一種能夠安全預警的人員定位及實時健康監測系統

關慶齡， 李春

（中海油田服務股份有限公司，河北三河065201）

0 引言

中海油田服務股份有限公司鉆井事業部主營業務為鉆井平臺出租，遠離陸地，近10年來人員猝死發生率較高且向低齡發展（具體情況略）。并且發生過員工在平臺失聯情況（懷疑為人員落水失蹤）。員工健康和安全問題一直都是公司和社會關注的重點。

本文設計研發一套人員定位及實時健康監測系統，可實現全員管控，實時監控人員體溫、心率等健康參數及人員位置信息，疫情期間可以確認員工去過的中、高風險區域，對體溫異常實施報警；非疫情期間可在第一時間發現人員落水、心臟驟停等突發情況，為人員救治爭取寶貴的時間。

1 基本框架

1.1 基本功能

該系統具有三項基本功能，即健康監測、人員定位、安全預警。

健康監測：佩戴腕表式樣個人采集端，帶有可替換電池或充電不影響連續使用的永久性電池。個體采集端具有健康實時監控、人員定位、安全預警功能。健康實時監控能夠實時監控體溫、心跳等實時指征，根據后臺運算和判斷運動情況及睡眠情況。

人員定位：利用GPS或北斗等定位工具，可在全球/全國范圍定位人員位置，判斷人員是否進入疫情風險區域。對于作業場所，增加位置判斷模塊，可人工設定更為具體的危險區域。

安全預警：工作外區域，對人員進入疫情風險區域標注并報警。作業場所，對非授權人員進入危險區域（如密閉空間或者危險作業）實時報警；對人員離開安全區域（如海上平臺人員落水）實時報警。警報能實時傳送到個人采集端及終端（如有）、屬地終端及遠程終端（如有）。

公平貿易有別于傳統的貿易，它為弱勢生產者和消費市場構建了一種可持續發展的貿易伙伴關系。在國際貿易市場上公平貿易的貿易方式在咖啡、香蕉、可可等行業有著很多成功運營的經驗，國內的公平貿易的多在茶葉、少數民族手工制品等相關領域。公平貿易是一種與眾不同的發展理念和模式，是一種在談判，透明化和尊重的基礎上促進貿易合作的一種運動，目的在于改善小型生產者的地位，促使公共貿易更公平。

1.2 拓展功能

為了更好地實現促進企業生產及與數字化運行對接，可增設個人終端、固定采集點、遠程終端。

個人終端：可查看個人采集端數據并實時同步，可接收各種報警、提示及預警，能夠實時審批及辦公。具有人工智能模塊，可對健康及安全情況進行分析。

固定采集點：接收個人采集端位置信號，實時采集影像數據，上傳接收機采集的信號及影像資料。

屬地終端：收集、處理個人終端及固定采集點數據。可分析個人終端的健康信息、安全信息及位置信息并實時預警；可分析固定采集點收集的影像信息及人員信息，具有智能圖像識別功能，可初步識別人的不安全行為及物的不安全狀態，并實時預警。

遠程終端：根據需要配置終端及遠程移動終端，用于現場數據的實時查看、調閱。根據需要可配置成遠程固定終端和遠程移動終端。

圖1 基本框架圖

1.3 工作構想

以某鉆井平臺為例，每名員工配備個人采集端，平臺醫生或其他指定人員配備屬地終端，工作及生活區域根據需要在每個場所出入口配備固定采集點，陸地根據需要配備遠程終端或者遠程移動終端。

員工的體溫、心率等信息可通過個人采集端收集，屬地終端可實時獲取員工的健康信息。當體溫異常或者心率異常可第一時間發現，及時知曉員工體溫情況。該設備非工作時間可正常使用，即使員工夜間有突發疾病，也可將信息采集上傳，可縮短心肌梗死等突發疾病的搶救時間，在最大程度上保護員工的生命安全。

員工在鉆井平臺的位置信息主要靠固定采集端收集，員工進入某一場所，場所通道的固定采集端收集芯片信息及圖像信息，可清晰知曉員工所在具體位置。因固定采集端在場所出入口，故具體位置可做縱向空間區分。系統可設置安全區域及受限區域，如對平臺邊界作出限定，當邊界采集端采集到人員位置信息，則立即報警，提示設定的危險提示（如人員落水）并向屬地終端發出警報。該系統也可以對部分區域加以標識，對非授權人員進入危險區域（如實施放射性作業區域）、無資質人員從事特種作業等皆可實時報警。

固定采集端主要收集人員芯片信息及圖像信息，可根據圖像識別人的不安全行為，目前技術上容易實現的是沒有佩戴安全帽等通過簡單辨識就可區分的行為。隨著技術的進步，后期可加入更多的識別內容，包括其他勞保設施配備不全、高空落物風險物品等。

個人終端根據需要部分配置，可實時查看個人健康信息、運動軌跡、睡眠質量、運動情況等，能夠分析健康狀況及安全狀況，可拓展應用其他功能（包括語音實時通話、智能查詢等）。

屬地終端收集負責處理個人終端及固定采集端的信息，內部有健康實時監控系統、人員位置分析系統及安全預警系統。健康實時監控系統對個人終端上傳的心率、體溫信息進行分析，可判斷人員的行為狀態（運動、行走、休息、睡眠等），對體溫及心率異常發出預警，及時提醒平臺醫生或相關人員采取應對處理。人員位置分析系統收集固定采集端的位置信息，確定人員位置，判斷人員位置是否安全，如不安全，發出警報。可對位置區域進行后臺限定并可被有權限的人員修改，限定限制區域（如密閉艙室）、臨時限制區域（如放射性作業）、落水區域（如舷外）等。屬地終端可根據人員芯片信息判斷人員是否具有進入特定區域的資質，及時發出人員落水警報、非授權人員進入危險區域報警、人員離開安全區域報警、無資質人員從事特種作業預警等。

