一種鐵路司機工作狀態(tài)的評估干預(yù)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)及方法，其中，所述系統(tǒng)包括車載系統(tǒng)以及與其通信連接的鐵路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述車載系統(tǒng)包括：頭部穿戴設(shè)備，以及與所述頭部穿戴設(shè)備通信連接的手部佩戴設(shè)備。本發(fā)明通過采集腦電圖，輔以心電、脈搏等信息的綜合分析，并通過基于人體生理多維信號預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型，判斷鐵路司機的疲勞程度、身體健康狀況等工作狀態(tài)，定位鐵路司機的工作狀態(tài)等級，從而實現(xiàn)鐵路司機工作狀態(tài)的在線、實時的管理和預(yù)警；同時根據(jù)該分級干預(yù)模型，對鐵路司機和列車進(jìn)行積極干預(yù)，以有效改善鐵路司機的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)安全駕駛。
【專利說明】
一種鐵路司機工作狀態(tài)的評估干預(yù)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵路是一個關(guān)乎國計民生的行業(yè)，對安全要求極高，鐵路司機在工作時需要高度集中精神。大量的調(diào)查統(tǒng)計表明，若在列車駕駛時，司機工作狀態(tài)不佳，其警覺性、持續(xù)注意力、工作記憶力、判斷力等能力都會隨之下降，作業(yè)人員極易出現(xiàn)違規(guī)操作，從而引發(fā)安全事故。
[0003]現(xiàn)有的用于司機工作狀態(tài)評估與干預(yù)的方法，通過對司機狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，評估有風(fēng)險的工作狀態(tài)并進(jìn)行積極干預(yù)減少事故發(fā)生。例如:I)中國專利公開號:CN105405254A，名稱:一種疲勞監(jiān)測智能帽，該發(fā)明提供了一種疲勞監(jiān)測智能帽，利用帽子內(nèi)置的傳感器監(jiān)測使用者的腦電波數(shù)據(jù)，處理器通過分析這些數(shù)據(jù)監(jiān)測使用者是否已經(jīng)處于疲勞狀態(tài)，并進(jìn)行報警;2)中國專利公開號:CNlOl 183482A，名稱:汽車智能提神安全裝置及監(jiān)控報警方法，該發(fā)明通過智能判定司機的注意力情況，并進(jìn)行語音提示或根據(jù)注意力等級情況播放不同類型的音樂來調(diào)解司機的精神狀態(tài)，達(dá)到對司機提神從而降低潛在安全隱患的目的。在較高車速時會自動開啟，并可以根據(jù)車速自動調(diào)解語音提示時間間隔，從而保證本發(fā)明的可靠性;3)中國專利公開號:CN2891967Y，名稱:司機疲勞駕駛監(jiān)測及反饋刺激儀，該發(fā)明具有直接測量腦功能狀態(tài)的功能，它可以實時提醒進(jìn)入睡眠(或前期)狀態(tài)的駕駛員本人目前的危險狀況，采用電刺激的方式更加強化了提醒的效果。
[0004]雖然上述現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)λ緳C工作狀態(tài)實現(xiàn)實時監(jiān)控并進(jìn)行報警干預(yù)，但是這些裝置及方法一般只能針對司機是否疲勞而進(jìn)行單一告警提醒，而并不能準(zhǔn)確判斷出作業(yè)人員的工作狀態(tài)(工作狀態(tài)是身體的綜合指數(shù)，包括:疲勞程度、反應(yīng)能力、記憶能力、空間識別能力、身體健康狀態(tài)等等)，以致工作狀態(tài)欠佳(例如身體不適)的作業(yè)人員繼續(xù)工作，從而留下很大的安全隱患。同時，上述現(xiàn)有技術(shù)未能對司機的工作狀態(tài)進(jìn)行量化分級，而對不同的工作狀態(tài)采取的干預(yù)措施都是一樣的，因此，無法很好地提升司機的工作狀態(tài)，減少安全事故的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)及方法，以根據(jù)鐵路司機的不同工作狀態(tài)才去不同的干預(yù)措施，從而更加有效地改善鐵路司機的工作狀態(tài)，減少安全事故。
[0006]本發(fā)明之一所述的一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其包括車載系統(tǒng)以及與其通信連接的鐵路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述車載系統(tǒng)包括:
[0007]頭部穿戴設(shè)備，其采集并處理司機的腦電信號，并生成第一處理信號；以及
[0008]與所述頭部穿戴設(shè)備通信連接的手部佩戴設(shè)備，其一方面采集并處理司機的心電與脈搏信號，并生成第二處理信號，另一方面根據(jù)所述第一處理信號和第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并分別向所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，或者分別向所述頭部穿戴設(shè)備、手部佩戴設(shè)備和鐵路監(jiān)控系統(tǒng)輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，并通過所述鐵路監(jiān)控系統(tǒng)對司機和/或列車進(jìn)行干預(yù)；
[0009]其中，所述分級干預(yù)模型配置為:
[0010]當(dāng)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值大于等于第一閾值時，司機當(dāng)前工作狀態(tài)為正常狀態(tài)；
[0011]當(dāng)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值小于所述第一閾值并大于等于第二閾值時，司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級為一級預(yù)警；
