1.一种作业场所人员接触粉尘浓度监测系统,包括作业场所全空间三维建模系统、多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统,其特征在于,还包括三维空间重筑处理模块、人员信息识别处理模块、人员定位处理模块、人员运动检测处理模块、人员接触粉尘浓度处理模块、粉尘浓度校正处理模块、粉尘空间分布处理模块和可视化客户端;
所述作业场所全空间三维建模系统包括多个在线监控装置和数据传输模块1,多个在线监控装置均与数据传输模块1连接;多个在线监控装置分布在待测试作业场所内的不同位置,用于从不同角度不同位置对待测试作业场所内的视频信息和三维空间信息进行采集;
所述悬浮粉尘浓度实时监测系统包括微控制器一、微气候参数监测模块一、粉尘浓度测量模块和数据传输模块2;所述微控制器一分别与微气候参数监测模块一、粉尘浓度测量模块和数据传输模块2连接;多组悬浮粉尘浓度实时监测系统布置在待测试作业场所内不同高度位置的不同悬浮粉尘监测平面中,并形成立体悬浮粉尘监测网络;
所述沉积粉尘实时监测系统包括微控制器二、微气候参数监测模块二、沉积粉尘质量监测模块和数据传输模块3;所述微控制器二分别与微气候参数监测模块二、沉积粉尘质量监测模块和数据传输模块3连接;多组沉积粉尘实时监测系统布置在待测试作业场所内的不同落尘位置附近的多个沉积粉尘监测平面中,并形成沉积粉尘监测网络;
所述三维空间重筑处理模块通过数据传输模块1与作业场所全空间三维建模系统连接,通过无线传输模块与可视化客户端连接;三维空间重筑处理模块用于先对所接收到的视频信息和作业场所内的三维空间信息进行处理并生成作业场所的三维模型,再对作业场所的三维模型进行空间位置的网格划分,并据网格划分情况确定出多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的布置位置,然后在三维模型中对多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的相对位置进行标注,最后将标注有多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的三维模型通过无线传输模块传输至可视化客户端进行实时显示;
所述三维空间重筑处理模块、人员信息识别处理模块、人员定位处理模块和人员运动检测处理模块均通过数据传输模块1与作业场所全空间三维建模系统连接;且三维空间重筑处理模块、人员信息识别处理模块、人员定位处理模块和人员运动检测处理模块之间相互连接;
人员信息识别处理模块用于对所接收的视频信息中的作业人员进行身份识别并实时记录时间,形成身份识别结果数据,再将身份识别结果数据传输至人员定位处理模块和人员运动检测处理模块;
人员定位处理模块用于依据所接收的视频信息和身份识别结果数据进行作业人员的跟踪,得到不同作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据,再将作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据通过数据传输模块9发送至人员接触粉尘浓度处理模块;
人员运动检测处理模块用于根据所接收的视频信息和身份识别结果数据确定不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据,再将不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据通过数据传输模块10;
所述人员接触粉尘浓度处理模块通过数据传输模块9与人员定位处理模块连接,通过数据传输模块10与人员运动检测处理模块连接,通过数据传输模块11与粉尘空间分布处理模块连接;人员接触粉尘浓度处理模块用于将所接收的作业场所三维空间全尺度粉尘浓度分布数据、不同作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据、不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据进行整合,得到不同工作人员作业期间在作业场所内接触粉尘浓度的实时记录数据,并将不同工作人员作业期间在作业场所内接触粉尘浓度的实时记录数据通过无线传输模块二发送至可视化客户端;
所述粉尘浓度校正处理模块通过数据传输模块2与悬浮粉尘浓度实时监测系统连接,通过数据传输模块4与粉尘空间分布处理模块连接;粉尘浓度校正处理模块用于根据所接收的温湿度时序信息对所接收的悬浮粉尘浓度时序信息进行校正得到校正后的悬浮粉尘浓度时序信息,并将校正后的悬浮粉尘浓度时序信息通过数据传输模块4传输至粉尘空间分布处理模块所述粉尘空间分布处理模块通过数据传输模块3与沉积粉尘实时监测系统;
所述可视化客户端通过无线传输模块分别与三维空间重筑处理模块和人员接触粉尘浓度处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测系统,其特征在于,所述三维空间重筑处理模块通过数据传输模块5与数据存储模块1连接,所述人员信息识别处理模块通过数据传输模块6与数据存储模块2连接,所述人员定位处理模块通过数据传输模块
