BR112015032507B1

BR112015032507B1 - Método para derivar pontuação de fadiga e dispositivo de detecção de sonolência

Info

Publication number: BR112015032507B1
Application number: BR112015032507-6A
Authority: BR
Inventors: Urban Mäder; Andrea Boris Schlapbach; Peter Spring
Original assignee: Safemine Ag
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2022-11-01
Also published as: BR112015032507A2; EP3016815A1; CA2917060A1; AU2013206671B2; AU2013206671A1; US9809115B2; US20160137059A1; WO2015000087A1; EP3016815B1; CA2917060C

Abstract

DETECÇÃO DE SONOLÊNCIA DE OPERADOR EM MINAS DE SUPERFÍCIE. A presente invenção refere-se a um método para derivar uma pontuação de fadiga (100) indicativa de um esta do de sonolência atual de um operador (1), que mede uma pluralidade de sinais (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90) e deriva uma pontuação de fadiga persona- lizada (100) para o operador com o uso desses sinai s (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90) de um modo ponderado e personalizado para o operador.

Description

CAMPO DA TÉCNICA E TÉCNICA ANTECEDENTE

[001] A presente invenção refere-se a métodos e dispositivos para a detecção de sonolência de operador, em particular, em minas de superfície.

[002] As minas de superfície e locais ou áreas semelhantes são geralmente operadas por meio de um grande número de veículos, alguns dos quais podem ser excessivamente grandes e difíceis de controlar e têm estabilidade muito limitada para o operador.

[003] No caso de um operador de tal veículo ou outro objeto móvel em uma mina de superfície ficar cansado e/ou cair no solo e possivelmente perder o controle sobre o veículo, as situações podem ocorrer no que a vida de outras pessoas que trabalham no local pode estar em risco ou danos podem ocorrer no veículo ou outros objetos no local.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] Portanto, é um objeto da presente invenção fornecer um método e um dispositivo para derivar uma pontuação de fadiga que é indicativa de um estado de sonolência atual de um operador.

[005] Esse objeto é alcançado pelo método e pelos dispositivos das reivindicações independentes.

[006] Dessa maneira, um método para derivar uma pontuação de fadiga, que é indicativa de um estado de sonolência atual de um operador, compreende uma etapa de medir, por meio de um primeiro sensor, pelo menos um sinal de controle de máquina, que é indicativo de uma entrada de controle do operador para uma máquina. Em outras palavras, esses sinais de controle de máquina são indicativos de como o operador "opera" ou "executa" a máquina. Assim, as entradas de controle de máquina objetivas do operador para a máquina podem ser levadas em consideração.

[007] No caso vantajoso de que o operador é, por exemplo, um condutor de um objeto móvel (por exemplo, um caminhão), por exemplo, em uma mina de superfície, o sinal de controle de máquina compreende vantajosamente pelo menos um dentre * um ângulo de entrada de direção que é indicativo do ângulo atual do volante de direção, * uma posição do pedal de freio que é indicativa de se, e caso positivo, opcionalmente com qual intensidade o operador aciona o pedal de freio ou outro controle de desaceleração, * uma posição do pedal de gás que é indicativa de se aciona, e caso positivo, opcionalmente com qual intensidade o operador aciona o pedal de gás ou outro controle de aceleração, * um estado de ativação de retardador que é indicativo de se aciona, e caso positivo, em qual nível de intensidade o operador aciona o retardador, * um estado de indicador de volta que é indicativo de se ativa, e caso positivo, em qual lado o operador ativa o indicador de volta, e * um estado de ativação de buzina que é indicativo de se soa, e caso positivo, por quanto tempo o operador soa a buzina do caminhão.

[008] Diversos sinais de controle de máquina podem ser combinados. Assim, uma pluralidade de entradas de controle de máquina pode ser levada em consideração, o que aprimora a confiabilidade da predição de pontuação de fadiga.

[009] O método, de acordo com a invenção, compreende adicionalmente uma etapa de medir, por meio de um segundo sensor, pelo menos um sinal de operador que é indicativo de um estado fisiológico e/ou um estado comportamental do dito operador. Em oposição ao sinal de controle de máquina discutido acima, o sinal de operador não se refere a um aspecto técnico da própria operação da máquina, mas em vez disso, à fisiologia e/ou comportamento do operador. Assim, não apenas as entradas de controle de máquina objetivas como também os aspectos pessoais do operador podem ser levados em consideração. Isso intensifica a confiabilidade da predição do estado de sonolência atual do operador por meio da pontuação de fadiga derivada.

