统绝大多数是针对测量环境参数的便携式系统，而不是针对人体热应力持续测量而设计的。此外，温度、湿度、风速和辐射强度等环境参数的变化体现在人体生理反映上有一定的滞后性。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种基于生理参数的人体热应力监测系统，以实时监测工业劳动场所中工人的热应力水平，从而使劳动者避免热害。

实现本发明方法采用的技术方案是：

一种基于生理参数的人体热应力监测系统，包括：

一个信息采集模块，所述的信息采集模块包括测量模块、GPS定位芯片和压缩处理单元，所述的测量模块安装在手环内部，所述的测量模块包括采集佩戴者的心率信号用的心率测量装置、采集佩戴者的体温信号用的体温测量装置以及采集并显示劳动场所的环境温湿度信号用的温湿度测量装置；所述GPS定位芯片采集并显示佩戴者的GPS信号；所述的压缩处理单元用于采集测量模块输出的数据以及GPS定位芯片的数据，然后根据压缩感知理论将采集到的测量模块输出的数据以及GPS定位芯片的数据进行压缩处理输出至数据库；

一个安装在存储介质中的数据库，所述的数据库用于读取并储存压缩处理单元输出的压缩数据，所述的数据库根据分段正交匹配追踪算法，对接收到的压缩数据进行重构恢复，以得到原始的数据，并将其中的佩戴者的体温信号数据以及心率信号数据发送至控制器进行人体热应力状态诊断；