可穿戴物联网设备能够在恶劣的环境中保护人身安全

Wearable IoT devices guard personal safety in rugged environments

原文作者:Kim Rowe

原文地址:https://internetofthingsagenda.techtarget.com/blog/IoT-Agenda/Wearable-IoT-devices-guard-personal-safety-in-rugged-environments

译者微博:@从流域到海域

译者博客:blog.csdn.net/solo95

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可穿戴物联网设备能够在恶劣的环境中保护人身安全

可穿戴设备越来越受欢迎,如在健身,医疗监控和钥匙追踪等方面,它们在职业健康和安全方面的应用看起来就像(上帝的)一个馈赠。具有正确传感器组合的可穿戴设备不仅可用于监视工作环境的周围状况,还可用于监测可能受到影响的生命体征以及危害或压力对佩戴者产生的任何影响。幸运的是,不同情况下可能需要的不同传感器包不需要从头开始设计。它们可以基于多用途单处理器和实时操作系统进行修改。当然,他们附带的应用软件赋予了它们独特的特性。

已经处于开发中的一个例子是用于体育活动的可佩戴传感器系统,包括骑自行车,足球,马拉松比赛,橄榄球,曲棍球等等。该传感器系统由一束28毫米×13毫米×8毫米的三个传感器组成,用于安装在头盔下方的头部皮肤上。它封装集成了三个传感器:一个可检测直接撞击和径向撞击的六轴加速度计,一个光学脉冲/血氧传感器和一个红外温度传感器。后两者与皮肤接触。根据这三个传感器提供的数据,教练员和医务人员可以获悉佩戴者体内的生命体征值,这些值可能会及时发出危险信号以防止出现严重的医疗状况。

其中最主要医疗状况的是脑震荡。一名持续不接受治疗并回到游戏(比赛)中但仍然受到影响的球员可能会受到第二次脑震荡的影响,这可能导致看似健康的病人却在数小时内死亡。其他可以检测到的生命体征,如相互之间存在联系,还包括心脏问题,如心律失常,即将发生的中暑,呼吸问题和内出血。

模块化的优势和修改这种设计的能力也同样适用于连接。当然,物联网设备在连接到边缘计算机时会自行形成(物联网),而边缘计算机又通过互联网连接到云中的计算能力。对于个人安全系统,这意味着无线通信。在运动传感器系统的情况下,这最终归结为三种选择。对于在场上或有限尺寸的比赛场地上进行的团队运动,6LoWPAN用于同时将多个玩家连接到运动场周围的边缘设备。对于更广泛的运动,如马拉松,更远距离但低功耗的LoRa会被使用。对于诸如骑自行车这样的情况来说,携带智能手机可能不是一个缺点,该设备可以使用蓝牙连接,并通过手机将信号传输到互联网。

两种可能的安全传感器配置:上图中,个人携带智能手机,传感器设备通过蓝牙连接到互联网。下图中,展示了多个佩戴者通过无线网状连接到连接到互联网的网关。

提高工业级安全

这个例子突出了其他领域的可能性,例如工业安全,采矿,油田活动等等。每个特定区域对于传感器的集成和布置都有其独特的需求。他们也将有自己特定的无线通信要求。不言而喻,每个领域都将对应用软件有非常专注的需求,从而能够为他们提供专门的功能。

例如,考虑不同的职业安全头盔的可能性。如今的模型旨在保护头部不受钢梁,架空机械,矿山中的岩石天花板,从油田起重机摆动的重型设备等的伤害......不胜枚举。但是这些领域中的每一个都有自己独特的危险,可能会或可能不会直接涉及到头盔。

以化工厂的环境为例。当然,今天的工作人员通常会佩戴徽章来检测大气中的有害物质。但是,他们没有实时提供剂量数据。头盔上安装了探测器的安全系统与附加在头盔下面的皮肤上的生命体征附加传感器(比如头盔的内部织带)结合在一起,可以即时发出警报,以防在有害物质聚集达到峰值,同时还提供压力,呼吸,脉搏等等(数据)。类似的采矿作业设计可以感知井道中是否存在气体,煤尘等。同时,它还可以监测每个工人的呼吸,血氧等等。此外,电子位置传感器可以精确定位任何异常读数和声音警报。传感器的位置可以根据其功能而定制。例如,一氧化碳传感器或有害空气颗粒物可以安装在消防员的夹克上。建筑工人可以使用带有承重传感器的鞋子来提醒超过允许值的重量增加。还有其他很多例子。

在连接端,不同的无线技术适用于不同的情况。例如,在矿山或工业工厂中使用时,需要分配多个网关来避开岩石或钢墙及设备的信号堵塞。一个开放的环境,如油田,需要一个带有分布式网关的远距离无线电和一个不同的位置方法来识别警报点。

简化发展过程

如果这些多样化技术基于支持轻松连接设备(如传感器和无线电设备)的平台,并且为所需的传感器设备提供多种已经过验证的软件支持,则不需要完全进行重新设计。随后只需关注特定活动领域的设计,即选择并连接正确的外围设备(传感器和无线电)以及解决其支持软件的问题。所选的无线电也必须在边缘设备中使用。然后添加适当的应用软件产生更大的价值。

当然,部分代码将驻留在可穿戴设备中,但其中的大部分价值将集中体现在分析,存储和管理代码的开发上,以便在边缘设备和云服务中运行。例如,能够在网关设备的边缘迅速做出关键决策,例如对辐射峰值的警报或发出特定工作人员呼吸困难的信号。其他涉及管理,工作历史,任务,日程安排,长期记录存储等功能可以在云应用程序中完成。

物联网行业安全的未来以及其他领域如田径的安全性可以通过基于通用平台的创新技术得到丰富的解决(方法),但应当使用专门的传感器和连接方案(当然还有创造性的应用)来加以区分(指不同的流域之间的区分)。当这些信号共同作用时可以更轻松地避免或检测特定危害,以防止它变得异常严重,最终结果是更安全和更健康地参与工作和娱乐活动。

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