[0010] O segundo sensor compreende vantajosamente uma ou mais câmeras para adquirir uma ou mais imagens do operador (obtidas a partir de um ou mais ângulos de visualização) que é/são processadas para derivar o sinal de operador. Assim, um sinal de operador fisiológico e/ou comportamental é mais facilmente obtenível. Pelo menos um sinal de operador é vantajosamente indicativo de um estado comportamental do dito operador e, em particular, compreende pelo menos um dentre o grupo de: * um estado de fechamento da pálpebra que é indicativo de se e/ou até qual grau o operador fechou suas pálpebras, * um estado de fechamento da boca que é indicativo de se e/ou o quanto o operador abriu sua boca, * uma direção de visualização que é indicativa da direção de observação do operador, * uma orientação de cabeça do operador, * uma posição de ponto focal que é obtenível processando- se ambos os olhos individualmente, * uma postura corporal, por exemplo, até qual grau o operador senta com suas costas retas, e * um nível de distração, por exemplo, o operador usa seu telefone móvel (conforme, por exemplo, também detectável medindo se uma intensidade de sinal de rádio transmitido do telefone) ou ele lê um jornal enquanto dirige?

[0011] Os sensores fisiológicos podem ser previstos, os quais possibilitam o monitoramento de outros sinais de operador: Então, o pelo menos um sinal de operador é vantajosamente indicativo de um estado fisiológico do dito operador e, em particular, compreende pelo menos um dentre o grupo de: um diâmetro de pupila, uma pressão sanguínea, uma frequência de pulso, uma temperatura corporal, um eletroencefalograma, um nível de condutância da pele e um nível de glicose no sangue do operador.

[0012] Diversos sinais de operador também podem ser combinados. Assim, uma pluralidade de estados fisiológicos e/ou comportamentais do operador pode ser levada em consideração que intensifica a confiabilidade da predição do estado de sonolência atual do operador.

[0013] Em uma modalidade mais vantajosa, pelo menos dois sinais de operador são medidos e usados para derivar a pontuação de fadiga (vide abaixo), isto é, pelo menos um sinal de operador indicativo de um estado fisiológico e pelo menos um sinal de operador indicativo de um estado comportamental. Assim, a confiabilidade da predição do estado de sonolência atual do operador por meio da pontuação de fadiga é intensificada.

[0014] O método, de acordo com a invenção, compreende adicionalmente uma etapa de determinar um sinal de identificação de operador para identificar unicamente o dito operador. Em outras palavras, o método de acordo com a invenção pode levar em consideração as características pessoais do operador (como um modelo de fadiga personalizado ou uma programação de turno anterior). Isso aprimora a precisão da predição de pontuação de fadiga.

[0015] Vantajosamente, essa etapa de identificação de operador compreende * um recebimento de uma transmissão sem fio de um distintivo (por exemplo, um distintivo de RFID) que é personalizado para o dito operador e vantajosamente fixado ao vestuário, capacete ou outro equipamento do operador, e/ou * uma leitura (por exemplo, por uma câmera ou um scanner de código de barras) de um distintivo que é personalizado para o dito operador e vantajosamente fixado ao vestuário, capacete ou outro equipamento do operador, e/ou * uma entrada de uma frase de identificação única (por exemplo, que compreende um PIN e/ou uma senha) para o dito operador (por exemplo, pelo operador em um teclado numérico e/ou uma tela sensível ao toque fixada à máquina), e/ou * um reconhecimento de um recurso fisiológico que é único para o dito operador, em particular, um recurso facial e/ou uma impressão digital. No presente, após uma etapa de varredura de recurso, os algoritmos de reconhecimento de recurso facial ou reconhecimento de impressão digital adequados são usados para identificar unicamente o operador a partir de um banco de dados (por exemplo, um banco de dados remoto ou um banco de dados localizado em um cartão inteligente que pode ser fixado ao vestuário, capacete ou outro equipamento do operador).

[0016] Uma combinação é possível também. Assim, a identificação do operador é facilitada. A identificação do operador também pode ser ligada a um sistema de registro de tempo e/ou um interruptor de máquina principal.

[0017] O método, de acordo com a invenção, compreende adicionalmente uma etapa de derivar, com o uso de * o dito pelo menos um sinal de controle de máquina, * o dito pelo menos um sinal de operador e * o dito sinal de identificação de operador a dita pontuação de fadiga que é indicativa do estado de sonolência atual do dito operador. Em outras palavras, combinando-se o(s) sinal(is) de controle de máquina, o(s) sinal(is) de operador, e o sinal de identificação de operador, a pontuação de fadiga como uma medida para "quão cansado o operador atualmente está" é derivada. Combinando-se uma pluralidade de sinais, uma predição mais confiável do estado de sonolência atual do operador é alcançada por meio da pontuação de fadiga derivada.

[0018] Vantajosamente, um sinal de alarme acústico e/ou a tátil e/ou visual é/são emitido(s) quando a dita contagem de fadiga aumenta acima de um limite. Assim, por exemplo, o operador pode ser acordado novamente após cair em um microssono durante a condução. Como uma opção, uma folga no trabalho também pode ser automaticamente proposta, por exemplo, em um visor, pelo sistema dependente da pontuação de fadiga predita.

