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“预”见安全—高温作业人员风险预测设备与数字孪生预警系统

发布时间:2026-05-10

主要完成人:许成 所属单位:中国矿业大学(北京)

国家总体安全观的提出对高效应急救援设备研发提出更高要求。然而高温作业环境下抢险救灾、作业施工困难,作业人员生命安全难以保证。当前相关设备监测体温存在将体表温度作为核心温度监测的误区,同时难以考虑个体化差别。本产品针对极端环境下抢险救灾和施工中的人员安全问题,突破传统体温监测误区,解决现有设备难以实时精准监测和预警的瓶颈。我们创新研发了一款"平战结合"的智能安全监测装备,以腕部生理监测手表为核心硬件,融合修正后的体温评估模型与多元环境感知参数,形成软件系统,并构建公共场所健康危害智能监测预警数字孪生系统平台,实现对人员的健康危险因素的快速感知预警及可视化监测管理。项目已试点应用,获多项发明专利支

适用范围:

核心技术与关键技术指标

核心技术一:突破了传统单一指标的局限,通过大量实证研究,研究了人员在高温胁迫下的生理机能与认知状态的衰退机制。提取了人员与环境交互过程中的关键致灾节点,自主构建了国内领先的、针对高温应急救援场景的“人体生理-认知-体能”多模态大数据库,为后续的精准预测提供了数据源。 核心技术二:数据驱动的高精度多维生理应激与损伤动态预测模型 基于前期的生理数据库,通过多因素损伤分级评估与权重再分配算法,将单一的指标转化为综合性的风险指数。成功构建了生理应激预警、人体损伤评估、人员状态预测在内的多元模型。该模型能够精准捕捉个体差异,实现从“被动事后施救”向“主动超前预警”的跨越。 核心技术三:“人-环”数字孪生预警与动态管控技术 依托数字孪生引擎,打破了物理空间与数字空间的壁垒,将环境气象参数与人员个体的多维体征数据进行秒级的绑定。 研发了高度可视化的数字孪生平台,实现了作业现场“人-环境”态势复刻。集“多维监测、智能分析、秒级预警、动态管控”于一体的实战化指挥中枢。 技术指标:在底层数据获取端,项目取得危害因素“人-环”一体化数据采集与融合技术,能够实时、稳定地并发监测多达6种环境与生理安全风险因素数据,筑牢了多源异构的数据基座。在核心算法层,依托深度优化的危害风险评估预警技术,系统实现了研判可靠性,其综合评估与预警精确度稳步达到95%及以上。在系统应用端,自主构建的危害智能监测预警数字孪生平台具有实时响应能力,其底层数据采集与前端全息界面的反馈更新频率达每秒1次及以上(≥1次/s),整个平台的安全决策与控制迭代速度至秒级,实现了复杂作业工况下的毫秒级感知与全流程高效动态管控。

技术创新点优势

相较于目前市面上普遍依赖单一表面指标监测、采用静态阈值报警且数据呈现碎片化孤岛的类似监测手表、手环等同类产品,本系统依托三大核心技术实现了从机理探究到工程管控的突破。首先,在底层机理与数据源方面,本项目突破了传统单一指标,通过大量实证研究深度探明了高温胁迫下人员“生理机能与认知状态”的衰退机制,构建了国内领先的人体生理-认知-体能的多模态大数据库,为后续奠定了坚实基础。其次,在核心算法与预警机制方面,系统摒弃了滞后的静态报警模式,创新研发了数据驱动的高精度多维生理应激与损伤动态预测模型;该模型通过多因素损伤分级评估法,将指标转化为综合风险指数,不仅能够精准捕捉作业人员的个体差异,更实现了从“被动事后施救”向“主动超前预警”的跨越。最后,在终端管控与交互层面,项目应用“人-环”数字孪生预警与动态管控技术,打破了物理空间与数字空间的壁垒,将环境气象参数与人员多维体征数据进行绑定,成功打造了高度可视化的实战化指挥中枢,真正打通了集“多维监测、智能分析、秒级预警、动态管控”于一体的安全防护功能。

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