有限空間安全事故多發(fā)頻發(fā)已嚴(yán)重威脅我國工業(yè)安全生產(chǎn)和城市建設(shè),作業(yè)人員意識(shí)喪失或疲勞失誤是導(dǎo)致有限空間事故發(fā)生的直接原因。目前,針對(duì)有限空間的研究主要集中于事故分析、危險(xiǎn)源辨識(shí)、有害氣體檢測(cè)、安全管理等方面,對(duì)作業(yè)人員人因參數(shù)的監(jiān)測(cè)研究還很有限。因此,本研究通過測(cè)量人體光電容積脈搏波（Photoplethysmography-PPG）信號(hào),探討不良作業(yè)環(huán)境對(duì)人體不安全生理狀態(tài)的影響,對(duì)保障安全生產(chǎn)具有實(shí)際意義。通過載人實(shí)驗(yàn),獲取了高溫、高濕、低氧等有限空間作業(yè)環(huán)境中的人體PPG信號(hào),依托多種信號(hào)處理方法,實(shí)現(xiàn)基于PPG信號(hào)的人因參數(shù)分析。具體信號(hào)處理方法包括形態(tài)特征參數(shù)提取（傳導(dǎo)周期、上升階段上升速率、下降階段下降速率）,復(fù)雜度計(jì)算（KC復(fù)雜度、高階KC復(fù)雜度）,基于Hilbert-Huang（HHT）變換的信號(hào)時(shí)域與頻域分析和基于深度學(xué)習(xí)的信號(hào)識(shí)別與分類。提出的多種PPG信號(hào)處理方法為后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析提供了理論依據(jù)和基礎(chǔ)。針對(duì)因作業(yè)人員的自主呼吸導(dǎo)致有限空間環(huán)境高濕、低氧的情況,設(shè)計(jì)1OOmin載人實(shí)驗(yàn)。8名人員進(jìn)入15m3的有限空間后,19min內(nèi),環(huán)境變?yōu)楦邼�、低氧環(huán)境,相... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２４技術(shù)路線圖??

?有限空間人因參數(shù)監(jiān)測(cè)與預(yù)警裝備研宄???⑷去除基線漂移信號(hào)信噪比；（ｂ）小波去噪后的信號(hào)信噪比；（〇去除高頻噪聲的信??號(hào)信噪比；（ｄ）歸一化處理后的信號(hào)信噪比？??圖３－２預(yù)ｉＪｂＳＪｌ程中信號(hào)信噪比變化??３．２信號(hào)的形態(tài)特征參數(shù)提取算法??標(biāo)準(zhǔn)的ＰＰＧ信號(hào)波形分為兩部分即：主波上升階段和主波下降階段。心??臟收縮時(shí)對(duì)全身做功，使血管內(nèi)壓力與血液流量體積產(chǎn)生周期連續(xù)性的變化，??體現(xiàn)在ＰＰＧ波形上就是主波上升階段；心臟舒張時(shí)，對(duì)血管的壓力相對(duì)減少，??此時(shí)上一次血管收縮時(shí)打出的血液經(jīng)過循環(huán)后撞擊心臟瓣膜使得血液反折，??或血管外周阻力使壓力下降，體現(xiàn)在ＰＰＧ波形上就是重搏波，重搏波體現(xiàn)在??主波下降階段。實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的ＰＰＧ信號(hào)波形如圖３－３所示。??ｒ＼?重搏波??十＼１?Ａ??主波上升階段??ｊ?｜?｜?｜?｜?ＩＩ?Ｉ?｜???時(shí)間??圖３－３標(biāo)準(zhǔn)ＰＰＧ波形??３．２．１?ＰＰＧ信號(hào)的周期提取??ＰＰＧ信號(hào)屬于微弱信號(hào)，在信號(hào)測(cè)量過程中，會(huì)放大信號(hào)幅度，經(jīng)過信??號(hào)放大和預(yù)處理后，ＰＰＧ波形的幅度值己經(jīng)失去了原始信息。但波形傳輸和??形態(tài)上仍然包含大量的有效生理信息。因此，從ＰＰＧ波形形態(tài)中提取特征參??數(shù)一直是ＰＰＧ信號(hào)分析領(lǐng)域的研宄重點(diǎn)，本文在進(jìn)行了大量的文獻(xiàn)調(diào)研后，??確定從兩個(gè)方面提取ＰＰＧ波形特征參數(shù)，一個(gè)是ＰＰＧ信號(hào)的傳導(dǎo)周期，另??一個(gè)是ＰＰＧ信號(hào)形態(tài)特征參數(shù)即上升階段上升速率（后簡稱上升速率）和下??降階段下降速率（后簡稱下降速率）。??－１６?－??

?北京科技大學(xué)博士學(xué)位論文???從圖３－３中可以看出，兩個(gè)波谷點(diǎn)的坐標(biāo)差即為一個(gè)ＰＰＧ信號(hào)的傳導(dǎo)周??期。因此，計(jì)算ＰＰＧ信號(hào)的傳導(dǎo)周期即為計(jì)算兩個(gè)波谷點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值之差。??如圖３－４所示，相鄰兩個(gè)波谷點(diǎn)位置坐標(biāo)的差值絕對(duì)值丨７２?－?７＼丨就是一個(gè)完整??波形的傳導(dǎo)周期。??〇?１?＼??Ｉ?／?＼??／?＼??Ｉ?＼??．．Ｔｖ；?＼Ｔ２??ｖ．．．？????＼??Ｔ??圖３４?ＰＰＧ信號(hào)傳導(dǎo)周期??３．２．２?ＰＰＧ信號(hào)的上升、下降速率提取??本研宄提�。校校切盘�(hào)上升速率與下降速率作為ＰＰＧ信號(hào)形態(tài)特征參數(shù)，??并推導(dǎo)二者表達(dá)的生理意義。提取依據(jù)如下：??ＰＰＧ信號(hào)上升階段的生理意義是左心室開始收縮，主動(dòng)脈瓣開啟，血液??自左心室輸出，主動(dòng)脈內(nèi)因射血而壓力迅速上升，血管壁擴(kuò)張，血液充盈度??增大，形成脈搏波形中的上升部分。如果心搏輸出量大，射血速度快，則ＰＰＧ??信號(hào)波形上升階段上升速度快，波形上升部分斜率大，反之，則上升較慢，??斜率較�；冢校校切盘�(hào)上升階段表達(dá)的生理意義，本文提�。校校切盘�(hào)上??升階段上升速率作為一個(gè)生理狀態(tài)特征參數(shù)測(cè)量值。上升速率的數(shù)學(xué)表達(dá)為??上升部分斜率，該值算法架構(gòu)為：上升部分斜率值＝上升部??＾上升部分曲線積分面積??分三角形面積如圖３－５所示，上升部分曲線積分面積如圖３－６所示，圖中Ｐ??為波峰點(diǎn)，Ｔｌ、Ｔ２為波谷點(diǎn)，Ｔ為波傳導(dǎo)周期，０為波峰點(diǎn)在傳導(dǎo)周期上的??投影點(diǎn)，ＰＭＡＧ為波形的幅度。??－１７?－??

【參考文獻(xiàn)】：
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