[0012]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為一級預(yù)警時，若在Tl時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為大于等于所述第一閾值，或在Tl時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)接收到外部輸入的手動取消告警信號，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，若在Tl時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)未接收到所述手動取消告警信號，或在Tl時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為小于所述第二閾值并大于第三閾值，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級上升為二級預(yù)警；
[0013]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為二級預(yù)警時，若在T2時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為大于等于所述第一閾值，或在T2時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)接收到所述手動取消告警信號，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，若在T2時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)未接收到外部輸入的手動取消告警信號，或在T2時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為小于等于所述第三閾值，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級上升為三級預(yù)警；
[0014]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為三級預(yù)警時，若在T3時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)接收到所述手動取消告警信號，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，否則，司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級保持為三級預(yù)警；
[0015]其中，所述第一閾值、第二閾值和第三閾值依次遞減。
[0016]在上述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中，所述頭部穿戴設(shè)備包括:
[0017]腦電采集模塊，其采集所述腦電信號；
[0018]與所述腦電采集模塊連接的第一信號處理模塊，其對所述腦電信號進(jìn)行處理，并輸出所述第一處理信號；
[0019]與所述第一信號處理模塊連接的第一無線傳輸模塊，其一方面將所述第一處理信號傳輸至所述手部佩戴設(shè)備，另一方面接收所述頭部告警命令;以及
[0020]與所述第一無線傳輸模塊連接的頭部報警模塊，其根據(jù)所述頭部告警命令進(jìn)行相應(yīng)的報警。
[0021]在上述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中，所述頭部穿戴設(shè)備還包括:向所述腦電采集模塊、第一信號處理模塊、第一無線傳輸模塊以及頭部報警模塊供電的第一電源管理模塊。
[0022]在上述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中，所述手部佩戴設(shè)備包括:
[0023 ]心電脈搏采集模塊，其采集所述心電與脈搏信號；
[0024]與所述心電脈搏采集模塊連接的第二信號處理模塊，其對所述心電與脈搏信號進(jìn)行處理，并輸出所述第二處理信號；
[0025]與所述第二信號處理模塊連接的數(shù)據(jù)處理模塊，其根據(jù)所述第一處理信號和第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，或頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令；
[0026]與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的第二無線傳輸模塊，其一方面將所述頭部告警命令傳輸至所述頭部穿戴設(shè)備，另一方面接收所述第一處理信號，又另一方面將所述遠(yuǎn)程告警信號傳輸至所述鐵路監(jiān)控系統(tǒng)；
[0027]與所述第二信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及第二無線傳輸模塊連接的數(shù)據(jù)存儲模塊，其接收所述第一處理信號和第二處理信號，以存儲司機的腦電、心電與脈搏參數(shù)，同時存儲所述量化分值；以及
[0028]與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的手部報警顯示模塊，其根據(jù)所述手部告警命令進(jìn)行相應(yīng)的報警顯示。
[0029]在上述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中，所述手部佩戴設(shè)備包括:向所述心電脈搏采集模塊、第二信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、第二無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及手部報警顯示模塊供電的第二電源管理模塊。
[0030]在上述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中，所述手部佩戴設(shè)備配置為:
[0031]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)為正常狀態(tài)時，不輸出頭部告警命令、手部告警命令或遠(yuǎn)程告警命令；
[0032]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為一級預(yù)警時，輸出對應(yīng)一級預(yù)警的頭部告警命令和手部告警命令，并允許接收所述手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令和手部告警命令；