[0019] Em outra modalidade vantajosa, um sinal de advertência pode ser transmitido por meio de um transmissor, em particular, para uma estação base, quando a dita pontuação de fadiga aumentar acima de um limite. Assim, o controle de operação da instalação, por exemplo, o supervisor de turno da mina de superfície, fica ciente do perigo de um operador específico cair no sono e as contramedidas adequadas podem ser previstas antes de um acidente acontecer, por exemplo, uma chamada para acordar pode ser enviada pelo rádio de VHF e/ou instruções para fazer um intervalo podem ser comunicadas.

[0020] Vantajosamente, na etapa de derivar a pontuação de fadiga, além dos sinais "atuais" descritos (isto é, os sinais que são atualmente adquiridos e/ou derivados, vide abaixo), também os pontos de dados passados do mesmo ou de um sinal diferente (isto é, "sinais previamente armazenados") podem ser usados, particularmente além dos sinais recentemente adquiridos e/ou derivados.

[0021] Como um exemplo, em um tempo n-1, um sinal de operador (que é um "sinal atualmente adquirido" nesse tempo) é medido e armazenado em uma memória. Então, para derivar a pontuação de fadiga em um tempo posterior n, esse sinal que é agora - no tempo n - determinado "sinal previamente adquirido" é recuperado da memória para ser usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga além ao sinal de operador recentemente medido - no tempo n - (cujo sinal é um dos novos "sinais atualmente adquiridos").

[0022] Assim, um histórico dos sinais pode ser levado em consideração, o que aprimora a confiabilidade do estado de sonolência atual da predição do operador por meio da pontuação de fadiga derivada.

[0023] Conforme é óbvio para a pessoa versada, os métodos de filtragem e comparação adequados como, por exemplo, as médias móveis podem ser aplicadas dependente ou independentemente de usar os sinais previamente armazenados. Também, um armazenamento, recuperação posterior e uso dos próprios valores de pontuação de fadiga derivada é possível.

[0024] Em outra modalidade vantajosa, o método compreende uma etapa de derivar pelo menos um nível de confidência (isto é, indicativa de uma confidência, uma exatidão ou uma validade) para o(s) sinal(is) adquirido(s) e/ou derivado(s) subjacente(s) (vide abaixo). Esse nível de confidência é, então, usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga que aprimora a confiabilidade do estado de sonolência atual da predição do operador.

[0025] Dependente ou independente da derivação ou do uso do nível de confidência, pelo menos um valor atípico pode ser removido também (isto é, não levado em consideração para a etapa de derivar a pontuação de fadiga) de pelo menos um dos sinais adquiridos e/ou derivados (vide abaixo).

[0026] Em ainda outra modalidade vantajosa, a etapa do método de derivar a dita pontuação de fadiga compreende uma ponderação de pelo menos um, em particular, pelo menos dois, em particular todos, os sinais adquiridos e/ou derivados (vide abaixo). Assim, os diferentes sinais como o sinal de controle de máquina e/ou o sinal de operador podem contribuir diferentemente (opcionalmente também de uma maneira personalizada, isto é, dependente do sinal de identificação de operador) na derivação da pontuação de fadiga. O uso de diferentes fatores de ponderação (opcionalmente personalizados) aprimora a confiabilidade do estado de sonolência atual da predição do operador.

[0027] Em outra modalidade vantajosa do método, além do sinal de controle de máquina, do sinal de operador e do sinal de identificação de operador, um sinal de navegação adicional é usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga. Nessa modalidade, o operador é um operador de um objeto móvel, em particular, em uma mina de superfície, e o método compreende uma etapa adicional de medir, por meio de um terceiro sensor (vantajosamente um receptor de GPS ou um outro GNSS), pelo menos um sinal de navegação do dito objeto móvel. Esse sinal de navegação é, em particular, indicativo de pelo menos um dentre o grupo de * uma posição, * uma velocidade, * uma orientação e * uma taxa de guinada do objeto móvel.

[0028] Levando-se em consideração o sinal de navegação, a confiabilidade da predição de sonolência atual do operador por meio da pontuação de fadiga derivada pode ser aprimorada. Como um exemplo, isso pode ser uma dica para um condutor sonolento se o objeto móvel realizar uma pluralidade de acelerações e desacelerações uma logo após a outra.

[0029] Em ainda outra modalidade vantajosa do método, além do sinal de controle de máquina, do sinal de operador e do sinal de identificação de operador, um sinal ambiente adicional é usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga. Esse sinal ambiente é - em uma etapa de método adicional - medido por meio de um quarto sensor - e, em particular, indicativo de pelo menos um dentre o grupo de um nível leve, um nível de ruído, uma temperatura e um nível de umidade do ar, no ambiente e/ou em ou ao redor de uma cabine da máquina operada ou do operador.

