深部地下硐室有毒气体监测预警管理方法及其相关设备

本发明涉及智能预警领域，尤其涉及一种深部地下硐室有毒气体监测预警管理方法、装置、电子设备及其存储介质。

背景技术：

1、深部地下硐室作业环境通常具有空间封闭、通风条件复杂、人员流动频繁等特点，在采矿、掘进、运输及检修等作业过程中，容易产生或积聚一氧化碳、硫化氢、甲烷等有害气体。当有毒气体浓度异常升高时，若不能及时发现并向井下作业人员发出有效预警，容易导致中毒、缺氧、爆炸等安全事故。因此，对矿场有毒气体进行实时监测和预警，是保障井下作业人员生命安全的重要手段。

2、现有有毒气体监测方式通常依赖固定式气体检测设备、便携式气体检测仪或简单报警装置，其主要依据气体浓度是否超过预设阈值进行报警。该类方式虽然能够发现部分气体异常情况，但通常难以准确反映不同人员在不同位置、不同运动状态下的实际暴露风险，容易出现区域报警与人员实际风险不匹配的问题；同时，现有预警方式多停留在声光报警或平台提示层面，难以及时触发与人员个体风险相适配的防护响应，导致预警针对性和安全防护效果仍有不足。

3、因此，如何提高深部地下硐室有毒气体监测预警对井下作业人员个体风险的识别准确性和防护响应及时性，成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种深部地下硐室有毒气体监测预警管理方法，以解决现有技术中有毒气体监测预警难以将区域气体风险与人员个体暴露情况进行有效关联，导致人员吸入风险识别准确性不足、预警防护响应针对性较差的问题。

2、第一方面，本发明提供一种深部地下硐室有毒气体监测预警管理方法，所述方法包括以下步骤：

3、获取目标区域内的气体监测数据以及当前时段内目标人员的位置数据和状态数据；

4、基于所述气体监测数据，构建所述目标区域对应的区域气体风险场，所述区域气体风险场包括多个风险单元及各风险单元对应的气体风险等级；

5、基于所述位置数据和所述状态数据，确定所述目标人员对应的人员暴露关联区域；

6、将所述人员暴露关联区域与所述区域气体风险场进行映射匹配，得到所述目标人员对应的暴露匹配结果，所述暴露匹配结果包括与所述人员暴露关联区域相匹配的目标风险单元以及所述目标人员相对于所述目标风险单元的暴露关联参数；