7与数据存储模块3连接,所述人员运动检测处理模块通过数据传输模块8与数据存储模块4连接,所述人员接触粉尘浓度处理模块通过数据传输模块12与数据存储模块5连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测系统,其特征在于,所述可视化客户端为多平台互通设计,其具有与IOS平台、安卓平台和Windows平台互通的功能。
4.一种作业场所人员接触粉尘浓度监测方法,包括如权利要求1所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测系统,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:将多个在线监控装置分别布置在待测试的作业场所内的不同位置处,并使各自的拍摄角度各不相同,利用多个在线监控装置组成多组相机矩阵;
利用数据传输模块1分别建立作业场所全空间三维建模系统与三维空间重筑处理模块、人员信息识别处理模块之间、人员定位处理模块之间和人员运动检测处理模块之间的通信连接,建立三维空间重筑处理模块、人员信息识别处理模块之间、人员定位处理模块之间和人员运动检测处理模块之间的交互通信连接;
利用数据传输模块2建立悬浮粉尘浓度实时监测系统与粉尘浓度校正处理模块的通信连接;利用数据传输模块3建立沉积粉尘实时监测系统与粉尘空间分布处理模块的通信连接;利用数据传输模块4建立粉尘浓度校正处理模块与粉尘空间分布处理模块的通信连接;;利用数据传输模块9建立人员定位处理模块与人员接触粉尘浓度处理模块的通信连接;利用数据传输模块10建立人员运动检测处理模块与人员接触粉尘浓度处理模块的通信连接;利用数据传输模块11建立粉尘空间分布处理模块与人员接触粉尘浓度处理模块的通信连接;利用无线传输模块建立三维空间重筑处理模块与可视化客户端之间、人员接触粉尘浓度处理模块与可视化客户端之间的通信连接;
步骤二:利用所形成的多组相机矩阵对待检测作业场所进行多组多角度的视频信息采集和作业场所内的三维空间信息采集,再通过数据传输模块1将所采集的视频信息和作业场所内的三维空间信息分别传输至三维空间重筑处理模块、人员信息识别处理模块、人员定位处理模块和人员运动检测处理模块;
三维空间重筑处理模块先对所接收到的视频信息和作业场所内的三维空间信息进行处理并生成作业场所的三维模型,再对作业场所的三维模型进行空间位置的网格划分,并据网格划分情况确定出多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的布置位置,然后在三维模型中对多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的相对位置进行标注,最后将标注有多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的三维模型通过无线传输模块传输至可视化客户端进行实时显示;
步骤三:根据可视化客户端中显示的多个悬浮粉尘浓度实时监测系统的布置位置,在待测试作业场所内不同高度位置设置不同的悬浮粉尘监测平面,并在每一个悬浮粉尘监测平面的不同位置进行悬浮粉尘浓度实时监测系统的现场布置,利用不同高度悬浮粉尘监测平面中的多组悬浮粉尘浓度实时监测系统形成立体悬浮粉尘监测网络;
据可视化客户端中显示的多个沉积粉尘实时监测系统的布置位置,在作业场所的不同落尘位置附近设置沉积粉尘监测平面,并在每一个沉积粉尘监测平面中进行沉积粉尘实时监测系统的现场布置,利用多组沉积粉尘实时监测系统形成沉积粉尘监测网络;
通过立体悬浮粉尘监测网络和沉积粉尘监测网络组成作业场所三维空间立体粉尘监测网络,其中,确保悬浮粉尘监测平面与沉积粉尘监测平面之间具有设定的高度差;
步骤四:对于各组悬浮粉尘浓度实时监测系统,利用其中的粉尘浓度测量模块对悬浮粉尘浓度实时监测系统附近区域的PM100、PM10、PM5以及PM2.5的浓度进行实时测量,并将所采集的悬浮粉尘浓度数据实时发送至微控制器一,利用其中的微气候参数监测模块一获取悬浮粉尘浓度实时监测系统附近区域的温度与湿度数据,并将所采集的温湿度数据发送至微控制器一;微控制器一依据内部时钟模块对所接收的温湿度数据以及悬浮粉尘浓度数据进行时序处理,并将温湿度以及悬浮粉尘浓度的时序信息通过数据传输模块2上传至粉尘浓度校正处理模块;
对于各组沉积粉尘实时监测系统,利用其中的沉积粉尘质量监测模块高时间分辨率记录负载变化时产生的应力应变信号,并将所测量的应力应变信号实时传输至微控制器二,利用其中的微气候参数监测模块二获取沉积粉尘实时监测系统附近区域的温度与湿度数据,并将所采集的温湿度数据发送至微控制器二;微控制器二依据实时接收的应力应变信号进行负载质量的计算,并将计算得到的沉积粉尘质量数据、所接收到的温湿度数据通过内部时钟模块进行时序处理,并将温湿度以及沉积粉尘质量时序信息通过数据传输模块3上传至粉尘空间分布处理模块;
步骤五:粉尘浓度校正处理模块根据所接收的温湿度时序信息对所接收的悬浮粉尘浓度时序信息进行校正得到校正后的悬浮粉尘浓度时序信息,并将校正后的悬浮粉尘浓度时序信息通过数据传输模块4传输至粉尘空间分布处理模块;