[0030] Levando-se em consideração o sinal ambiente e com o uso do mesmo na etapa de derivar a pontuação de fadiga, a confiabilidade predição de sonolência atual do operador pode ser aprimorada. Como um exemplo, sabe-se que a probabilidade de o operador cair no sono (isto é, a pontuação de fadiga) aumenta com a escuridão e/ou em temperaturas mais elevadas.

[0031] Em ainda outra modalidade vantajosa do método, além do sinal de controle de máquina, do sinal de operador e do sinal de identificação de operador, um sinal de prevenção de colisão adicional é usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga. Esse sinal de prevenção de colisão é - em uma etapa de método adicional - recebido de um sistema de prevenção de colisão por meio de um receptor. O termo "receptor" deve ser compreendido no presente documento em um entendimento genérico como "meios de recebimento" que pode, por exemplo, consistir em uma interface de cabo para um sistema de prevenção de colisão separado ou uma interface interna para um sistema de prevenção de colisão integrado. O sinal de prevenção de colisão é, em particular, indicativo de pelo menos um dentre o grupo de * uma posição (absoluta ou relativa) de um objeto fixo ou móvel, em particular, nas redondezas do operador, * uma velocidade (absoluta ou relativa) de um objeto móvel, em particular, nas redondezas do operador, * uma taxa de guinada (absoluta ou relativa) de um objeto móvel, em particular, nas redondezas do operador, * uma dimensão de um objeto fixo ou móvel, em particular, nas redondezas do operador, * um tipo de um objeto fixo ou móvel, em particular, nas redondezas do operador, * uma distância entre um primeiro objeto móvel em um segundo objeto fixo ou móvel, * uma emissão de uma advertência de colisão por meio do dito sistema de prevenção de colisão entre um primeiro objeto móvel e um segundo objeto fixo ou móvel e * uma ocorrência de uma colisão entre um primeiro objeto móvel em um segundo objeto fixo ou móvel.

[0032] Levando-se em consideração o sinal de prevenção de colisão e com o uso do mesmo na etapa de derivar a pontuação de fadiga, a confiabilidade predição de sonolência atual do operador pode ser aprimorada.

[0033] Em ainda outra modalidade vantajosa do método, o instante do dia atual é determinado e - além do sinal de controle de máquina, do sinal de operador e do sinal de identificação de operador - usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga. Assim, a confiabilidade da predição de sonolência atual do operador pode ser aprimorada devido à probabilidade de o operador cair no sono (e, então, a pontuação de fadiga) ser conhecida para mudar no curso do dia, por exemplo, sabe- se que é provável que aumente após um intervalo para almoço. Também é provável considerar os parâmetros fisiológicos individuais de diferentes operadores. Por exemplo, um operador pode ser conhecido por se desempenhar melhor de noite do que o operador mediano.

[0034] Em ainda outra modalidade vantajosa do método, além do sinal de controle de máquina, do sinal de operador e do sinal de identificação de operador, um sinal genérico adicional é usado na etapa de derivar a pontuação de fadiga. Esse sinal genérico é - em uma etapa de método adicional - carregado a partir de uma memória local e/ou recebido por meio de uma ligação por fio ou sem fio a partir de um banco de dados local e/ou remoto que é, por exemplo, localizado em uma estação base de uma mina de superfície. O sinal genérico é, em particular, indicativo de pelo menos um dentre o grupo de * um mapa de site estático, * uma programação de turno passada, atual e/ou futura do dito operador, uma idade do dito operador, um sexo do dito operador, um nível de treinamento do dito operador, em particular, em um tipo de máquina específico, * um nível de produtividade (ainda a ser alcançado) do dito operador, * uma meta de produtividade (ainda não alcançado) do dito operador, * um nível de satisfação de produtividade (ainda a ser alcançado) do dito operador, * um nível de confiança pessoal no dito operador, * um histórico de trabalho do dito operador, por exemplo, uma alteração do turno noturno no dia anterior para o turno diurno, * um modelo de fadiga, em particular, um modelo de fadiga personalizado para o dito operador que leva em consideração que, por exemplo, um operador específico é conhecido por ser mais alerta no começo de seu turno com um mínimo de vigilância após um intervalo), * um sinal de nível de excitação indicativo do quão interessante a atividade atual do operador é (por exemplo, devido a uma repetição de sua atividade), e * um histórico do operador, por exemplo, indicativo de se o número de incidentes de fadiga passados para o operador é maior do que aquele de um operador mediano.

[0035] Levando-se em consideração o sinal genérico e com o uso do mesmo na etapa de derivar a pontuação de fadiga, a confiabilidade predição de sonolência atual do operador pode ser aprimorada.

