一种危险品化学工艺实训智能安全预警方法及系统与流程

本发明涉及实训预警，具体为一种危险品化学工艺实训智能安全预警方法及系统。

背景技术：

1、化学工艺安全实训是指在化学工程和化工工艺过程中，通过实际操作和模拟实验等形式，培养学生掌握化工工艺安全操作技能，增强化工实践操作的安全意识和能力；化学工艺安全实训的内容通常包括：1.培训学生遵守实验室规则和操作规程，学习化学品的正确储存、管理和处理方法，以及实验室紧急事故的处理流程；2.学习并正确使用各类安全装备，如防护服、安全眼镜、手套、面具等，以保护自身免受化学物品的危害；3.培养学生面对突发事故时的应变。

2、现有的技术中，针对危险品实训方面的技术，通常都是提供一个实训平台供实训人员使用，缺少对实训过程的安全预警，比如在公开号为cn112037627a的中国专利中，公开了危险化学品特种作业实操考核及培训模拟系统，该系统提供一种以实操为主、软件与硬件相结合、集合考核与培训的危险化学品特种作业实操考核及培训模拟系统，适用于危险化学品特种作业考核技术领域，该模拟系统也仅仅是提供一种能够进行实训操作的平台，其他的用于化学工艺实训相关的安全预警方面的改进，通常是在化学实训用品方面的改进，现有的对化学工艺实训过程的安全预警方面缺少有效的改进方法，当化学实验台中的实验因操作不当等原因出现危险时无法及时预警，同时无法基于每个化学实验台中进行的实验进行相对应的预警，从而无法及时有效地对化学实验台中的危险因素进行精准提取，不能为后续的补救提供有效的信息。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过提出一种危险品化学工艺实训智能安全预警方法及系统，用于解决现有技术中在对化学工艺实训过程中的安全预警方面缺少有效的改进方法，当化工实验台中的实验因操作不当等原因出现危险时无法及时预警，同时无法基于每个化工实验台中进行的实验进行相对应的预警，从而导致无法及时有效地对化工实验台中的危险因素进行精准提取，不能为后续的补救提供有效的信息的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种危险品化学工艺实训智能安全预警方法，包括：

3、将化学工艺实训所在的场地记为化工场地，获取化工场地的尺寸数据，并基于化工场地的尺寸数据获取每个化工实验台的探测边界；

4、基于化工实验台的探测边界对进行实验的化工实验台使用安全探测方法进行探测；

5、基于安全探测方法的探测结果进行智能安全预警。

6、进一步地，将化学工艺实训所在的场地记为化工场地，获取化工场地的尺寸数据包括如下子步骤：

7、获取化学工艺实训所在的场地所占的尺寸数据，其中，尺寸数据包括长度尺寸数据、宽度尺寸数据以及高度尺寸数据；

8、建立三维直角坐标系，记为化工场地坐标系，其中，化工场地坐标系的x轴的单位、y轴的单位以及z轴的单位均为米；

9、在化工场地坐标系中基于化工场地的尺寸数据建立对应的三维模型，记为化工场地模型；

10、获取化工场地内的多个用于化学工艺实训的化工实验台，并将基于多个化工实验台的在化工场地内的位置在化工场地模型内对多个化工实验台的位置进行标记，并分别记为化工实验台1至化工实验台n。

11、进一步地，将化学工艺实训所在的场地记为化工场地，获取化工场地的尺寸数据还包括如下子步骤：

12、将化工场地顶部的任意一个角记为探测角，在探测角放置红外温度传感器；

13、在化工场地的顶部添加检测轨道，其中，在检测轨道中安装气体检测仪，且气体检测仪可通过检测轨道到达任意一个化工实验台的正上方；

14、基于红外温度传感器以及检测轨道在化工场地内的位置和化工场地模型内进行标记，并在化工场地模型内的检测轨道中实时标记气体检测仪的位置。

15、进一步地，基于化工场地的尺寸数据获取每个化工实验台的探测边界包括如下子步骤：

16、对于化工场地模型内被标记的任意一个化工实验台n1，使用外接定位法获取化工实验台n1对应的最小外接矩形；

17、外接定位法为：获取化工实验台n1对应的正视图、左视图以及俯视图，分别记为正台图、左台图以及俯台图，分别获取正台图、左台图以及俯台图对应的最小外接矩形，分别记为外接正台图、外接左台图以及外接俯台图，将外接正台图、外接左台图以及外接俯台图构成的立方体记为化工实验台n1的最小外接矩形；

18、获取所有化工实验台的最小外接矩形，并分别记为外接立方体1至外接立方体n；

19、对于任意一个化工实验台n1，将外接立方体n1放置在化工场地模型内化工实验台n1所在的位置，且化工实验台n1完全被外接立方体n1包裹；将所有外接立方体放置在化工场地模型中；

20、对于所有外接立方体中的任意一个外接立方体n1，将外接立方体n1的四个侧面记为化工实验台n1的探测边界；获取所有化工实验台的探测边界。

21、进一步地，基于化工实验台的探测边界对进行实验的化工实验台使用安全探测方法进行探测包括如下子步骤：

22、获取化工场地模型内所有外接立方体的体心，并依次记为外接体心1至外接体心n；

23、对于化工实验台1至化工实验台n中的任意一个化工实验台n1，在化工实验台n1中进行所有需要进行的化学实验并使用安全探测方法进行数据采集，将采集结果记为化工实验台n1的安全预警数据。