[0033]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為二級預(yù)警時，輸出對應(yīng)二級預(yù)警的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，并允許接收所述手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令；
[0034]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為三級預(yù)警時，輸出對應(yīng)三級預(yù)警的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，并允許接收所述手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令。
[0035]本發(fā)明之二所述的一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)方法，其包括以下步驟:
[0036]步驟SI，提供如權(quán)利要求1-6中任意一項所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)；
[0037]步驟S2，通過所述頭部穿戴設(shè)備采集并處理司機的腦電信號，以獲得第一處理信號，通過所述手部佩戴設(shè)備采集并處理司機的心電與脈搏信號，以獲得第二處理信號；以及
[0038]步驟S3，通過所述手部佩戴設(shè)備并根據(jù)所述第一處理信號和第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并分別向所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，或者分別向所述頭部穿戴設(shè)備、手部佩戴設(shè)備和鐵路監(jiān)控系統(tǒng)輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，并通過所述鐵路監(jiān)控系統(tǒng)對司機和/或列車進(jìn)行干預(yù)。
[0039]由于采用了上述的技術(shù)解決方案，本發(fā)明通過采集腦電圖(EEG)，輔以心電、脈搏等信息的綜合分析，并通過基于人體生理多維信號預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型，判斷鐵路司機的疲勞程度、身體健康狀況等工作狀態(tài)，定位鐵路司機的工作狀態(tài)等級，從而實現(xiàn)鐵路司機工作狀態(tài)的在線、實時的管理和預(yù)警;同時根據(jù)該分級干預(yù)模型，對鐵路司機和列車進(jìn)行積極干預(yù)，以有效改善鐵路司機的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)安全駕駛。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0041]圖2是本發(fā)明一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中智能安全帽的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0042]圖3是本發(fā)明一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中智能手環(huán)的結(jié)構(gòu)原理圖；以及
[0043]圖4是本發(fā)明一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)中分級干預(yù)模型的原理圖。
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細(xì)描述。
[0045]如圖1所示，本發(fā)明之一，S卩，一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其包括:車載系統(tǒng)110以及通過網(wǎng)絡(luò)130(例如3G、4G或wifi網(wǎng)絡(luò)等)與其連接的鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120，其中，車載系統(tǒng)110包括:頭部穿戴設(shè)備111(例如，本實施例中的智能工作帽)以及通過無線傳輸方式(例如藍(lán)牙)與其連接的手部佩戴設(shè)備112(例如，本實施例中的智能手環(huán)或手表)。
[0046]如圖2所示，頭部穿戴設(shè)備111包括:
[0047]腦電采集模塊1111，其采集人體的腦電信號；
[0048]與腦電采集模塊1111連接的第一信號處理模塊1112，其對腦電信號進(jìn)行濾波去干擾、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號處理，并輸出相應(yīng)的第一處理信號；
[0049]與第一信號處理模塊1112連接的第一無線傳輸模塊1113，其通過無線傳輸方式一方面將第一處理信號傳輸至手部佩戴設(shè)備112，另一方面接收手部佩戴設(shè)備112提供的頭部告警命令；
[0050]與第一無線傳輸模塊1113連接的頭部報警模塊1114，其根據(jù)頭部告警命令進(jìn)行相應(yīng)的報警(例如，針對鐵路噪音嘈雜環(huán)境，實現(xiàn)振動警示、蜂鳴器警示等，從而形成體感、聽力上的綜合報警)；以及
[0051]向上述各模塊1111-1114供電的第一電源管理模塊1115，其用于進(jìn)行充電管理與功耗管理。
[0052]在本實施例中，頭部穿戴設(shè)備111可以由上述模塊1111-1114與不同形式的帽子(例如，安全帽、制服帽、遮陽帽、頭盔等)組合而成。
[0053]如圖3所示，手部佩戴設(shè)備112包括:
[0054]心電脈搏采集模塊1121，其采集人體的心電與脈搏信號；
[0055]與心電脈搏采集模塊1121連接的第二信號處理模塊1122，其對心電與脈搏信號進(jìn)行濾波去干擾、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等信號處理，并輸出相應(yīng)的第二處理信號；