[0036] Em ainda outra modalidade vantajosa, não apenas diretamente os "sinais adquiridos" (isto é, sinais que são medidos por meio de um sensor, determinados, por exemplo, a partir de um relógio, recebidos, por exemplo, de um sistema de prevenção de colisão, ou carregados, por exemplo, a partir de uma memória), como também o pelo menos um "sinal derivado" é usado na etapa de derivar a dita pontuação de fadiga. Tal "sinal derivado" é, o próprio, derivado com o uso de pelo menos um dos sinais adquiridos. Além disso, tal sinal derivado pode se basear opcionalmente em um ou mais sinais adquiridos adicionais e/ou em um(ns) nível(is) de confidência relacionados, (a) fator(es) de ponderação, um(ns) ponto(s) de dados previamente adquirido(s) para um ou mais desses sinais etc. Os exemplos vantajosos para os sinais derivados são * um sinal de PERCLOS que é indicativo da porcentagem do tempo de "olhos fechados" para o operador, * um sinal de entropia de direção, isto é, um sinal estatístico indicativo da porção de atuações abruptas do volante de direção, * um sinal de taxa de correção de controle de máquina, isto é, um sinal indicativo de quantas correções de entrada de controle como alterações de ângulo de volante de direção são entradas na máquina por unidade de tempo, * um sinal de taxa de incidente de prevenção de colisão que é indicativo de quantas advertências de colisão por unidade de tempo são emitidas pelo sistema de prevenção de colisão, * um sinal de tempo de reação do operador, por exemplo, indicativo de por quanto tempo o operador precisa reagir em resposta a um incidente e/ou a um sinal de alarme genuíno ou falso e * um sinal de peculiaridade comportamental indicativo de desvios comportamentais do operador de um "operador mediano" em uma situação específica.

[0037] Levando-se em consideração um ou mais sinais derivados e com o uso do(s) mesmo(s) na etapa de derivar a pontuação de fadiga, a confiabilidade predição de sonolência atual do operador pode ser aprimorada.

[0038] Em outra modalidade vantajosa do método, a pontuação de fadiga é selecionada a partir do grupo de pelo menos 10 valores possíveis distintos, em particular de um grupo valores possíveis distintos, particularmente de menos 100 valores possíveis distintos. Assim, possíveis pontuações de fadiga possibilita um mapeamento mais preciso de diferentes estados de sonolência do operador.

[0039] Como outro aspecto de uma invenção, um dispositivo de detecção de sonolência para derivar uma pontuação de fadiga que é indicativa de um estado de sonolência atual de um operador de uma máquina compreende * um primeiro sensor para medir pelo menos um sinal de controle de máquina (vide acima) que é indicativo de uma entrada de controle para a máquina a partir do dito operador, * um segundo sensor, em particular, que compreende uma câmera, para medir pelo menos um sinal de operador que é indicativo de um estado fisiológico e/ou comportamental do dito operador, e - uma unidade de controle adaptada para realizar as etapas de um método para derivar uma pontuação de fadiga conforme descrito acima.

[0040] Tal dispositivo de detecção de sonolência pode ser fixado à máquina operada e ao equipamento do operador, em particular, o mesmo pode ser preso de modo fixo a um objeto móvel como em uma cabine do caminhão ou da escavadora em uma mina de superfície. Então, uma pontuação de fadiga indicativa de um estado de sonolência atual do operador da máquina pode ser mais facilmente derivada o que intensifica a segurança da equipe.

[0041] Vantajosamente, tal dispositivo de detecção de sonolência compreende adicionalmente um interruptor de anulação para desabilitar temporariamente o dispositivo, por exemplo, por razões de privacidade. Também é possível transmitir uma operação do interruptor de anulação para uma estação base. Então, as etapas adicionais podem ser previstas, por exemplo, o operador pode ser advertido de que ele tem que assumir total responsabilidade pelos acidentes relacionados à fadiga quando o dispositivo for deligado.

[0042] Como ainda outro aspecto da invenção, um elemento de programa de computador compreende meios de código de programa de computador para realizar um método para derivar uma pontuação de fadiga conforme descrito acima quando executado em uma unidade de controle. Assim, o método pode ser mais facilmente implantado com o uso de tal elemento de programa de computador.

OBSERVAÇÕES:

[0043] As modalidades descritas pertencem, semelhantemente, aos dispositivos, aos métodos e ao elemento de programa de computador. Os efeitos sinérgicos podem surgir de diferentes combinações das modalidades embora possam não ser descritos em detalhes.

[0044] Ao longo da descrição, o termo "sinal adquirido" pode se referir a, pelo menos, um dentre o grupo de * o sinal de controle de máquina, * o sinal de operador, * o sinal de identificação de operador, * o sinal de navegação, * o sinal ambiente, * o instante do dia, * o sinal de prevenção de colisão e * o sinal genérico.

[0045] Qualquer um ou qualquer combinação/qualquer subconjunto desse sinal/desses sinais pode ser denominada "sinal(is) adquirido(s)".

