[0001] 本发明涉及一种监测装置，特别是一种基于物联网和5G技术的职业健康监测装置。

[0002] 本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。

[0003] 随着工程项目建设规模的日益扩大和工程项目数量的日益增多，参与到工程项目建设的现场劳动人员队伍快速壮大，工程一线劳务人员的辛勤付出为社会发展做出了重大贡献。但同时，目前的工程项目现场管理仍为粗放型的管理模式，在工程项目建设过程中，由现场劳作引起的各种职业病呈现范围广、数量大、发病率高等特点，且人员总量逐年上升，群发性职业病时有发生。

[0004] 当前，工程建设施工过程中，项目现场经常出现并对劳动者身心健康造成伤害的因素主要有粉尘、噪音、气味以及暑季、冬季高低温等，其中，粉尘、高温、噪音对身体的损害较为普遍且经常发生。

[0005] 资料表明，粉尘的超量摄入会破坏人体的正常防御功能，致使呼吸道黏膜、气管、支气管的纤毛上皮细胞受到损伤，长期大量的粉尘吸入会引起肺部疾病，部分粉尘的吸入则会致癌甚至中毒。在高低温的劳动危害方面，当人体暴露在低温的环境时间较长时，会出现呼吸和心率加快、颤抖、头痛等症状，长期在低温高湿环境下劳动，易引起肌痛、肌炎、神经痛、神经炎、腰痛和风湿性疾病；而在高温环境下，长期劳动作业可导致机体水分和微量元素损失，并对循环系统、消化系统、神经内分泌系统、泌尿系统等造成损害，引起食欲减退、消化不良、循环衰弱、热痉挛、肾功能不全、蛋白尿等生理问题。在噪音的危害方面，人类可以接受的音噪程度在44dB以下，长期接受50dB的噪音，容易导致心血管疾病，音噪达到70dB时，心肌梗死的发病率将增加30％左右，超过110dB，可能导致永久性的听力损伤。

[0006] 为了加强对现场施工环境的管理，现有技术中，通常采用的是依靠人为的经验或强制措施，如施工区域灰尘较大时进行喷淋洒水，在主要的施工场所张贴施工降噪警示牌，施工现场安排专职人员进行现场巡检，提醒和制止野蛮施工、粗暴作业，根据天气预报信息为现场施工人员提供保暖和降温措施等。目前，缺乏有效的技术方法和装置。

[0007] 需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

[0054] 本发明提供了一种基于物联网和5G技术的职业健康监测装置。

[0055] 从结构上来讲，所述的一种基于物联网和5G技术的职业健康监测装置由装置外部壳体和内部组件两个部分组成。外部壳体主要对装置起保护和安装固定作用，安装固定包括装置体在使用时的安装固定，以及内外部组件附着在装置壳体上的内部固定；内部组件主要实现所述装置的各项使用功能。

[0056] 附图1、图2分别对所述装置的正主视方向，侧视方向分别进行了示意；图4、图5分别对外部部件的局部结构和部件的局部外观效果进行了示意，图3是装置(沿图2中A‑A进行剖面)展开后的效果示意图。下面分别就所述装置的主要部件组成，各个部件的功能结合附图分别予以说明。

[0057] 所述的职业健康装置的装置壳体(图1中1001)包括装置的前壳体与装置的后壳体两部分组成，前后壳体展开后的效果如图3(监测装置沿A‑A剖面展开结构示意图)所示，前后壳体通过装置四角的四个螺钉(图1中1008所示)进行固定连接，图3中3009，3004为装置前后壳体内部连接螺母孔。

[0058] 所示的职业健康监测装置通过图1中1002粉尘传感元件、1003温度测量传感元件、1004噪音测定传感元件对环境的粉尘浓度、温度、噪音进行环境感知，传感元件测定的信号通过图3中3013数据线传给装置电路主板进行后续处理。传感元件与装置体通过1005可转动的连接底座相连(连接示意图如图4所示)，1006是具有弹性的安装在壳体上的卡簧，可对粉尘测量传感元件、温度传感元件、噪音测定传感元件进行固定，避免移动过程中传感元件转动损伤。装置在使用过程中，传感元件可180°以底座为轴转动，其中，粉尘传感元件180°转动展开的效果如图5所示。

[0059] 装置工作过程中，对环境粉尘、温度、噪音等的环境监测数据可实时显示在1007上。1011部分分别是粉尘、温度、噪音信号测定指示灯，当测定的环境指标正常时，指示灯为绿色常量状态，标识装置各个信号测定正常，当某个信号数据超限(即超过系统设定的阈值数据)时，指示灯红色闪烁。