步骤六:粉尘空间分布处理模块根据所接收的校正后悬浮粉尘浓度时序信息、沉积粉尘质量时序信息,对不同高度悬浮粉尘监测平面上的悬浮粉尘浓度进行全平面悬浮粉尘浓度的预测,对沉积粉尘监测平面内不同区域沉积粉尘质量进行全平面沉积粉尘质量的预测,并得到作业场所三维空间全尺度粉尘浓度分布数据,再将作业场所三维空间全尺度粉尘浓度分布数据通过数据传输模块11传输至人员接触粉尘浓度处理模块;
人员信息识别处理模块对所接收的视频信息中的作业人员进行身份识别并实时记录时间,形成身份识别结果数据,再将身份识别结果数据传输至人员定位处理模块和人员运动检测处理模块;
人员定位处理模块依据所接收的视频信息和身份识别结果数据进行作业人员的跟踪,得到不同作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据,再将作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据通过数据传输模块9发送至人员接触粉尘浓度处理模块;
人员运动检测处理模块根据所接收的视频信息和身份识别结果数据确定不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据,再将不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据通过数据传输模块10;
步骤七:人员接触粉尘浓度处理模块将所接收的作业场所三维空间全尺度粉尘浓度分布数据、不同作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据、不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据进行整合,得到不同工作人员作业期间在作业场所内接触粉尘浓度的实时记录数据,并将不同工作人员作业期间在作业场所内接触粉尘浓度的实时记录数据通过无线传输模块二发送至可视化客户端;
步骤八:可视化客户端根据所接收到的作业场所内的三维模型、不同工作人员作业期间在作业场所内接触粉尘浓度的实时记录数据进行作业场所内不同工作人员接触粉尘浓度值以及累计平均值的实时动态显示。
5.根据权利要求4所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测方法,其特征在于,在步骤一中,利用数据传输模块5建立三维空间重筑处理模块与数据存储模块1的通信连接,利用数据传输模块6建立人员信息识别处理模块与数据存储模块2的通信连接,利用数据传输模块7建立人员定位处理模块与数据存储模块4的通信连接,利用数据传输模块8建立人员运动检测处理模块与数据存储模块4的通信连接,利用数据传输模块12建立人员接触粉尘浓度处理模块与数据存储模块5的通信连接;在步骤二中,三维空间重筑处理模块将整合形成的作业场所内的监控视频、标注有多组悬浮粉尘浓度实时监测系统和多组沉积粉尘实时监测系统的三维模型通过数据传输模块5传输至数据存储模块1进行存储;在步骤六中,人员信息识别处理模块通过数据传输模块6将身份识别结果数据传输至数据存储模块2进行存储,人员定位处理模块依据通过数据传输模块7将作业人员在作业场所内相对位置的实时记录数据传输至数据存储模块3进行存储,人员运动检测处理模块通过数据传输模块8将不同作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度数据传输至数据存储模块4进行存储;在步骤七中,人员接触粉尘浓度处理模块通过数据传输模块12将不同工作人员作业期间在作业场所内接触粉尘浓度的实时记录数据传输至数据存储模块5进行存储。
6.根据权利要求5所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测方法,其特征在于,在步骤二中,三维空间重筑处理模块利用三维重筑算法进行作业场所三维模型的生成。
7.根据权利要求6所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测方法,其特征在于,在步骤五中,粉尘浓度校正处理模块通过设置在其内部的粉尘浓度校正模型,并利用悬浮粉尘浓度实时监测系统的温湿度时序数据作为校正因子对粉尘浓度数据进行校正。
8.根据权利要求7所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测方法,其特征在于,在步骤六中,人员信息识别处理模块依据在作业场所中工作人员的识别特征数据库进行作业场所中人员的身份识别,人员定位处理模块依据人员检测与跟踪算法进行作业场所中人员的跟踪,人员运动检测处理模块依据人员运动检测算法确定作业人员在不同运动状态下呼吸区域所在的相对高度。
9.根据权利要求8所述的一种作业场所人员接触粉尘浓度监测方法,其特征在于,在步骤六中,粉尘空间分布处理模块依据空间预测深度学习模型针对不同高度悬浮粉尘监测平面上的悬浮粉尘浓度进行全平面悬浮粉尘浓度的预测,并且采用空间预测深度学习模型针对不同沉积粉尘监测平面内不同区域的沉积粉尘质量进行全平面沉积粉尘质量的预测,粉尘空间分布处理模块利用机器学习算法结合不同监测平面上的悬浮粉尘浓度数据、沉积粉尘质量数据进行作业场所内全空间粉尘浓度数据的预测,进而得到作业场所三维空间全尺度粉尘浓度分布数据。