本發明涉及人員安全管控，更具體地說，本發明涉及一種用于作業人員區域管控的佩戴式腕表系統。
背景技術：
1、在作業人員區域管控的佩戴式腕表系統中，業內主流做法是為了解決人員是否進入危險區域以及是否出現身體異常需要及時提醒的問題，通常在腕表上持續采集心率和體溫等數據，同時獲取人員位置，再把采集到的數據與預設閾值或電子圍欄邊界進行對比，滿足條件就發出報警并把結果上傳到管理平臺；
2、在礦井巷道、鋼結構廠房或大型施工現場這類場景里，人員經常在樓層通道、門口、設備密集區之間來回穿行，定位信號容易被遮擋或反射，網絡也可能時斷時續，但現場又要求一旦真的進入禁入區域或真的出現異常就必須立刻報警，而且事后還要能說清楚當時為什么報警；
3、在這種約束下，主流做法會穩定出現兩類可以直接觀察到的現象，一類是人員靠近邊界時位置點來回跳動，系統在幾秒到幾十秒內反復提示越界，但現場人員并沒有真正跨過邊界，另一類是腕表佩戴松動、汗液污染或劇烈運動導致心率體溫短時波動，系統同樣反復提示異常，久而久之現場人員會把報警當成噪聲而忽略甚至關閉提醒，嚴重時還會出現把腕表摘下放在工具車上或交給他人佩戴來規避管控的情況；
4、造成這些現象的原因在于系統往往只根據某一次定位結果或某一次采樣值就直接給出報警結論，缺少能在腕表端連續記錄并相互印證的觸發依據，網絡中斷時也難以保留完整的觸發過程供事后核對；
5、因此，本技術要解決的技術問題是，在定位容易漂移且網絡可能中斷的作業現場，如何讓腕表系統對越界與健康異常的報警既不頻繁誤報也不被規避，并且每一次報警都能保留可核對的觸發依據。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的上述缺陷，本發明的實施例提供一種用于作業人員區域管控的佩戴式腕表系統，通過將定位數據與健康采集數據按時間戳對齊并形成候選事件與事件記錄，再基于一致性核驗生成報警判定并結合校驗鏈完成上報留痕，以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種用于作業人員區域管控的佩戴式腕表系統，包括：
3、采集模塊，用于由腕表本體對作業人員的心率數據、體溫數據、加速度數據以及皮膚接觸數據進行同步采集并對每條采集數據寫入時間戳，輸出按時間順序排列的采集序列；
4、定位存儲模塊，用于由腕表本體獲取作業人員的定位數據并將定位數據與采集序列按相同時間戳對齊后寫入本地存儲，同時對每次寫入生成與前一次寫入關聯的校驗值以防止事后改寫，輸出連續的定位軌跡片段以及與定位軌跡片段一一對應的校驗鏈；
5、候選事件模塊，用于將定位軌跡片段與預設管控區域邊界進行對比以生成越界候選事件并將采集序列與預設健康告警規則進行對比以生成異常候選事件，輸出包含事件類型與事件時間窗的候選事件集合；
6、事件記錄模塊，用于對候選事件集合中每一候選事件截取其事件時間窗內的定位軌跡片段并計算軌跡連續性指標并計算佩戴穩定指標與運動強度指標，再將上述指標與對應的原始數據片段合并形成事件記錄，輸出與每一候選事件一一對應的事件記錄。
7、在一個優選的實施方式中，還包括：
8、核驗模塊，用于對事件記錄執行一致性核驗以判定該事件記錄是否滿足報警條件并在不滿足報警條件時提高采集頻率或延長事件時間窗以重新生成事件記錄直至滿足預設核驗條件或達到停止條件，輸出經核驗后的報警事件記錄以及對應的報警判定結果；
9、告警上報模塊，用于在腕表本體端依據報警判定結果觸發聲光或震動告警并將報警事件記錄與對應的校驗鏈一并上報至管控平臺以便核對報警觸發過程，輸出可被復核且可追溯的報警記錄。
10、在一個優選的實施方式中，所述采集模塊包括：