[0060] 图1中1013是装置进行蜂鸣或语音信息播报时的音量透音孔，1012为消音按钮。

[0061] 所述的职业健康监测装置具有5G信号传输功能，配置由外置的数据传输天线，如图1中1010所示。

[0062] 装置在其上方设有两个固定安装孔1009，用于采用壁挂式安装时的固定。

[0063] 装置在壳体的侧面开有散热孔，如图2中2001所示，用于装置工作时壳体内部热量散失。在装置后上方有嵌入式的方形凹槽2003，装置内部引出的电源线及外部供电接头2004用于向装置提供工作电源。装置后壁上下方分别设置倚靠垫铁2002，用于在装置采用壁挂式安装时避免对电源线的挤压。

[0064] 为了实现装置对工程项目施工现场环境测定、超限报警、语音播报、5G信号传输的功能，所述的基于物联网和5G技术的施工现场职业健康监测装置内部的主要元件组成如图3所示。各个内部主要电子元件分别安装在固定于前后壳体上的电路主板3001、LED显示电路主板3010上。

[0065] 其中，电路主板3001的板载元件有电源管理单元、5G无线通信单元、RISC微处理器、(DDR、E2PROM、FLASH)存储元件、I/O接口单元、粉尘/温度/噪音测定变送单元、语音解码模块单元等，其中电源管理单元负责输入的220V交流电源到板载元器件的电源转换和电源供给；5G无线通信单元负责板载数据与外部的无线方式数据收发与转换；RISC微处理器是2
职业健康监测装置的中央处理器，它与DDR、EPROM、FLASH等存储元件构成主电路板的核心处理单元；粉尘/温度/噪音测定变送单元实现监测环境模拟信号的滤波和电压(或电流)转换，通过板载I/O接口单元实现与中央处理器的数据通信；语音解码模块用于实现装置语音信息的解码和D/A转换，并通过扬声器3003进行语音播报。

[0066] 图3中3002是电路主板3001上的板载蜂鸣器件，用于系统启动自检时的信息提醒，以及当环境参数超限时的蜂鸣报警。扬声器3003用于当环境参数超限时进行的语音提醒信息播报，以及装置通过5G无线通信收到外部信息而触发的语音播报，播报的语音透过装置前壳体的扬声器透声孔3014传出到周围环境。

[0067] 所述的电路主板3001设置有板载的环境参数测定信号指示灯(图3中3006所示)，用于表明当前测定的信号是否属于正常范围，当测定的环境参数超出正常范围时，信号指示灯进行红色闪烁。板载的信号指示灯与装置前壳体开有的指示灯前盖孔3008一一对应。

[0068] 电路主板3001的板载5G无线通信单元通过数据线3005与无线信号收发天线相连。

[0069] 电路主板3001与装置壳体前盖板附着相关元器件的数据传输通过3007板载数据总线及接头实现，LED显示屏电路主板3010、装置蜂鸣报警消音按钮3011、粉尘/温度/噪音传感元件分别通过其专属的数据线3016、3012、3013连接至装置前壳体内的3015数据接头，前壳体内的3015数据接头与后壳体内的3007数据总线及接头互通。

[0070] 图3中所述的施工现场健康监测装置前壳体内固定安装LED显示主板，其主要板载部件是字符显示处理单元及LED显示屏，字符显示单元主要接收中央处理器部分发送的显示信息，并经其解析后在LED显示屏相应区域进行显示。

[0071] 工作原理：

[0072] 如附图6、附图3、附图1所示，本发明基于物联网和5G技术的职业健康监测装置的工作原理为：

[0073] 装置通过其前外置的粉尘、温度、噪音测定传感元件对施工现场的环境进行测量感知，相关信号分别传送给装置内部主板的粉尘测定变送单元、温度测定变送单元、噪音变送单元，各输入信号的变送单元通过滤波和电压(或电流)转换，将外部的感应信号转变为0～5V电压信号(或4～20mA电流信号)，经I/O接口单元进行A/D模数转换后传送给RISC微处理器进行集中处理。

[0074] RISC微处理将其接收到的信号经内部处理后分别传送给字符显示处理单元，经解析后在LED显示屏的相应区域进行显示。同时，将内部处理后的数据传送给5G通信单元，5G通信单元将收到的数字信息变换为射频信号并通过天线器件进行数据远传，对于数据的接收，反正亦然。

[0075] 基于物联网和5G技术的职业健康监测装置正常工作时，RISC微处理器通过I/O接口单元分别点亮装置主板板载的信号指示灯(为绿色常亮显示)。

[0076] 微处理器实时接收现场监测到的环境数据，并将收到的数据与内部设定的参数阈值进行比较，当检测到外部数据超出设定阈值时，主板板载的信号指示灯则由绿色变为红色闪烁，同时蜂鸣器发出“嘀嘀”间歇性的鸣叫进行提醒。同时，根据检测信号的类型，RISC微处理器将其与预存在FLASH中的语音文件进行匹配，并发送给语音解码模块进行语音解码，通过扬声器发出职业健康保护温馨提醒，职业健康温馨提醒的播放可通过内部软件设置播放频次。