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0046] As modalidades de uma invenção são descritas na descrição detalhada a seguir. Tal descrição faz referência aos desenhos anexos, em que: a Figura 1 mostra uma representação esquemática de uma mina de superfície 999 com objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7, e um objeto fixo 9 (edifício), em que tal objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7 contém um dispositivo de detecção de sonolência 200 de acordo com a invenção, a Figura 2 é um diagrama de blocos de um dispositivo de detecção de sonolência 200 de acordo com a invenção, e a Figura 3 mostra um diagrama de blocos para combinar uma pluralidade de sinais 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, fatores de ponderação w_10, w_20, w_30, w_40, w_50, w_60, w_70, w_80, w_90, e níveis de confidência 110 para derivar uma pontuação de fadiga 100 de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0047] A Figura 1 retrata esquematicamente uma mina de superfície 999 com objetos móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7 para cada um dos quais as modalidades do dispositivo de detecção de sonolência inventivo 200 são fixadas. Tipicamente, tal mina de superfície 999 cobre uma grande área, por exemplo, na faixa de quilômetros quadrados, com uma rede de estradas 2 e outras vias de tráfego, como trilhos 3. Uma pluralidade de objetos fixos e móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6, 7 e 9 está presente na mina, tais como: - Veículos grandes, como caminhões de reboque 4a, guindastes 4b ou escavadeiras 4c. Os veículos desse tipo podem pesar facilmente diversas centenas de toneladas, e eles são geralmente difíceis de controlar, têm distâncias de frenagem muito grandes e um grande número de pontos cegos que o operador 1 (isto é, o condutor 1 no caso de veículos) é incapaz de monitorar visualmente sem auxílios de monitoramento, como, por exemplo, câmeras externas com monitores de visor montado em cabine. - Veículos de tamanho médio 5, como caminhões regulares. Esses veículos são mais fácies de controlar, mas eles ainda têm vários pontos cegos e exigem um operador habilidoso 1. - Veículos pequenos 6. Tipicamente, os veículos desse tipo pesam 3 toneladas ou menos. Eles compreendem veículos de passageiro e pequenas carretas. - Trens 7.

[0048] Todos os objetos acima podem se qualificar como objetos móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7. Um tipo adicional de objeto dentro da mina é compreendido de obstáculos estacionários, como edifícios temporários ou permanentes 9, poços abertos, rochedos, escavadeiras não móveis, guindastes estacionários, depósitos, etc. Esses objetos se qualificam como "objetos fixos".

[0049] O risco de acidentes em tal ambiente é alto. Em particular, os veículos grandes podem facilmente colidir com outros veículos ou obstáculos. Por essa razão, um, mais ou todos os objetos na mina de superfície 999 são dotados de um sistema de prevenção de colisão 12, 12b que sustenta a geração de advertências de colisão para a equipe no local, e em particular, para operadores 1 dos objetos móveis e/ou o supervisor de turno 1 no edifício fixo 9 reduzindo, desse modo, o risco de colisões e acidentes. Conforme é conhecido para a pessoa versada, cada objeto móvel pode incluir um sistema de prevenção de colisão 12, 12b que compreende um receptor para um sistema de posicionamento baseado em rádio que interage com satélites 16. Esses sistemas de prevenção de colisão 12, 12b se comunicam com sistemas de prevenção de colisão 12, 12b sobre outros objetos de uma maneira sem fio, em particular, por meio de sinais de rádio. De preferência, cada sistema de prevenção de colisão 12, 12b compreende um GNSS (a abreviação GNSS significa "Sistema de Satélite de Navegação Global") para identificar sua posição, isto é, a posição do objeto móvel atribuído ou pelo menos uma parte móvel do objeto no caso dos sistemas de prevenção de colisão 12b. Tal GNSS pode compreender um sistema GPS ou um sistema Galileu. Outros tipos são possíveis também como os sistemas de pseudolite, um Sistema de Localização de Tempo Real baseado em WiFi (RTLS), etc. Alternativa ou adicionalmente, as distâncias e/ou as posições (por meio de métodos de triangulação) podem ser medidos com o uso de - dispositivos de medição de tempo de funcionamento como dispositivo de variação e detecção de rádio, um dispositivo de variação e detecção leve, um dispositivo de variação e detecção de som ou um dispositivo de variação de RFID ativo, e/ou - dispositivos de medição de intensidade de sinal.