[0056]與第二信號處理模塊1122連接的數(shù)據(jù)處理模塊1123，其根據(jù)第一、第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值(例如為1-100之間的數(shù)值)，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，或頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，從而對司機進(jìn)行提醒與干預(yù)，并且在必要時，通過3G/4G/wifi發(fā)出遠(yuǎn)程告警命令至鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120，由監(jiān)控人員對司機或列車采取必要的干預(yù)措施；
[0057]與數(shù)據(jù)處理模塊1123連接的第二無線傳輸模塊1124，其通過無線傳輸方式一方面將頭部告警命令傳輸至頭部穿戴設(shè)備111，另一方面接收頭部穿戴設(shè)備111提供的第一處理信號，又另一方面將遠(yuǎn)程告警信號傳輸至鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120;
[0058]與第二信號處理模塊1122、數(shù)據(jù)處理模塊1123以及第二無線傳輸模塊1124連接的數(shù)據(jù)存儲模塊1125，其接收第一、第二處理信號，以存儲人體的腦電、心電與脈搏等生理參數(shù)，同時接收數(shù)據(jù)處理模塊1123提供的根據(jù)上述生理參數(shù)所產(chǎn)生的司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值并予以存儲，以供事后分析與數(shù)據(jù)挖掘之用；
[0059]與數(shù)據(jù)處理模塊1123連接的手部報警顯示模塊1126，其根據(jù)手部告警命令進(jìn)行相應(yīng)的報警顯示(例如，采用聲音、屏幕閃爍、振動等警示方式，從而形成體感、視覺、聽力上的綜合報警)；以及
[0060]向上述各模塊1121-1126供電的第二電源管理模塊1127，其用于進(jìn)行充電管理與功耗管理。
[0061]在本實施例中，數(shù)據(jù)處理模塊1123可以先分別根據(jù)第一處理信號和第二處理信號計算獲得腦電量化值和心電脈搏量化值，再對該腦電量化值和心電脈搏量化值進(jìn)行加權(quán)求和，最后獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值;在此，例如可以先根據(jù)公式(I)計算獲得各生理參數(shù)的量化值X’(其在1-100的范圍內(nèi))，再根據(jù)公式(2)獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值va 1(其在1-100的范圍內(nèi)):
[0062]X' =100-100*(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) (I)
[0063]Val =心電脈搏權(quán)重值*A+腦電權(quán)重值(2)
[0064]其中，X為各生理參數(shù)(當(dāng)信號被干擾時，該參數(shù)無效并為-1，此時X’ =-1)，Xmax和Xmin分別為經(jīng)過大量實驗數(shù)據(jù)得出的各生理參數(shù)的最大與最小值;心電脈搏權(quán)重值+腦電權(quán)重值=I，A為心電脈搏量化值，B為腦電量化值，且當(dāng)A或B =-1時，val = B或A，當(dāng)A = B =-1時，val =-1 ο
[0065]在本實施例中，第二無線傳輸模塊1124可以通過內(nèi)置的BT4.0模塊與頭部穿戴設(shè)備111進(jìn)行有效通訊，同時可以通過內(nèi)置的可切換式Wifi/4G/3G模塊，將遠(yuǎn)程告警命令傳輸至鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120。需要注意的是，此處提到的數(shù)據(jù)傳輸方式不限于上述提到的兩種方式，應(yīng)該認(rèn)識到的是，只要是能夠進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸方式，均可包括在本發(fā)明之內(nèi)。
[0066]如圖4所示，在本實施例中，分級干預(yù)模型與數(shù)據(jù)處理模塊1123被對應(yīng)地配置為:
[0067]當(dāng)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值大于等于第一閾值時，司機當(dāng)前工作狀態(tài)為正常狀態(tài)；當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)為正常狀態(tài)時，數(shù)據(jù)處理模塊1123不輸出頭部告警命令、手部告警命令或遠(yuǎn)程告警命令；
[0068]當(dāng)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值小于第一閾值并大于等于第二閾值時，司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級為一級預(yù)警；當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級為一級預(yù)警時，數(shù)據(jù)處理模塊1123輸出對應(yīng)一級預(yù)警的頭部告警命令和手部告警命令，并允許接收外部輸入的手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令和手部告警命令；
[0069]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為一級預(yù)警時，若在Tl時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為大于等于第一閾值，或在Tl時間內(nèi)接收到外部輸入的手動取消告警信號，則退出一級預(yù)警，司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，若在Tl時間內(nèi)未接收到外部輸入的手動取消告警信號，或在Tl時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為小于第二閾值并大于第三閾值，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級上升為二級預(yù)警；當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級為二級預(yù)警時，數(shù)據(jù)處理模塊1123輸出對應(yīng)二級預(yù)警的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，并允許接收外部輸入的手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令；