[0077] 操作人员可以通过按击装置前面板上的消音按键取消蜂鸣器的鸣叫，但指示灯闪烁不消失，仅当环境数据恢复正常时，相应监测信号的指示灯才停止红色闪烁，恢复到绿色常亮状态。

[0078] 实施例：

[0079] 参考图1～图5，基于物联网和5G技术的施工现场职业健康监测装置在某工程项目施工现场应用时，通过装置上端的两个挂耳(图1中1009)被固定安装在施工现场区域的墙壁上，装置的电源引出线缆(图2中2004)就近接入施工现场的电源插排上，装置受电后启动供电开关2005开始工作。

[0080] 装置启动后首先进行自检，当系统自检出现问题时，通过蜂鸣器发出“滴滴”连续性的鸣叫进行提示，系统自检无故障时，装置进入正常运行状态。

[0081] 通过转拨主视面板的环境测定传感元件(图1中的1002、1003、1004)将传感器调整到适宜的环境测定位置，开始对施工现场环境进行参数测定。

[0082] 通过粉尘、温度、噪音传感器件测定的环境参数实时显示在装置的LED显示屏上，如图1中1007所示。系统内部预先对粉尘、温度、噪音的超限阈值进行设定，如分别为35μg/m3、35℃、100dB，当环境粉尘浓度、温度、噪音超过上述设定值时，系统进行报警提示。如施工现场有电钻作业(噪音值超过100dB)，装置上的噪音信号检测指示灯红色闪烁，同时，蜂鸣器发出“嘀嘀”间歇性的鸣叫，装置自动启动职业健康提醒语音播报：“环境噪音超标，为了您的健康，请做好个人防护”。

[0083] 该施工现场采用型号为LBS24428的现场监测装置，箱体尺寸为600mm*400mm*200mm(高*宽*深)，电源管理单元采用德州仪器的TPS系列电源管理芯片，RISC微处理器采用具有低功耗、高性能的ARM Cortex‑M系列微处理器，板载集成DDR4内存、AT24C02 E2PROM、NAND Flash，并集成有USB、UART、SPI、I2C等数据接口，装置采用华为的Balong5000 
5G通信模块，以及AD公司基于DSP技术的ADSP‑BF522C语音解码器，此外，装置配置7英寸IPS显示屏(屏幕比例16：9，刷新率60HZ)，粉尘传感器SDS011、温度传感器DS18B20、噪音传感器ZY45‑WS700A等主要元器件。

[0084] 现场实时测定的环境信息通过装置5G无线通信传送给企业的工程项目职业健康管理系统，企业通过对现场环境、施工区域的劳动作业人员的基本健康信息、既往病史、在高粉尘、高温度、强噪音环境下的累计工作时间，进行综合性的健康评估，将评估信息通过互联网络反馈给施工现场的职业健康管理人员。

[0085] 企业健康管理平台评估后的结果，也通过语音信息的方式发给现场职业健康监测装置，并在施工区域现场进行语音播报健康提醒，如“张××，您已在强噪音环境下累计工作48小时，请您联系现场管理人员，注意工作调整和休息”。

[0086] 同时，施工现场的职业健康监测装置将现场的环境超限信息通过5G无线通信的方式及时发送给现场的职业健康管理人员，管理人员通过安装有职业健康管理应用软件的移动终端，实时查看环境监测超限或者环境参数指标较高的施工区域，针对性的采取职业健康防护措施，如到施工现场制止强噪音作业，对现场高粉尘作业进行技术改进等，或者对现场劳务作业人员的工作属性进行调整，如安排在强噪音环境下工作累计2个小时的人员到低噪音环境区域进行施工作业，对在较高温环境下工作人员调整到正常环境温度施工区域进行工作等。

[0087] 具体实现中，本申请提供计算机存储介质以及对应的数据处理单元，其中，该计算机存储介质能够存储计算机程序，所述计算机程序通过数据处理单元执行时可运行本发明提供的一种基于物联网和5G技术的职业健康监测装置的发明内容以及各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read‑only memory，ROM)或随机存储记忆体(random access memory，RAM)等。

[0088] 本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术方案可借助计算机程序以及其对应的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机程序即软件产品的形式体现出来，该计算机程序软件产品可以存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台包含数据处理单元的设备(可以是个人计算机，服务器，单片机，MCU或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0089] 本发明提供了一种基于物联网和5G技术的职业健康监测装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。