基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统，包括增强现实头显、人身安全监测手环、背包式计算单元，且增强现实头显和人身安全监测手环均与背包式计算单元建立通信；增强现实头显上集成有多目摄像头和惯性传感器；人身安全监测手环上集成有血氧和心跳传感器；背包式计算单元内集成有数据传输组件、数据存储组件和数据处理组件，并在外部安装有气体传感器阵列；背包式计算单元接收并分析增强现实头显采集的环境信息和定位信息以及人身安全监测手环采集的人体体征信息，然后将分析结果反馈至增强现实头显的近眼屏幕上。本实用新型专利技术采用上述系统，显著提高了化工作业的安全性与作业效率。化工作业的安全性与作业效率。化工作业的安全性与作业效率。

【技术实现步骤摘要】
基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统


[0001]本技术涉及特种设备
，尤其是涉及基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着化工作业的人身安全、事故预防、应急救援等愈发受到重视，对一线作业人员的作业素质、操作规范提出了更高的要求。同时由于化工现场存在大量危险气体且难以在第一时间被察觉，作业人员在事故发生时失能严重，无法获取现场信息数据，导致无法快速制定科学应急方案，极易引发次生事故，带来更大的生命财产安全损失。

技术实现思路

[0003]本技术通过结合搭载实时环境感知传感器以及作业辅助保障系统的增强现实装备，提供一线作业人员实时的指导以及记录、结合实时联网的可视化的环境数据，保障作业安全。
[0004]基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统，包括增强现实头显、人身安全监测手环、背包式计算单元，且增强现实头显和人身安全监测手环均与背包式计算单元建立通信；增强现实头显上集成有多目摄像头和惯性传感器；人身安全监测手环上集成有血氧传感器和心跳传感器；背包式计算单元内集成有高性能数据传输组件、数据存储组件和数据处理组件，并在外部安装有气体传感器阵列；背包式计算单元接收并分析增强现实头显采集的环境信息和定位信息以及人身安全监测手环采集的人体体征信息，然后将分析结果反馈至增强现实头显的近眼屏幕上。
[0005]优选的，背包式计算单元基于SLAM算法与惯性传感器数据生成作业人员的位移轨迹，然后将气体传感器数据叠加于位移轨迹上，最终生成气体浓度轨迹。
[0006]优选的，背包式计算单元基于人工智能模型或标签码对多目摄像头捕捉的作业目标进行识别，并在近眼屏幕上对作业目标的管理资料进行展示。
[0007]优选的，增强现实头显基于数据线与背包式计算单元建立通信；人身安全监测手环基于无线通信模组与背包式计算单元建立通信。
[0008]优选的，背包式计算单元还通过数据传输组件与后台指挥中心通信。
[0009]优选的，背包式计算单元还配置有报警模块，若环境感知模块检测值达到危险值，则自动向后台指挥中心报警；后台指挥人员实时接入音视频画面，并且同步环境感知数据，给作业人员给予指引。
[0010]本技术的基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统，将穿戴式增强现实设备与化工作业相结合，不管是作业前还是作业中产生的数据均可直接加载至头显设备近眼屏幕上，同时也加强了作业人员与后台指挥中心的通信强度，化工作业基本实现了智能化，不仅有利于保证作业人员的人身安全，而且还可显著提升作业质量和作业效率。进一步的，设置了单独的计算单元统一对作业数据进行汇总与计算，极大提高数据分析速
度，有助于作业人员快速掌握现场情况。
附图说明
[0011]图1为本技术实施例的系统构成图；
[0012]图2为本技术实施例中作业过程示意图；
[0013]图3为本技术实施例中增强现实装备的穿戴示意图；
[0014]图4为本技术实施例中气味浓度轨迹示意图；
[0015]图5为本技术实施例中AR HUD场景示意图。
[0016]附图标记：1、增强现实头显；2、背包式计算单元；3、气体传感器阵列；4、人身安全监测手环。
具体实施方式
[0017]以下结合附图和实施例对本技术的技术方案作进一步说明。