[0070]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為二級預(yù)警時，若在T2時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為大于等于第一閾值，或在T2時間內(nèi)接收到外部輸入的手動取消告警信號，則退出二級預(yù)警，司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，若在T2時間內(nèi)未接收到外部輸入的手動取消告警信號，或在T2時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為小于等于第三閾值，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級上升為三級預(yù)警；當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為三級預(yù)警時，數(shù)據(jù)處理模塊1123輸出對應(yīng)三級預(yù)警的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，并允許接收外部輸入的手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令；
[0071]當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為三級預(yù)警時，若在T3時間內(nèi)接收到外部輸入的手動取消告警信號，則退出三級預(yù)警，司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，否則，司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級保持為三級預(yù)警。
[0072]舉例來說，當(dāng)車載系統(tǒng)110檢測到對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val小于第一閾值并大于等于第二閾值(例如33 <val<40)時，進(jìn)入一級預(yù)警狀態(tài)。在一級預(yù)警狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110不會通知鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120進(jìn)行干預(yù)。因為一級預(yù)警預(yù)示司機有可能進(jìn)入精神疲勞狀態(tài)，需要對該司機進(jìn)行關(guān)注，但在此狀態(tài)下，司機的工作狀態(tài)一般不會影響對列車的駕駛作業(yè)。在一級預(yù)警狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110可以通過手部佩戴設(shè)備112中的揚聲器提醒司機注意，同時，還可以控制頭部佩戴設(shè)備111振動、手部佩戴設(shè)備112振動且屏幕閃爍，從而對用戶進(jìn)行提醒。在一級預(yù)警狀態(tài)下，若在Tl時間內(nèi)檢測到對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val恢復(fù)正常，S卩，大于等于第一閾值(例如val 2 40)，或者在Tl時間內(nèi)用戶對告警做出反應(yīng)，即，車載系統(tǒng)110接收到外部輸入的手動取消告警信號，則自動退出一級預(yù)警，返回正常狀態(tài)。
[0073]當(dāng)車載系統(tǒng)110處于一級預(yù)警狀態(tài)，且司機在Tl時間內(nèi)沒有對聲光電告警反應(yīng)，即，未輸入手動取消告警信號，或者在Tl時間內(nèi)車載系統(tǒng)110檢測到對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val變化為小于第二閾值并大于第三閾值(例如27 < val <33),則車載系統(tǒng)110進(jìn)入二級預(yù)警狀態(tài)。在此狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110可以通過頭部佩戴設(shè)備111和手部佩戴設(shè)備112采用與一級預(yù)警狀態(tài)不同的聲音、閃爍、振動對司機進(jìn)行告警，同時，通過鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120進(jìn)行相應(yīng)人工干預(yù)(如，打電話給司機進(jìn)行提醒注意等)。在二級預(yù)警狀態(tài)下，若在T2時間內(nèi)檢測到對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val恢復(fù)正常，S卩，大于等于第一閾值(例如val 2 40)，或者在T2時間內(nèi)用戶對告警做出反應(yīng)，S卩，車載系統(tǒng)110接收到外部輸入的手動取消告警信號，則自動退出二級預(yù)警，返回正常狀態(tài)。