24、进一步地，所述安全探测方法包括：

25、将能够在化工实验台n1中进行的所有化学实验依次记为化学实验1至化学实验m；

26、依次在化工实验台n1中进行化学实验1至化学实验m；当化学实验1至化学实验m中的任意一个化学实验m1开始实验前，使红外温度传感器的探测中心与外接体心n1t重合，使红外温度传感器的探测范围保持在化工实验台n1的探测边界内，控制检测轨道中的气体检测仪，将气体检测仪移动至化工实验台n1正上方并使气体检测仪的检测中心与外接体心n1t重合；

27、在化学实验m1开始后，使用红外温度传感器以及气体检测仪持续进行检测，在化学实验m1结束后，将红外温度传感器的检测数据记为化学红外数据m1h，将气体检测仪的检测数据记为气体数据m1qt。

28、进一步地，所述安全探测方法还包括：

29、建立平面直角坐标系，记为化温分析坐标系，其中化温分析坐标系的x轴的单位为时间，化温分析坐标系的y轴的单位为温度；

30、获取化学红外数据m1h中在开始检测后检测画面中的温度最高值，并在化温分析坐标系中对每个时间点的温度最高值进行标记，将所有标记点构成的曲线记为实验高温曲线m1q；

31、将实验高温曲线m1q中的温度最高值记为温度峰值m1max，将实验高温曲线中处于y轴为温度峰值的时间长度记为峰值时间m1t；

32、获取气体数据m1qt中获取到的所有气体类型，并依次记为气体种类m1～1至气体种类m1～k；对于气体种类m1～1至气体种类m1～k中的任意一个气体种类m1～k1，将气体种类m1～k1在气体数据m1qt中出现的浓度最大值记为气体种类m1～k1的峰值浓度。

33、进一步地，所述安全探测方法还包括：

34、获取在化工实验台n1中进行所有化学实验后，所有化学实验对应的温度峰值、峰值时间、气体种类以及气体种类的峰值浓度；

35、在化工场地模型中将红外温度传感器与外接体心n1t的距离记为j1，将红外温度传感器与气体检测仪的距离记为j2，将气体检测仪与外接体心n1t的距离记为j3，将j1、j2以及j3记为化工实验台n1的定位数据；

36、基于对化工实验台n1的处理方式，在所有化工实验台中进行所有化学实验并获取所有化工实验台对应的化工数据、所有化学实验对应的温度峰值、峰值时间、气体种类以及气体种类的峰值浓度。

37、进一步地，基于安全探测方法的探测结果进行智能安全预警包括如下子步骤：

38、当化工场地内进行化学实验时，将进行化学实验的化工实验台记为实时化工实验台；

39、在化工场地模型中获取实时化工实验台对应的外接立方体b的外接体心a，并将红外温度传感器的探测中心与外接体心a重合，将气体检测仪移动至实时化工实验台正上方并使气体检测仪的检测中心与外接体心a重合；

40、获取实时化工实验台的定位数据，并获取安全探测方法中与实时化工实验台的定位数据相同的化工实验台，记为参考化工实验台。

41、进一步地，基于安全探测方法的探测结果进行智能安全预警还包括：

42、获取实时化工实验台进行的化学实验，记为实时实验，获取参考化工实验台对应的所有化学实验中实时实验的温度峰值、峰值时间、气体种类以及气体种类的峰值浓度，依次记为参考温峰、参考峰长、参考种类以及参考峰浓度。

43、进一步地，基于安全探测方法的探测结果进行智能安全预警还包括：

44、在实时化工实验台中的实时实验开始后，使用红外温度传感器以及气体检测仪进行持续检测；当红外温度传感器检测到温度大于等于参考温峰时，记录温度为参考温峰在红外温度传感器的检测画面中出现的时间，记为实时峰温时间，当实时化工实验台的实时实验结束前，实时峰温时间大于参考峰长时，发送实验高温预警以及实时化工实验台的定位数据；

45、当气体检测仪检测到的任意一个气体不属于参考种类中的任意一个气体种类时，发送实验气体种类异常预警以及实时化工实验台的定位数据；

46、当气体检测仪检测到的任意一个气体类型对应的浓度大于该气体类型的参考峰浓度时，发送实验气体浓度异常预警以及实时化工实验台的定位数据。

47、第二方面，本发明还提供一种危险品化学工艺实训智能安全预警系统，包括边界提取模块、探测模块以及实时预警模块：

48、边界提取模块用于将化学工艺实训所在的场地记为化工场地，获取化工场地的尺寸数据，并基于化工场地的尺寸数据获取每个化工实验台的探测边界；

49、探测模块用于基于化工实验台的探测边界对进行实验的化工实验台使用安全探测方法进行探测；

50、实时预警模块用于基于安全探测方法的探测结果进行智能安全预警。

51、本发明的有益效果：本发明首先获取化工场地的尺寸数据，并基于化工场地的尺寸数据获取每个化工实验台的探测边界；然后基于化工实验台的探测边界对进行实验的化工实验台使用安全探测方法进行探测；最后基于安全探测方法的探测结果进行智能安全预警，这样的好处在于，通过获取每个化工实验台的探测边界，能够在后续的数据提取时，对进行实验的化工实验台的探测范围进行精准定位，从而对数据进行精准提取，通过使用安全探测方法进行探测，能够对化工场地内任意一个化工实验台中进行的任意一个化学实验产生的危险因素进行精准提取，从而基于已提取的数据进行有效预警。

52、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。