Разработка и использование интеллектуальных касок для контроля состояния здоровья сотрудников МЧС во время проведения аварийно-спасательных работ

Аннотация

Статья посвящена разработке и апробации интеллектуальной каски для непрерывного мониторинга состояния здоровья сотрудников МЧС в процессе аварийно-спасательных работ, с целью раннего выявления критических состояний и снижения травматизма за счет перехода от эпизодического контроля к проактивной аналитике на основе многопараметрических данных. Материалы и методы включают создание прототипа на базе штатной защитной каски с интеграцией оптического пульсоксиметра(ЧСС, SpO2), ушного цифрового термометра, трёхосевого акселерометра и гироскопа (детекция падений/ударов), электрохимического сенсора CO и малопотребляющего микроконтроллера, обеспечивающих первичную обработку и передачу телеметрии по LoRaWAN на шлюз и сервер с СУБД временных рядов, дашбордом и аналитическими модулями(в т. ч. LSTM-прогноз). Эксперимент проведён с участием 30 добровольцев в трёх сценариях, имитирующих реальную обстановку: высокая температура и задымление, разбор завалов(высокая физическая нагрузка), загазованная среда (контролируемый CO); параллельно выполнялась медицинская верификация измерений. Результаты показывают статистически значимое снижение ВСР(SDNN с 138,4±15,2 мс в покое до 39,7±7,1 мс при совмещённой нагрузке; RMSSD с 45,6±8,3 до 12,9±3,6 мс), падение SpO2 до 93,4±1,9%(у 15% ≤92%), рост температуры тела до 38,6±0,4 °C и повышение CO до 155,7±23,8 ppm; средняя задержка тревожного оповещения составляла 2,5-3,7 с. Классификация состояний достигла Accuracy 98,0%, Recall 97,7% и специфичности 98,1%, при низкой доле ложных тревог(1,9%) и редких пропусков событий(2,3%); интегральный индекс функционального состояния, сформированный по AHP-весам ВСР/SpO2/температуры/акселерометрии, повысил предиктивность, а LSTM обеспечила прогноз ИФС на 5-7 минут вперёд с точностью около 85%. Обсуждение фиксирует снижение риска переутомления, гипоксии и теплового удара за счёт раннего распознавания опасных трендов и подтверждает целесообразность интеграции касок в единый контур управления МЧС; ограничения исследования связаны с объёмом выборки и моделируемыми условиями, перспективы – миниатюризация, увеличение автономности, расширение набора датчиков и персонализация алгоритмов.