[0074]當(dāng)車載系統(tǒng)110處于二級預(yù)警狀態(tài)，且司機在T2時間內(nèi)沒有對聲光電告警反應(yīng)，即，未輸入手動取消告警信號，或者在T2時間內(nèi)車載系統(tǒng)110檢測到對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val變化為小于等于第三閾值(例如val <27)，則車載系統(tǒng)110進(jìn)入三級預(yù)警狀態(tài)。在此狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110可以通過頭部佩戴設(shè)備111和手部佩戴設(shè)備112采用與一級、二級預(yù)警狀態(tài)均不同的聲音、閃爍、振動對司機進(jìn)行告警，從而以更加顯目的方式提醒司機，同時，通過鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120指令相關(guān)人員進(jìn)行特別處理。在三級預(yù)警狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110會一直報警，若司機在這種情況下始終沒有反應(yīng)，則代表司機可能進(jìn)入深度疲倦或由于身體原因失去運動能力，鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120會采取機車聯(lián)動(如:緊急停車)等措施。在三級預(yù)警狀態(tài)下，若在T3時間內(nèi)司機有反應(yīng)，手動取消告警，則退出三級預(yù)警，返回正常狀態(tài)。需要注意的是，在三級預(yù)警狀態(tài)下，不允許根據(jù)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val自動進(jìn)入正常狀態(tài)，換句話說，除非能夠確認(rèn)司機仍然有行動能力，否則，不允許退出預(yù)警。
[0075]基于上述結(jié)構(gòu)的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，本發(fā)明之二，即一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)方法，包括以下步驟:
[0076]步驟SI，提供如上所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)；
[0077]步驟S2，通過頭部穿戴設(shè)備111采集并處理人體的腦電信號，以獲得第一處理信號，通過手部佩戴設(shè)備112采集并處理人體的心電與脈搏信號，以獲得第二處理信號；以及
[0078]步驟S3，通過手部佩戴設(shè)備112并根據(jù)第一、第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并分別向頭部穿戴設(shè)備111和手部佩戴設(shè)備112輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，控制頭部穿戴設(shè)備111和手部佩戴設(shè)備112進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，或者分別向頭部穿戴設(shè)備111、手部佩戴設(shè)備112和鐵路監(jiān)控系統(tǒng)輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，控制頭部穿戴設(shè)備111和手部佩戴設(shè)備112進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，并通過鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120對司機和/或列車進(jìn)行干預(yù)。
[0079]舉例來說，上述方法包括:系統(tǒng)加電啟動，頭部穿戴設(shè)備111與手部佩戴設(shè)備112通過傳感器采集司機各種生理參數(shù)并進(jìn)行數(shù)字化處理;手部佩戴設(shè)備112實時分析計算得出對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值val;將該量化分值輸入分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，若該量化分值位于第一閾值與第二閾值之間，則進(jìn)入一級預(yù)警;在一級預(yù)警狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110會產(chǎn)生相應(yīng)告警，并檢測司機在Tl時間內(nèi)是否有反應(yīng)。若司機取消告警或其工作狀態(tài)量化分值在此時間內(nèi)恢復(fù)至高于第一閾值，則退出一級預(yù)警模式，進(jìn)入正常狀態(tài)，若司機未取消告警或其工作狀態(tài)量化分值在此時間內(nèi)變化為位于第二閾值與第三閾值之間，則進(jìn)入二級預(yù)警模式。在二級預(yù)警狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110會采用不同的報警方式報警，并通過鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120通知鐵路調(diào)度中心后臺進(jìn)行相應(yīng)干預(yù)。同時，設(shè)備檢測司機在T2時間內(nèi)是否有反應(yīng)。若司機取消告警或其工作狀態(tài)分值在此時間內(nèi)恢復(fù)至高于第一閾值，則退出二級預(yù)警模式，進(jìn)入正常狀態(tài)，若司機未取消告警或其工作狀態(tài)量化分值在此時間內(nèi)變化為低于第三閾值，則進(jìn)入三級預(yù)警模式。在三級預(yù)警狀態(tài)下，不允許根據(jù)工作狀態(tài)量化分值自動進(jìn)入正常狀態(tài)，而必須由司機手動取消告警才能進(jìn)入正常狀態(tài)。在三級預(yù)警狀態(tài)下，車載系統(tǒng)110會采用不同的報警方式報警，若司機始終無反應(yīng)，則鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120通知調(diào)度中心進(jìn)行緊急處理，緊急處理完成后，系統(tǒng)進(jìn)入自動模式，否則，持續(xù)進(jìn)行報警與鐵路監(jiān)控系統(tǒng)120。
[0080]由此可見，本發(fā)明具有以下特點:
[0081]1、針對“當(dāng)前很多類似系統(tǒng)只是通過單一指標(biāo)(如:腦電或視頻)給出一個司機狀態(tài)好或不好的評判，而司機狀態(tài)好到什么程度或差到什么程度卻反應(yīng)不出”的問題，本發(fā)明通過由人體多維指標(biāo)得出的工作狀態(tài)量化分值解決了這個問題，從而為不佳工作狀態(tài)下的分級干預(yù)打下了基礎(chǔ)。
