粉塵工作現場個人防護用品監測系統研究

張彥丁+楊柯

摘 要：從高中生的角度關注了塵肺病患者，并以此為出發點，研究了如何對粉塵工作現場工人佩戴防護用品的情況進行科學監測，主要監測點設置在工作現場的出、入口，對此處的監測系統設計進行了研究，生成了監測系統組成圖、監測系統邏輯圖等，并試圖運用技術手段規范工人的施工行為，直觀、高效地保護工人的身體健康，降低塵肺病的發生概率。

關鍵詞：粉塵；防護用品；監測系統；塵肺病

中圖分類號：R136 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.094

1 研究背景

本文第一作者（張彥丁）是“微塵-山西高中生公益社團”（以下簡稱“社團”）的發起人，旨在從高中生的角度關注塵肺病患者。本社團由“大愛清塵”公益基金授權成立，該基金是由著名記者王克勤聯合中華社會救助基金會共同發起成立的，該基金是專項救助中國塵肺病農民工兄弟，并致力于推動預防和最終消滅塵肺病的公益基金。

目前，我國的塵肺病人群有600多萬，每1.5 h就有一個塵肺病農民工因無法呼吸而死亡，患上塵肺病的農民工多為青壯年，其因塵肺病而死亡后，整個家庭可能會失去收入來源，導致老無所依、幼無所養。然而，塵肺病主要與粉塵工作環境有關，工人長期吸入的大量粉塵會在肺中沉積而致病。因此，做好塵肺病的前期預防工作至關重要，而佩戴防護用品能很好地保護工人，是一道重要防線。然而，預防工作并不簡單。

本文旨在研究如何對粉塵工作現場工人佩戴防護用品的情況進行科學監測，如何利用信息化物聯網技術代替傳統的人工巡查方式，從而提高工作現場防護用品的使用效率，運用技術的手段規范工人的施工行為。

2 研究思路和過程

2.1 研究思路

深入企業實地調研，采用問卷調查法、觀察法等，對粉塵工作場所工人使用防護用品的情況進行統計和分析，從而為防護用品監測系統的研究提供依據。

2.2 研究過程

2.2.1 企業實地調研

2.2.1.1 調查對象

調查選擇在粉塵較嚴重的生產性企業內進行，主要針對粉塵環境中的工作崗位。調查對象在工作現場的工人中隨機選擇。

2.2.1.2 調查方式

在工作現場對工人佩戴防護用品的情況進行觀察和統計，并發放調查問卷。

2.2.1.3 調查結果分析

從現場觀察的結果看，工人并未全部按照要求佩戴防護用品，佩戴比占調查人數的62.3%.其中，部分工人未佩戴標準的防塵口罩，而是以紗布口罩來代替，紗布口罩無法過濾和攔截粉塵，進而無法起到防塵的作用。同時，還發現部分工人未采取任何防塵措施就隨意竄崗到粉塵嚴重的工作區，或工人轉崗后相關培訓未及時開展，導致其未采取任何防護措施就上崗作業。

此外，雖然企業對工人進行了職業衛生安全培訓，并定期發放了防塵口罩，但部分工人并未做到自覺、正確、堅持佩戴防塵口罩，這為塵肺病的發生埋下了隱患。

2.2.2 防護用品監測系統研究

基于實地調研的結果，證實了通過培訓講解等仍然不能落實防護工作。經過專家指導，筆者希望能從源頭上控制，運用技術手段實時監測進入粉塵工作場的工人是否佩戴了防護用品，告知未佩戴或未正確佩戴防護用品的工人，提早做好隱患排查工作，并采用聲光、語音等方式時刻提醒工人，從而使防護用品的“科學使用”“堅持使用”落到實處。