11、由腕表本體在同一采樣周期內分別讀取心率數據、體溫數據、加速度數據以及皮膚接觸數據，并以同一時間戳對該采樣周期內的各項數據進行統一標記后寫入采集序列，輸出按時間順序排列且各項數據可一一對齊的采集序列；其中，心率數據包括整型或浮點型標量時間序列，單位包括為每分鐘心跳數，用于表示每個時間戳對應的心率數值；體溫數據包括浮點型標量時間序列，單位包括為攝氏度，用于表示每個時間戳對應的體表溫度數值；加速度數據包括三維浮點型向量時間序列，每個時間戳對應三軸分量數值，單位包括為米每二次方秒；皮膚接觸數據包括布爾型或浮點型標量時間序列，包括佩戴接觸有效標記或接觸質量分值，用于表示每個時間戳下腕表與皮膚的接觸狀態或接觸強度；
12、由腕表本體基于皮膚接觸數據在連續多個采樣周期內的變化情況判定當前佩戴是否有效，并在佩戴無效時將對應時間戳下的心率數據與體溫數據寫入為無效數據同時保留該時間戳下的加速度數據與皮膚接觸數據，輸出帶有佩戴有效標記的采集序列；
13、由腕表本體對加速度數據在連續時間窗內進行去重力處理并計算合加速度的均方根作為運動強度，當運動強度連續若干個時間戳大于該時間窗內運動強度的均值加兩倍標準差時，將心率數據與體溫數據的采樣頻率提高至當前頻率的兩倍，當運動強度連續若干個時間戳回落至運動強度的均值加一倍標準差以下時將采樣頻率恢復為默認采樣頻率，并將每次采樣頻率的變化與對應時間戳一并寫入采集序列，輸出帶有采樣頻率標記的采集序列。
14、在一個優選的實施方式中，所述定位存儲模塊包括：
15、在連續時間窗內，對每條定位數據讀取其采樣時刻并在采集序列中檢索與該采樣時刻時間差最小的時間戳以形成一組時間差值，再取該組時間差值的中位數作為時間偏移量并將該時間偏移量加至連續時間窗內的全部定位數據采樣時刻以完成按相同時間戳對齊，輸出對齊后的定位數據并寫入本地存儲；
16、基于對齊后的定位數據按時間戳排序并將相鄰兩條定位數據的位移除以相鄰時間戳差得到速度序列，同時在采集序列中取相同時間窗內的加速度數據并對其絕對值按時間戳差進行累加得到速度變化量序列，再以速度序列與速度變化量序列逐點取較大者形成速度上界序列，并對每一相鄰位移執行限幅使該相鄰位移不超過對應速度上界與相鄰時間戳差的乘積以消除跳點，輸出連續的定位軌跡片段并寫入本地存儲。
17、在一個優選的實施方式中，所述定位存儲模塊還包括：
18、針對每次寫入的定位軌跡片段，按時間戳順序串接形成字節序列并將該字節序列與前一次寫入的校驗值串接后執行sha二五六單向摘要運算得到本次校驗值并寫入本地存儲，同時將定位軌跡片段的時間戳與坐標按相鄰差分進行整數化存儲并記錄整數化步長作為誤差上界，從而輸出與定位軌跡片段一一對應且前后關聯的校驗鏈。
19、在一個優選的實施方式中，所述候選事件模塊包括：
20、對定位軌跡片段在每個時間戳計算到管控區域邊界的有符號距離并在滑動時間窗內取有符號距離的中位數作為判定距離，當判定距離在相鄰時間戳間由不小于零變為小于零時將后一時間戳記為越界開始時間戳，且當判定距離在相鄰時間戳間由小于零變為不小于零時將后一時間戳記為越界結束時間戳，從而輸出越界候選事件并寫入由越界開始時間戳與越界結束時間戳確定的事件時間窗；
21、對采集序列在滑動時間窗內分別計算心率數據與體溫數據的中位數作為基線并計算絕對偏差的中位數作為波動尺度，同時以加速度數據的合加速度在滑動時間窗內不大于其中位數的時間戳作為靜息段，當靜息段內心率數據或體溫數據在相鄰時間戳間的偏離量由不大于波動尺度的兩倍變為大于波動尺度的兩倍時記為異常開始時間戳，且當偏離量在相鄰時間戳間由大于波動尺度的兩倍變為不大于波動尺度的兩倍時記為異常結束時間戳，從而輸出異常候選事件并寫入由異常開始時間戳與異常結束時間戳確定的事件時間窗；
22、將越界候選事件與異常候選事件按時間順序合并并將相鄰事件的間隔小于滑動時間窗長度的事件拼接為單一事件時間窗并寫入事件類型，輸出候選事件集合。