[0082]2、針對“司機在駕駛列車時可能出現(xiàn)不適的情況，如心臟疾病，暈倒等一旦這種情況發(fā)生，將嚴(yán)重影響列車運行安全”的問題，本發(fā)明通過手部佩戴設(shè)備監(jiān)控司機的心電與脈搏，從而可以及時發(fā)現(xiàn)司機可能出現(xiàn)的健康隱患，進(jìn)而提前預(yù)警。司機的身體健康狀況作為一個工作狀態(tài)的維度反應(yīng)到工作狀態(tài)量化分值中，對鐵路安全運行具有重要意義。
[0083]3、針對“現(xiàn)有類似系統(tǒng)中當(dāng)檢測到司機工作狀態(tài)不佳時，往往只是進(jìn)行單一告警提醒，而此類提醒僅對輕度疲倦有一定效果，但對重度疲勞或身體不適的司機則沒有太多用處”的問題，本發(fā)明基于工作狀態(tài)的量化分值所提出的分級干預(yù)模型，可以針對司機工作狀態(tài)的不佳程度，提出3級不同的干預(yù)措施，從一級到三級，逐步嚴(yán)重，所采取的措施由簡單的提醒到人工干預(yù)直至機車聯(lián)動干預(yù)，從而能較好的解決司機由于工作狀態(tài)不佳而帶來的安全隱患。
[0084]綜上所述，本發(fā)明通過人體心電信號、脈搏狀態(tài)、腦電信號等，綜合判斷鐵路司機的工作狀態(tài)，并將其量化為一具體數(shù)值，這相比現(xiàn)有技術(shù)中基于單一腦電或攝像頭的疲勞檢測系統(tǒng)，具有更高的識別精度。同時，由于本發(fā)明還監(jiān)測了人體的心電與脈搏，因此，在司機出現(xiàn)身體不適的情況下，也可以事先發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行預(yù)警。另外，相對于現(xiàn)有的類似系統(tǒng)未對工作狀態(tài)進(jìn)行量化，且未對不佳的工作狀態(tài)進(jìn)行區(qū)別分級，只識別司機是否疲勞，干預(yù)措施單一，效果不佳的問題，本發(fā)明提出了分級干預(yù)模型，可以根據(jù)司機的不同工作狀態(tài)采取不同的干預(yù)措施，能更加有效的改善司機的工作狀態(tài)。
[0085]以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括車載系統(tǒng)以及與其通信連接的鐵路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述車載系統(tǒng)包括: 頭部穿戴設(shè)備，其采集并處理司機的腦電信號，并生成第一處理信號；以及與所述頭部穿戴設(shè)備通信連接的手部佩戴設(shè)備，其一方面采集并處理司機的心電與脈搏信號，并生成第二處理信號，另一方面根據(jù)所述第一處理信號和第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并分別向所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，或者分別向所述頭部穿戴設(shè)備、手部佩戴設(shè)備和鐵路監(jiān)控系統(tǒng)輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，并通過所述鐵路監(jiān)控系統(tǒng)對司機和/或列車進(jìn)行干預(yù)； 其中，所述分級干預(yù)模型配置為: 當(dāng)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值大于等于第一閾值時，司機當(dāng)前工作狀態(tài)為正常狀態(tài)； 當(dāng)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值小于所述第一閾值并大于等于第二閾值時，司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級為一級預(yù)警； 當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為一級預(yù)警時，若在Tl時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為大于等于所述第一閾值，或在Tl時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)接收到外部輸入的手動取消告警信號，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，若在Tl時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)未接收到所述手動取消告警信號，或在Tl時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為小于所述第二閾值并大于第三閾值，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級上升為二級預(yù)警； 當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為二級預(yù)警時，若在T2時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為大于等于所述第一閾值，或在T2時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)接收到所述手動取消告警信號，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，若在T2時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)未接收到外部輸入的手動取消告警信號，或在T2時間內(nèi)對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值變化為小于等于所述第三閾值，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級上升為三級預(yù)警； 當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為三級預(yù)警時，若在T3時間內(nèi)所述車載系統(tǒng)接收到所述手動取消告警信號，則司機當(dāng)前工作狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，否則，司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級保持為三級預(yù)警； 其中，所述第一閾值、第二閾值和第三閾值依次遞減。