3 研究結果

本監測系統通過類似高速公路ETC的設備對進入工作場所的工人進行提醒和記錄，從而方便企業監管。本監測系統的優點為通過無源RFID標簽和遠距離識別，使安裝在勞保用品上的標簽輕便化，且不需要電池。通過在個人勞動防護物品上粘貼或縫制RFID電子標簽，可實現智能化識別，從而提醒未登記注冊或個體防護用品過期的企業。本監測系統的設計圖如圖1所示，廠區外側圖如圖2所示，廠區內側圖如圖3所示，監控系統邏輯圖如圖4所示。

本監測系統分別修改了出、入口內側和外側的路面預埋感應天線（線圈），在覆蓋面積上方設立了1個雨棚（內、外均有）預置感應天線（線圈），可監測進入廠區和離開廠區的工人；入口兩側墻面和出口兩側墻面均設置了人員紅外感知裝置，可判斷人員的行動方向（共4個人體紅外感知裝置）；入口雨棚位置裝有監控設備和拾音器，用于圖像和聲音的采集；出口雨棚位置裝有聲光報警裝置和擴音器，用于提醒進入廠區的工人；廠區內設置了1個顯示屏幕，用于動態顯示人員的具體信息和統計信息等。

所有設備通過主控設備連接，再通過網絡連接至管理中心，從而實現信息上報。主控設備主要由樹莓派開源硬件、電源組件、串口擴展卡、RFID遠距離讀卡器等裝置組成，通過局域網或互聯網等方式接入管理中心的服務器或企業內部的安全監管系統。樹莓派內部主要以Python語言開發主要業務邏輯代碼，數據存儲利用Sqlite 3，可實現定時上傳數據，且內部附有樹莓派的自我診斷信息和采集到的人員出入信息。

樹莓派內建有基于Django的Web框架，可開發單頁應用的Web程序，從而將統計信息、人員信息以餅圖、柱狀圖、文字、數字等方式顯示在廠區內的顯示器上（顯示器需要有Web瀏覽器支持）。

在工人頭盔外部安裝的RFID電子標簽（頭盔可安裝帶有電池的RFID電子標簽，可用來定位員工的工作區域和提高識別率）作為主要的識別手段，防塵口罩等個體保護用品上的RFID電子標簽作為邏輯判斷識別手段。本監測系統的工作原理為：工人進入工作廠區入口處，人體紅外感知裝置感知到有人進入工作場所；當工人進入廠區內部，系統開始判斷其身上的各種電子標簽，比如頭盔上的個人信息和所佩戴的各種防護用品的信息等，如果佩戴信息符合系統標準，則會反饋信息至顯示器上，并通過語音系統致歡迎詞和記錄進入時間；當工人離開工作場所，廠房內側的紅外感應裝置、感應天線等裝置會采集人員信息；當工人離開廠區后，系統會記錄工人的離開時間，并統計工人在廠區內的工作時間。此外，工人可通過訪問服務器來了解自己進入工作場所的時間信息。

外來人員在沒有任何RFID的情況下進入工作場所后，主要由人體紅外感應裝置感知和自動報警，并記錄進入時間和外來人員的視頻截圖等信息；如果工人未佩戴正確的防護用品進入工作場所，則系統會在第一時間以聲光和語音的方式通知工人，并加以記錄；如果同時多人進入工作場所，則系統會判斷防護用品的總數和工人的總數，發現異常后會發出聲光報警和語音提示，并加以記錄。

總而言之，本文利用信息化物聯網技術代替了傳統的人工巡查方式，可更加有效地避免工人在不規范佩戴防護用品的情況下進入工作場所，大大提高了工作現場防護用品的使用效率，并運用技術手段規范了工人的行為，降低了塵肺病的發生概率。采用計算機數據庫記錄的形式取代傳統紙筆記錄的方式，可實時統計、篩選每名工人、每個工種、每個工作場所的相應信息，便于管理者更加快速地定位存在問題的車間、工種或工人，從而更加有效地篩查出需要重點進行職業衛生安全教育培訓的目標人群。因此，采用本監測系統后，可以大大提高企業的信息化水平、安全管理水平。

參考資料

[1]馮章志.塵肺病發病率的成因分析[J].健康必讀（下旬刊），2013（09）.

〔編輯：張思楠〕