对于在高风险生物污染环境中进行作业的人员,要求穿戴如正压生物防护服、正压生物防护头罩等高等级个体防护装备来保护人员免受病原微生物感染,确保人员生命和健康安全。正压生物防护服作为最高等级的个人生物防护装备之一,是一个全身性的相对独立的封闭防护系统,加上本身较重、与外界通讯受限等问题,穿戴者长时间在污染区作业时容易增加工作负担和产生较重心理负荷;同时正压生物防护服的正压差、温度、相对湿度、噪声、风量、电池状态等关键参数也会直接影响到防护服的安全性与舒适性。因此,对防护服装备内的微环境及运行状态进行实时监测非常必要。本文利用传感器技术、远距离无线通信技术、微信小程序开发技术等先进技术手段,设计研发了基于物联网的正压生物防护服实时感知与可视化系统,以加强前方穿戴正压防护服的作业人员与后方控制中心信息交互能力,提升正压生物防护服安全防护和科学监管能力。基于物联网的正压生物防护服实时感知与可视化系统进行需求分析:在实验室现有电动送风过滤式正压生物防护服的基础上,通过查阅相关文献资料及学习物联网相关技术路线,明确系统的总体框架设计为感知节点、服务器和客户端的三层结构。确定影响防护服安全性、舒适性的关键参数指标为压差、温度、相对湿度、噪声、二氧化碳含量等微环境监测参数和风量、电池电量等动力送风运行参数及地理位置信息,确定各个参数的正常阈值。基于物联网的正压生物防护服实时感知与可视化系统进行设计与实现:将系统感知节点分为微环境参数监测模块和动力送风控制模块,利用传感器技术对各参数传感器进行电路设计与模块化集成,分别采集防护服运行参数和内部微环境参数信息,模块间采用蓝牙进行无线数据传输。基于中国电信物联网开放平台搭建物联网云平台和MySQL数据库,形成系统服务器。通过物联网技术将感知节点采集参数上传至物联网云平台进行统一管理存储。对系统客户端进行软件需求分析建模,将实时感知与可视化微信小程序主要功能模块划分为用户登录模块、实时参数可视化模块、历史数据查询模块、信息管理模块。使用微信小程序开发技术,通过Vue.js搭建微信小程序前端框架,Django实现微信小程序后台管理,Rest Framework框架分离小程序前后端功能,HTTP协议进行前后端连接和数据传输,实现移动智能终端数据可视化显示。基于物联网的正压生物防护服实时感知与可视化系统进行测试与验证:搭建测试环境,设计测试方案,利用JMeter自动化测试工具在微信开发者工具上模拟真机运行系统,对性能、压力、接口、兼容、可用性等非功能模块进行测试。在真实环境下穿戴配备研发的实时感知节点的正压防护服,利用可视化系统分别对在同一房间、相邻房间、相距500米、相距1000米的四位穿戴者进行实时同步监测,在正常、网络异常、高温、高湿、低压差、高噪声、高二氧化碳含量、低风量、低电量等情况下采集36组有效数据,结果与实际值均无明显延时和错码,验证了系统数据实时显示及异常报警功能,实现了前端感知、后端可视的目标。正压生物防护服作为高等级个人防护装备,面对的是复杂多变且极其危险的作业环境,因此使用风险高、容错性低,对其状态的感知和监控显得尤为重要。本文采用物联网技术,实现了正压生物防护服关键运行参数的前端佩戴者和后端指挥者的实时可视及异常实时感知,对于及时发现风险并采取措施、确保作业安全和人员安全具有很强的实用性和推广价值。