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其特征在于，所述頭部穿戴設(shè)備包括: 腦電采集模塊，其采集所述腦電信號； 與所述腦電采集模塊連接的第一信號處理模塊，其對所述腦電信號進(jìn)行處理，并輸出所述第一處理信號； 與所述第一信號處理模塊連接的第一無線傳輸模塊，其一方面將所述第一處理信號傳輸至所述手部佩戴設(shè)備，另一方面接收所述頭部告警命令;以及 與所述第一無線傳輸模塊連接的頭部報警模塊，其根據(jù)所述頭部告警命令進(jìn)行相應(yīng)的報警。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其特征在于，所述頭部穿戴設(shè)備還包括:向所述腦電采集模塊、第一信號處理模塊、第一無線傳輸模塊以及頭部報警模塊供電的第一電源管理模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其特征在于，所述手部佩戴設(shè)備包括: 心電脈搏采集模塊，其采集所述心電與脈搏信號； 與所述心電脈搏采集模塊連接的第二信號處理模塊，其對所述心電與脈搏信號進(jìn)行處理，并輸出所述第二處理信號； 與所述第二信號處理模塊連接的數(shù)據(jù)處理模塊，其根據(jù)所述第一處理信號和第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，或頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令； 與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的第二無線傳輸模塊，其一方面將所述頭部告警命令傳輸至所述頭部穿戴設(shè)備，另一方面接收所述第一處理信號，又另一方面將所述遠(yuǎn)程告警信號傳輸至所述鐵路監(jiān)控系統(tǒng)； 與所述第二信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及第二無線傳輸模塊連接的數(shù)據(jù)存儲模塊，其接收所述第一處理信號和第二處理信號，以存儲司機的腦電、心電與脈搏參數(shù)，同時存儲所述量化分值；以及 與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接的手部報警顯示模塊，其根據(jù)所述手部告警命令進(jìn)行相應(yīng)的報警顯示。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其特征在于，所述手部佩戴設(shè)備包括:向所述心電脈搏采集模塊、第二信號處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、第二無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊以及手部報警顯示模塊供電的第二電源管理模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)，其特征在于，所述手部佩戴設(shè)備配置為: 當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)為正常狀態(tài)時，不輸出頭部告警命令、手部告警命令或遠(yuǎn)程告警命令；當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為一級預(yù)警時，輸出對應(yīng)一級預(yù)警的頭部告警命令和手部告警命令，并允許接收所述手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令和手部告警命令；當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為二級預(yù)警時，輸出對應(yīng)二級預(yù)警的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，并允許接收所述手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令； 當(dāng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的等級為三級預(yù)警時，輸出對應(yīng)三級預(yù)警的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，并允許接收所述手動取消告警信號，以停止輸出頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令。7.一種鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟SI，提供如權(quán)利要求1-6中任意一項所述的鐵路司機工作狀態(tài)評估干預(yù)系統(tǒng)； 步驟S2，通過所述頭部穿戴設(shè)備采集并處理司機的腦電信號，以獲得第一處理信號，通過所述手部佩戴設(shè)備采集并處理司機的心電與脈搏信號，以獲得第二處理信號；以及 步驟S3，通過所述手部佩戴設(shè)備并根據(jù)所述第一處理信號和第二處理信號，獲得對應(yīng)司機當(dāng)前工作狀態(tài)的量化分值，并將該量化分值與預(yù)設(shè)的分級干預(yù)模型進(jìn)行匹配，以獲得司機當(dāng)前工作狀態(tài)的預(yù)警等級，并分別向所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令和手部告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，或者分別向所述頭部穿戴設(shè)備、手部佩戴設(shè)備和鐵路監(jiān)控系統(tǒng)輸出對應(yīng)該預(yù)警等級的頭部告警命令、手部告警命令和遠(yuǎn)程告警命令，控制所述頭部穿戴設(shè)備和手部佩戴設(shè)備進(jìn)行報警，以對司機進(jìn)行干預(yù)，并通過所述鐵路監(jiān)控系統(tǒng)對司機和/或列車進(jìn)行干預(yù)。
【文檔編號】A61B5/0476GK105869356SQ201610417185
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】鄧茜, 馬清寶, 湯軍, 成工, 章捷, 劉君平, 張征
【申請人】上海帝儀科技有限公司