遠程終端/遠程移動終端：實時顯示屬地終端信息，并能查看對應內容。便于啟動應急時信息調用，增強信息響應速度。

2 產品實現

2.1 技術現狀

以國際國內目前技術實力，可實現人員定位及健康實時跟蹤系統建設。

個人終端具有位置識別芯片及健康信息采集芯片，將兩個芯片集成后以手環形式佩戴在手腕部或者腳腕部。目前位置識別芯片已經有了較為廣泛的應用，在運輸業、養殖場等已經應用[3-5]。人員健康信息采集芯片也已經商業化推廣成健康手環并應用（具體信息及調研結果略）[6-7]。但二者結合應用較為罕見，可能在某些監獄有應用但資料獲取受限。

固定采集端即芯片識別定位裝置加高清攝像頭。目前成品較多，應用廣泛。圖像智能識別及報警受后臺程序控制。

屬地終端、個人終端硬件上已經實現，軟件系統目前可實現基本功能，個性化需求需要單獨定制。

2.2 人員定位技術

人們所熟識的GPS（全球定位系統）和我國的北斗定位系統是一種人員定位技術，可為本系統應用，用于對人員休假、倒班等所經路線的識別定位，判斷是否有途經疫情中、高風險區域的情況。

對于作業區域，需要確定人員具體位置，可通過無線網絡技術實現。目前芯片識別定位技術發展迅速，主要有RFID、ZigBee、藍牙Bluetooth、紅外線和UWB超寬帶技術等。具體如表1所示。

從各種技術的定位精度、市場規范化程度、實際定位效果、保密性等多維度情況來考察，RFID定位技術具備功耗低、抗多徑效果好、抗干擾能力強、安全性高、定位精度較高等特點，對比如圖2所示，因而可以廣泛應用于人員管理、車輛管理、消防、公共安全、庫存盤點、人員監測與救生等重要領域。目前該技術已經在中海油服鉆井事業部的鉆桿管理中有先導性試驗，用于識別鉆桿使用情況。

表1 識別對比表

圖2 定位精度對比圖

RFID觸發技術采用低頻125 kHz激活定位，2.45 GHz微波傳輸數據，具有功耗低、抗多徑效果好、抗干擾能力強、安全性高等特點，配合位置與精度矯正算法，使得系統定位精度較高、定位點不漂移、不穿墻，是最適合封閉空間、復雜環境中使用的定位技術。適宜在艙室通道出入口、平臺舷外安裝。固定采集點發射連續低頻脈沖信號，個人終端持續開啟低頻接收功能，人員佩戴個人終端進入固定采集點范圍時，激活器發出激活信號，個人終端實時解析，信息上傳到屬地終端，如圖3所示。

圖3 觸發示意圖

屬地終端安裝定時定位系統軟件，采用云計算技術完成數據處理，能夠管理數據、接收個人終端和固定采集點的數據，并進行比對、查詢統計。同時具有定位引擎程序、場景、人員信息與軌跡展示程序、后臺數據統計等功能。

2.3 人員健康監測技術

目前國內已有較為成熟的健康手環產品，實現動態心率監測，且能夠實現運動監測、睡眠質量監測，如需要拓展血氧飽和度、血壓監測等功能，需要進一步研發。

目前健康手環尚未發現整合體溫監測功能，可整合接觸式體溫監測或者紅外體溫計功能，即可實現實時體溫監測。可設置觸發頻率，如每15 min監測一次。

3 經濟及社會效益預測

心源性人員突發死亡是近年來影響人員生命安全的一大風險。在心臟驟停的10 min內實施搶救可大大提高發病人員存活率。這種人員定位與健康實時監測系統能實時監測心率，能在心跳異常、心臟驟停時發出警報，為挽救生命提供寶貴時間。

2020年新冠狀病毒疫情席卷全球，各個生產單位都制定了應急措施，本系統可實時監控人員體溫，節省體溫監測人員成本。在出現體溫異常案例后，本系統能實時上報體溫至遠程終端，減少各單位安全人員的工作量。

目前人類應對新冠狀病毒未知多于已知，對疫情的復發及變異更無從預測，但可以肯定的是，持續對員工監測體溫及行動軌跡對人員密集型企業及組織非常重要。如果倒班后人員行動軌跡在安全范圍內，可取消人員登平臺前隔離等處理措施，進一步降低企業運營成本。如果實現社會全員監測，則可在最短時間內識別確定密切接觸者，便于管控。

該系統可能具有一定的研發風險。首先，多技術整合后產品體積是否適合員工，特別是肢體活動較多員工佩戴，需要做現場試驗給予驗證。其次，人員定位、心率監測、體溫監測等多功能整合后各技術是否兼容，也是需要試驗和驗證的。

4 結論

該人員定位及健康監測系統具備人員定位、健康監測及預警功能，在應對心源性死亡及新冠狀病毒下人員位置及體溫監測具有應用價值。該系統能夠實時提示心臟驟停及心率異常，配備急救醫生的單位可在第一時間實施救治；其次，該系統能夠定位人員位置，為緊急情況下人員施救節省時間；再次，該系統實時監測體溫，為當前和今后應對基于體溫為識別基礎的疾病管控帶來便利。