[0050] Ademais, o sistema de prevenção de colisão 12, 12b compreende um transceptor ou circuito de rádio para trocar dados com outros transceptores de rádio que pertencem a outros objetos. Por isso, o sistema de prevenção de colisão 12, 12b recebe, de preferência, sinais de posição através do receptor de GNSS e troca dados derivados dos mesmos por meio do transceptor com os transceptores de outros objetos a fim de calcular as posições relativas e as probabilidades para colisões. Em suma, cada sistema de prevenção de colisão 12, 12b obtém dados de posição, velocidade e outros dados derivados de um sinal do receptor de GNSS. Esses dados permitem determinar as próprias posição e velocidade dos objetos e são armazenados em um "conjunto de dados de situação". O conjunto de dados de situação também contém um identificador único (isto é, um identificador único para cada um dos sistemas de prevenção de colisão 12, 12b usados no mesmo local). O conjunto de dados de situação é emitido como um sinal de rádio através do transceptor do sistema de prevenção de colisão 12. Ao mesmo tempo, o transceptor recebe conjuntos de dados de situação de outros objetos, especialmente de objetos vizinhos e, portanto, pode calcular uma distância relativa ao(s) outro(s) objeto(s) subtraindo-se suas próprias coordenadas de posição dessas do(s) outro(s) objeto(s).

[0051] Apesar da presença dos sistemas de prevenção de colisão 12, 12b, concluiu-se que o risco de acidentes severos aumenta com os operadores sonolentos 1 (por exemplo, cansados) dos objetos móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7. Portanto, cada cabine de cada objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7 aloja um dispositivo de detecção de sonolência 200 de acordo com a invenção. O objeto fixo 9 também compreende um dispositivo de detecção de sonolência 200’ que age como uma estação base e possibilita um monitoramento dos estados de sonolência dos operadores 1 dos objetos móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7 pelo supervisor de turno 1 no edifício 9.

[0052] Um diagrama de blocos de tal dispositivo de detecção de sonolência 200 é mostrado esquematicamente na Figura 2: O dispositivo de detecção de sonolência 200 compreende uma unidade de controle 14 que compreende, por exemplo, um microprocessador, que controla a operação do sistema e é adaptado para realizar as etapas necessárias para derivar uma pontuação de fadiga 100 indicativa do estado de sonolência atual do condutor 1 (consulte a Figura 3).

[0053] Opcionalmente, o dispositivo de detecção de sonolência 200 pode ser integrado com o sistema de prevenção de colisão separado 12 cujos sistemas pode, então, compartilhar diversos recursos (não mostrados nas Figuras 1 e 2).

[0054] O dispositivo de detecção de sonolência 200 também pode, o próprio, causar impacto na operação do sistema de prevenção de colisão 12: No caso, por exemplo, uma câmera externa em um caminhão transmite uma cena relevante para um monitor de exibição na cabine do operador antes de gerar uma advertência de colisão, e contanto que a unidade de controle 14 do dispositivo de detecção de sonolência 200 detecte um estado de alerta elevado (isto é, uma baixa pontuação de fadiga 100) do operador, a emissão de uma advertência de colisão pode ser suprimida dado que a atenção do operador já é direcionada para o visor relevante.

[0055] A unidade de controle 14 acessa uma memória 18 que compreende o código de programa assim como outros conjuntos de dados, por exemplo, na forma de vários sinais adquiridos, parâmetros, fatores de ponderação e sinais previamente armazenados.

[0056] O dispositivo de detecção de sonolência 200 compreende adicionalmente os primeiros sensores 11 (um sensor de ângulo de volante de direção e um sensor de posição do pedal de freio) para medir sinais de controle de máquina 10, isto é, um ângulo de entrada de direção e uma posição do pedal de freio e valores de pressão do sistema de frenagem de veículo que são as entradas do operador para o objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7. Deve-se notar no presente documento que - embora não mostrado em detalhes - o sensor de ângulo de volante de direção poderia ser substituído e/ou aumentado por um sensor de taxa de guinada como um giroscópio que mede uma taxa de guinada do objeto e que calcula o ângulo de volante de direção da taxa de guinada medida. Assim, o sensor de taxa de guinada também poderia ser referido como um "primeiro sensor 11" que mede um "sinal de controle de máquina 10".

[0057] Ademais, o mesmo compreende os segundos sensores 21, isto é, duas câmeras que adquirem imagens do condutor 1 a partir de ângulos diferentes e com diferentes fatores de zoom, para medir sinais de operador 20 indicativos de estados fisiológicos e comportamentais do condutor 1. Uma câmera é direcionada para a face do condutor a partir da direção do painel do veículo e é adaptada para medir um estado de fechamento da pálpebra, um diâmetro de pupila e um estado de fechamento da boca do operador 1. A segunda câmera tira uma foto de perfil do operador 1 da lateral para acessar a postura corporal e o nível de distração do operador.

[0058] Os sinais de controle de máquina 10 medidos são continuamente armazenados na memória 18 e em um tempo posterior, assim, ficam "sinais previamente armazenados". Assim, os sinais adquiridos 10 podem ser usados durante a derivação da pontuação de fadiga 100 como sinais vivos no tempo atual e como pontos de dados históricos nas derivações de pontuação de fadiga futuras.

