有限空间的作业风险识别预警方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及安全监测，尤其涉及一种有限空间的作业风险识别预警方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在地下管廊、污水井等有限空间内施工作业时，环境具有通风不良且易受复杂水文条件影响的高危特征。为保障人员安全，施工单位通常会在有限空间内部署实时监控系统，依托传感器对有毒有害气体浓度、水位及水体流速等关键环境参数进行持续的数据采集与动态监测。

2、然而，目前普遍采用的监测技术通常对各项环境参数独立设置报警阈值，只有当某一参数的实际测量值超出其预设阈值时，系统才会触发报警。这种监测方式存在明显局限：首先，它只能在某一环境参数已经达到或超过危险阈值后才发出警报，此时危险往往已经发生，现场人员能够安全撤离的时间窗口极为有限；其次，这种独立判定方式忽略了不同环境参数之间天然存在的内在关联，例如水位突变往往会扰动沉积物并伴随有害气体释放，水体流速的变化也可能预示水文条件的剧烈改变，这些多因素协同变化的早期征兆在独立阈值监测模式下难以被有效识别，导致难以在危险爆发前捕捉到环境状态的异常演变趋势，从而难以为现场作业人员争取到足够的响应时间。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种有限空间的作业风险识别预警方法、装置、设备及介质，以解决针对有限空间的作业风险识别预警的准确性和及时性较低的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种有限空间的作业风险识别预警方法，包括：

3、计算目标区域的实时环境状态向量与基准环境状态向量的差值向量；其中，环境状态向量包括有毒有害气体浓度、水位和水体流速；

4、基于差值向量和基准协方差矩阵计算马氏距离，作为当前时刻的联合异常指数；

5、基于目标区域在当前时刻的有毒有害气体浓度更新积分累积值，并基于上一时刻的综合风险指数、更新后的积分累积值和当前时刻的联合异常指数，计算当前时刻的综合风险指数；

6、基于当前时刻的综合风险指数对目标区域进行风险预警。

7、在一种可能的实现方式中，在计算目标区域的实时环境状态向量与基准环境状态向量的差值之前，还包括：

8、分别计算目标区域在历史时段的有毒有害气体浓度、水位和水体流速的数学期望，组成基准均值向量；

9、基于目标区域在历史时段的有毒有害气体浓度、水位和水体流速中，计算各维度参数序列之间的协方差数值；

10、基于各协方差数值构建表征联合分布特征的正定对称方阵，作为基准协方差矩阵。

11、在一种可能的实现方式中，基于差值向量和基准协方差矩阵计算马氏距离，作为当前时刻的联合异常指数，包括：

12、将差值向量的转置向量、基准协方差矩阵以及差值向量依次执行矩阵连乘运算，得到表征多参数耦合畸变程度的二次型标量；

13、对二次型标量进行开平方根运算，得到当前时刻的联合异常指数。

14、在一种可能的实现方式中，基于目标区域在当前时刻的有毒有害气体浓度更新积分累积值，包括：

15、基于目标区域在当前时刻的有毒有害气体浓度，更新气体浓度序列；

16、将更新后的气体浓度序列与预设的单调递减的时间衰减权重函数进行卷积积分，得到更新后的积分累积值。

17、在一种可能的实现方式中，基于上一时刻的综合风险指数、更新后的积分累积值和当前时刻的联合异常指数，计算当前时刻的综合风险指数包括：

18、对当前时刻和多个历史时刻的联合异常度指数进行一阶差分计算，得到环境状态的瞬时演变速率；

19、将瞬时演变速率输入预设的映射函数，得到动态更新的权重系数；

20、利用权重系数，对上一时刻的综合风险预警指数、更新后的积分累积值和当前时刻的联合异常指数进行加权求和，得到当前时刻的综合风险指数。

21、在一种可能的实现方式中，基于当前时刻的综合风险指数对目标区域进行风险预警，包括：

22、将当前时刻的综合风险指数与预设的分级阈值区间比对，得到目标区域在当前时刻的风险等级；

23、基于目标区域在当前时刻的风险等级，通过对应的预警方式进行预警；其中，预警方式包括控制地面显示屏和/或移动终端输出预警提示、触发现场声光报警设备并生成撤离控制信号。

24、第二方面，本发明实施例提供了一种有限空间的作业风险识别预警装置，包括：

25、差值计算模块，用于计算目标区域的实时环境状态向量与基准环境状态向量的差值向量；其中，环境状态向量包括有毒有害气体浓度、水位和水体流速；

26、异常指数计算模块，用于基于差值向量和基准协方差矩阵计算马氏距离，作为当前时刻的联合异常指数；

27、风险指数计算模块，用于基于目标区域在当前时刻的有毒有害气体浓度更新积分累积值，并基于上一时刻的综合风险指数、更新后的积分累积值和当前时刻的联合异常指数，计算当前时刻的综合风险指数；

28、风险预警模块，用于基于当前时刻的综合风险指数对目标区域进行风险预警。

29、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的方法。

30、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的方法。

31、第五方面，本发明实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的方法。

32、本发明实施例提供的有限空间的作业风险识别预警方法、装置、设备及介质，通过构建包含有毒有害气体浓度、水位和水体流速的三维环境状态向量，基于向量偏离基准状态的程度并结合多参数间的协方差关系计算马氏距离，能够从整体上量化多个环境参数的联合畸变程度。与单一参数独立阈值的判别方式相比，能够在单一参数尚未超标但多参数协同变化已显露异常趋势时提前识别潜在危险。同时，通过引入基于时间衰减权重的气体浓度积分累积值，能够反映作业人员因长时间暴露于低浓度有害气体环境而承受的隐性伤害，并结合上一时刻的风险状态进行动态加权融合，使风险评价既考虑突发骤变也兼顾累积效应，有效提高有限空间的作业风险识别预警的准确性和及时性。最终通过分级预警策略在不同风险程度下触发相应的响应动作，有助于在保证正常施工秩序的前提下为有限空间作业提供更充分的安全保障。

1.一种有限空间的作业风险识别预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的有限空间的作业风险识别预警方法，其特征在于，在所述计算目标区域的实时环境状态向量与基准环境状态向量的差值之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的有限空间的作业风险识别预警方法，其特征在于，所述基于所述差值向量和基准协方差矩阵计算马氏距离，作为当前时刻的联合异常指数，包括：

4.根据权利要求1所述的有限空间的作业风险识别预警方法，其特征在于，所述基于所述目标区域在当前时刻的有毒有害气体浓度更新积分累积值，包括：

5.根据权利要求1所述的有限空间的作业风险识别预警方法，其特征在于，所述基于上一时刻的综合风险指数、更新后的积分累积值和当前时刻的联合异常指数，计算当前时刻的综合风险指数包括：

6.根据权利要求1所述的有限空间的作业风险识别预警方法，其特征在于，所述基于当前时刻的综合风险指数对所述目标区域进行风险预警，包括：

7.一种有限空间的作业风险识别预警装置，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。