23、在一個優選的實施方式中，所述事件記錄模塊包括：
24、對候選事件集合中每一候選事件按其事件時間窗從定位軌跡片段中截取事件軌跡并從采集序列中截取與事件時間窗時間戳一致的事件采集片段，輸出與該候選事件對應的原始數據片段；
25、對事件軌跡中相鄰時間戳坐標計算位移并以位移除以相鄰時間戳差得到速度序列并取速度序列的最大值與中位數之比作為軌跡連續性指標，同時對事件采集片段中的皮膚接觸數據計算其在相鄰時間戳間的絕對差并取絕對差的中位數作為佩戴穩定指標；
26、對事件采集片段中的加速度數據計算合加速度并對合加速度在事件時間窗內求均方根作為運動強度指標，并將軌跡連續性指標、佩戴穩定指標、運動強度指標與原始數據片段按同一候選事件標識合并寫入為事件記錄，輸出與每一候選事件一一對應的事件記錄。
27、在一個優選的實施方式中，所述核驗模塊包括：
28、讀取事件記錄中的軌跡連續性指標、佩戴穩定指標與運動強度指標，并將軌跡連續性指標與運動強度指標相乘得到運動上界值且將佩戴穩定指標取倒數得到佩戴可信值，再以運動上界值與佩戴可信值的比值作為一致性值并將一致性值與固定一致性門限進行比較以輸出報警判定結果；
29、當報警判定結果為不報警且一致性值位于固定一致性門限的預警區間內時，將心率數據與體溫數據的采樣頻率提高至當前采樣頻率的兩倍并以新的采樣頻率生成新的采集序列與新的事件記錄后重新計算一致性值以更新報警判定結果。
30、在一個優選的實施方式中，所述核驗模塊還包括：
31、當報警判定結果為不報警且一致性值低于預警區間時，將該事件記錄對應的事件時間窗向前與向后各擴展一個固定擴展時長并據此重新截取原始數據片段以生成新的事件記錄后重新計算一致性值以更新報警判定結果，并在一致性值連續兩次計算不變或已執行一次采樣頻率提高與一次時間窗擴展時停止更新并輸出經核驗后的報警事件記錄。
32、在一個優選的實施方式中，所述告警上報模塊包括：
33、當報警判定結果為報警時在腕表本體端生成告警指令并驅動聲光或震動輸出，同時從報警事件記錄中提取事件類型與事件時間窗并提取事件時間窗對應的校驗鏈末端校驗值形成上報包并寫入上報碼本地隊列，輸出待上報的上報包；
34、對上報包按生成順序編號并在網絡可用時按編號順序上報至管控平臺且在未收到平臺回執時按固定重傳間隔重復上報直至收到回執或達到最大重傳次數，并在收到回執后將回執編號寫入本地存儲以形成上報閉環記錄，從而輸出可被復核且可追溯的報警記錄。
35、本發明的技術效果和優點：
36、通過將定位軌跡片段與采集序列按相同時間戳對齊并生成候選事件集合及事件記錄，再以一致性值核驗并結合校驗鏈上報，能夠在定位漂移與網絡中斷條件下相對抑制誤報與規避，并保留可核對觸發依據；
37、通過對定位數據進行時間偏移量對齊并以加速度形成速度上界對相鄰位移限幅，能夠相對緩解邊界附近定位點跳動引發的反復越界提示，提升越界候選事件時間窗的穩定性；
38、通過以皮膚接觸數據判定佩戴有效并對佩戴無效時段將心率數據與體溫數據寫入為無效數據，能夠相對降低佩戴松動或接觸不良導致的異常候選事件生成概率，減少非真實異常觸發；
39、通過以加速度的合加速度篩選靜息段并以基線與波動尺度對比偏離量確定異常時間窗，能夠相對削弱劇烈運動導致的心率體溫短時波動對異常判斷的干擾，提高異常候選事件的針對性；
40、通過對候選事件按事件時間窗截取原始數據片段并計算軌跡連續性指標、佩戴穩定指標與運動強度指標形成事件記錄，能夠將觸發依據結構化寫入并供核驗模塊復用，從而提升報警判定的可解釋性；
41、通過對定位軌跡片段生成前后關聯的校驗值并對上報包編號重傳且記錄回執，能夠在弱網或斷網后恢復時保持報警事件記錄與寫入順序的對應關系，便于事后核對報警過程。