7、基于所述暴露匹配结果、所述气体风险等级以及所述状态数据，确定所述目标人员对应的有毒气体吸入风险等级；

8、基于所述有毒气体吸入风险等级，生成矿帽防护控制策略，并根据所述矿帽防护控制策略控制矿帽执行滤毒防护、供氧、报警提示和撤离提示中的至少一种处理。

9、可选的，所述获取目标区域内的气体监测数据以及当前时段内目标人员的位置数据和状态数据，包括：

10、获取所述目标区域内至少一个气体采集节点在所述当前时段采集的原始气体数据，所述原始气体数据包括气体类型、气体浓度、采集时间和采集位置中的至少一种；

11、基于所述采集时间和所述采集位置，对所述原始气体数据进行时空标记处理，得到所述目标区域内的气体监测数据；

12、获取所述智能矿帽在所述当前时段采集的定位数据，并基于所述定位数据确定所述当前时段内所述目标人员的位置数据；

13、获取所述智能矿帽在所述当前时段采集的目标人员状态检测数据，并基于所述目标人员状态检测数据确定所述当前时段内所述目标人员的状态数据。

14、可选的，所述基于所述气体监测数据，构建所述目标区域对应的区域气体风险场，包括：

15、基于所述目标区域对应的区域空间信息，将所述目标区域划分为多个风险单元；

16、基于所述气体监测数据对应的监测位置，将所述气体监测数据匹配至对应的风险单元；

17、基于各所述风险单元对应的气体监测数据，确定各所述风险单元对应的气体风险特征，所述气体风险特征包括气体浓度、气体浓度变化率和持续超限时长中的至少一种；

18、基于所述气体风险特征和预设气体风险判定规则，确定各所述风险单元对应的气体风险等级；

19、基于多个所述风险单元以及各所述风险单元对应的气体风险等级，生成所述目标区域对应的区域气体风险场。

20、可选的，所述基于所述位置数据和所述状态数据，确定所述目标人员对应的人员暴露关联区域，包括：

21、基于所述位置数据，确定所述目标人员在所述当前时段内的人员当前位置；

22、基于所述状态数据，确定所述目标人员在所述当前时段内的运动趋势参数和防护状态参数；

23、基于所述人员当前位置和所述运动趋势参数，确定所述目标人员对应的初始暴露关联区域；

24、基于所述防护状态参数，对所述初始暴露关联区域进行区域修正处理，得到所述目标人员对应的人员暴露关联区域。

25、可选的，所述将所述人员暴露关联区域与所述区域气体风险场进行映射匹配，得到所述目标人员对应的暴露匹配结果，包括：

26、确定所述人员暴露关联区域在所述目标区域中的区域位置范围；

27、基于所述区域位置范围，从所述区域气体风险场包括的多个风险单元中确定与所述人员暴露关联区域存在空间关联关系的候选风险单元；

28、对所述人员暴露关联区域和所述候选风险单元进行空间叠加匹配，得到所述人员暴露关联区域与各所述候选风险单元之间的区域匹配参数；

29、基于所述区域匹配参数，从各所述候选风险单元中确定与所述人员暴露关联区域相匹配的目标风险单元；

30、基于所述人员暴露关联区域与所述目标风险单元之间的区域匹配参数，确定所述目标人员相对于所述目标风险单元的暴露关联参数；

31、基于所述目标风险单元和所述暴露关联参数，生成所述目标人员对应的暴露匹配结果。

32、可选的，所述基于所述暴露匹配结果、所述气体风险等级以及所述状态数据，确定所述目标人员对应的有毒气体吸入风险等级，包括：

33、从所述暴露匹配结果中获取所述目标风险单元以及所述目标人员相对于所述目标风险单元的暴露关联参数；

34、基于所述目标风险单元，从所述区域气体风险场中确定所述目标风险单元对应的气体风险等级；

35、基于所述状态数据，确定所述目标人员对应的人员风险修正参数；

36、基于所述目标风险单元对应的气体风险等级、所述暴露关联参数以及所述人员风险修正参数，确定所述目标人员对应的有毒气体吸入风险值；

37、基于所述有毒气体吸入风险值所属的预设风险等级区间，确定所述目标人员对应的有毒气体吸入风险等级。

38、可选的，所述基于所述有毒气体吸入风险等级，生成矿帽防护控制策略，并根据所述矿帽防护控制策略控制矿帽执行滤毒防护、供氧、报警提示和撤离提示中的至少一种处理，包括：

39、基于所述有毒气体吸入风险等级，从预设防护策略集合中确定与所述有毒气体吸入风险等级对应的目标防护等级；

40、基于所述目标防护等级，确定所述矿帽防护控制策略，所述矿帽防护控制策略包括滤毒防护控制参数、供氧控制参数、报警提示参数和撤离提示参数中的至少一种；

41、基于所述滤毒防护控制参数，控制所述智能矿帽进入滤毒防护状态；

42、基于所述供氧控制参数，控制所述智能矿帽进入供氧状态；

43、基于所述报警提示参数，控制所述智能矿帽输出报警提示信息；

44、基于所述撤离提示参数，控制所述智能矿帽输出撤离提示信息。

45、第二方面，本发明还提供一种深部地下硐室有毒气体监测预警管理装置，所述深部地下硐室有毒气体监测预警管理装置包括：

46、第一获取模块，用于获取目标区域内的气体监测数据以及当前时段内目标人员的位置数据和状态数据；

47、第一构建模块，用于基于所述气体监测数据，构建所述目标区域对应的区域气体风险场，所述区域气体风险场包括多个风险单元及各风险单元对应的气体风险等级；

48、第一确定模块，用于基于所述位置数据和所述状态数据，确定所述目标人员对应的人员暴露关联区域；

49、第一匹配模块，用于将所述人员暴露关联区域与所述区域气体风险场进行映射匹配，得到所述目标人员对应的暴露匹配结果，所述暴露匹配结果包括与所述人员暴露关联区域相匹配的目标风险单元以及所述目标人员相对于所述目标风险单元的暴露关联参数；

50、第二确定模块，用于基于所述暴露匹配结果、所述气体风险等级以及所述状态数据，确定所述目标人员对应的有毒气体吸入风险等级；

51、第一生成模块，用于基于所述有毒气体吸入风险等级，生成矿帽防护控制策略，并根据所述矿帽防护控制策略控制矿帽执行滤毒防护、供氧、报警提示和撤离提示中的至少一种处理。

52、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明提供的深部地下硐室有毒气体监测预警管理方法中的步骤。

53、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现发明提供的深部地下硐室有毒气体监测预警管理方法中的步骤。

54、本发明获取目标区域内的气体监测数据以及当前时段内目标人员的位置数据和状态数据；基于气体监测数据，构建目标区域对应的区域气体风险场；基于位置数据和状态数据，确定对应的人员暴露关联区域；将人员暴露关联区域与区域气体风险场进行映射匹配，得到对应的暴露匹配结果；基于暴露匹配结果、气体风险等级以及状态数据，确定对应的有毒气体吸入风险等级；基于有毒气体吸入风险等级，生成矿帽防护控制策略，根据矿帽防护控制策略控制矿帽执行处理。通过上述方法步骤，能够提高矿场有毒气体预警的准确性、针对性和及时性，降低井下人员误吸入有毒气体的风险，提升矿场作业安全防护效果。