[0018]如图1所示，基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统主要由于穿戴式增强现实设备构成，增强现实设备采集化工现场的环境数据以及作业人员的体征数据，并将环境数据以及体征数据的分析结果实时反馈至近眼屏幕AR HUD上，以使作业人员实时掌握作业过程情况。同时，增强现实设备还可以无线通信方式连接至后台指挥中心，以实现作业人员与后台指挥人员的交互。
[0019]具体的，穿戴式增强现实设备包括增强现实头显1、人身安全监测手环4、背包式计算单元2。其中，增强现实头显1上至少集成有1组多目摄像头和惯性传感器，在不遮挡作业人员视野的情况下，能够高质量的完成现场图像和自身定位数据的采集与回传，以及实时将作业任务加载至近眼屏幕AR HUD上。人身安全监测手环4上集成有血氧传感器和心跳传感器，其主要目的是实时对作业人员的体征数据进行监测，以保证作业人员的人身安全。背包式计算单元2内集成有高性能数据传输组件、数据存储组件和数据处理组件，其作为数据的交互中心与处理中心，高效、高质量的完成数据处理任务。同时，背包式计算单元2在外部还安装有气体传感器阵列3，其与增强现实头显1上的多目摄像头共同构成环境感知模块。
[0020]进一步的，本方案还进一步限定了组件间的通信方式。增强现实头显1与背包式计算单元2之间数据交换量大，且位置相对固定，故二者采用数据线/信号线/光缆等有线方式建立通信。而人身安全监测手环4传输数据量小且手臂动作幅度也较大，故人身安全监测手环4传与背包式计算单元2可直接通过蓝牙/射频芯片等无线方式建立通信。
[0021]利用本方案辅助保障系统完成化工作业的具体过程如图2所示。开始作业前，作业人员首先按照图3方式正确佩戴增强现实设备，并检查通信是否正常。检查完毕后，后台指挥中心对员工及设备登记，并正式下达作业任务至背包式计算单元上。作业人员前往化工现场过程中，背包式计算单元基于SLAM算法与惯性传感器数据生成作业人员的位移轨迹，并依据空间位移轨迹按照不同气体浓度在AR HUD上进行着色展示，如图4所示。待作业人员到达现场后，作业人员可通过增强现实头显的AR HUD屏幕获取作业提示.背包式计算单元基于人工智能模型或标签码对多目摄像头捕捉的作业目标进行识别，并在近眼屏幕上对作业目标的管理资料进行展示，如图5所示。作业过程中，增强现实设备实时采集并监测环境数据和体征数据，并将状态实时回传至后台指挥中心。若环境数据与体征数据未达到异常
值，则继续作业直至作业结束；若出现异常，则AR HUD会进行明显的视觉上的警示，提醒作业人员进行相应操作。具体的，若环境数据只达到警戒值，则回传警戒状态至后台指挥中心，同时作业人员继续作业；若环境数据达到危险值，则增强现实设备触发报警模块，同时快速计算并匹配应急预案，以便于作业人员进行避险动作，必要时可直接与后台进行联动报警。若出现人员失能，则直接向后台指挥中心报警，由后台指挥中心调取前序作业记录，制定并执行紧急救援。理想情况下，作业人员结束作业后，增强现实设备会自动上传作业记录至后台指挥中心，后台指挥中心自动生成作业报表。
[0022]以上是本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本技术所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内，因此本技术的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于增强现实的化工作业实时环境监测辅助保障系统，其特征在于，包括增强现实头显、人身安全监测手环、背包式计算单元，且增强现实头显和人身安全监测手环均与背包式计算单元建立通信；增强现实头显上集成有多目摄像头和惯性传感器；人身安全监测手环上集成有血氧传感器和心跳传感器；背包式计算单元内集成有数据传输组件、数据存储组件和数据处理组件，并在...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝可欣，姜孝吾，朱锦腾，毛威，
申请(专利权)人：宁波未知数字信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：