[0059] Outros segundos sensores 21 podem estar presentes também para monitorar pelo menos parte de uma área de atividade do operador 1, por exemplo, parte ou toda a cabine do operador. O sensor pode ser, novamente, um sensor óptico, por exemplo, um sensor de IR ou uma terceira câmera 21. Qualquer foto ou uma sequência de fotos tiradas por tal sensor 21 pode ser fornecida para a unidade de controle 14 que pode, então, por meio de um módulo de avaliação, interpretar a foto/sequência de fotos para estimar uma reação do operador 1 em resposta, por exemplo, a uma advertência de colisão do sistema de prevenção de colisão 12. As informações extraídas de tais dados, por meio da unidade de controle 14, podem, por exemplo, ser tais que o operador 1 não alterou a posição em resposta a uma advertência de colisão. Em uma outra modalidade, o sensor 21 também pode ser um sensor de medição de tempo de funcionamento 21 para monitorar um determinado espaço na cabine do operador, cujo espaço é considerado para ser obtido pelo operador 1 no caso de uma advertência de colisão, por exemplo, o espaço em frente a um monitor de exibição específico do sistema de prevenção de colisão, o espaço em frente a um botão de emergência, o espaço em frente aos elementos de controle ou semelhantes. No caso de ser detectado pela unidade de controle 14 que alguém entra em seu espaço em resposta à advertência de colisão, esse evento pode ser classificado como uma reação adequada do operador que promove a vigilância do operador 1, levando assim a uma pontuação de fadiga inferior 100.

[0060] Em uma abordagem ainda mais sofisticada, um sensor 21 pode ser disposto e pode ser capaz de identificar uma face do operador. Então, o sistema visa identificar se um operador olha - por exemplo, em resposta a uma advertência de colisão - para a direção certa (direção de visualização). Novamente, a direção certa pode ser uma direção no sentido, por exemplo, de um monitor de exibição que é fornecido para transmitir fotos de uma câmera que filma o lado de fora do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7, e fila, especificamente, uma cena da colisão impedida. Por exemplo, uma ou mais câmeras podem ser encaixadas no lado de fora do objeto móvel em diferentes localizações a fim de explorar todo espaço ao redor do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7. No caso de uma advertência de colisão, pode ser preferencial que a câmera seja selecionada para exibir suas fotos no monitor de exibição na cabine do operador que é direcionada na área a partir de onde o objeto se aproxima. A unidade de controle 14 também pode compreender um módulo de reconhecimento facial que, em particular, pode ser um pedaço de software para extrair informações faciais de uma foto tirada por uma câmera convencional 21 ou uma câmera 21 que opera no espectro de luz infravermelha, por exemplo. O monitor de exibição do sistema de prevenção de colisão não precisa exibir necessariamente uma cena do lado de fora do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7, mas pode exibir, por exemplo, regras de comportamento para o operador 1 ligar com a colisão impedida ou quaisquer outras informações relevantes para o operador 1, por exemplo, mais informações sobre a colisão impedida, mais informações que resolvem a colisão impedida, etc. Nesse sentido, o monitor de exibição pode conter uma ou mais telas, ou, em outra modalidade, contém um ou mais sinais de luz, LEDs, etc. (não mostrados).

[0061] Opcionalmente, por exemplo, também a pressão sanguínea e uma frequência de pulso do operador 1 podem ser medidas por um sensor adicional 21 (não mostrado na Figura 2).

[0062] Ademais, cada operador 1 é equipado com um distintivo habilitado para RFID personalizado (não mostrado na Figura 2) que troca um sinal de identificação de operador 70 com um transceptor RFID 72 no dispositivo de detecção de sonolência 200. Assim, o operador 1 pode ser unicamente identificado.

[0063] Os sinais de operador medidos 20 também são armazenados na memória 18 do dispositivo de detecção de sonolência e se tornam mais tarde "sinais previamente armazenados". Assim, os sinais adquiridos 20 podem ser usados durante a derivação da pontuação de fadiga 100 no tempo atual e no futuro.

[0064] O instante do dia atual 50 é determinado a partir de um relógio controlado por rádio 51 e usado pela unidade de controle 14 como parâmetro de entrada para um modelo de fadiga personalizado para derivar a pontuação de fadiga do operador 100.

[0065] Os sinais de navegação 30 de um receptor de GNSS 31 (isto é, um terceiro sensor 31 que é independente de um GNSS do sistema de prevenção de colisão para a operação à prova de falhas) são indicativos da respectiva posição e velocidade atuais do objeto móvel e são usados na etapa de derivar a pontuação de fadiga do operador 100. Embora não mostrado no presente, também seria possível receber a posição e velocidade atuais do objeto móvel diretamente do próprio sistema de prevenção de colisão do veículo 12, 12b.

[0066] Como um exemplo específico, o cenário da velocidade de um objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7 na mina de superfície 999 que excede um limite (ou excede um limite por um determinado período de tempo) pode apontar em direção a um operador sonolento e, então, em direção a uma pontuação de fadiga mais elevada 100 para o operador 1. O mesmo pode ser verdadeiro para um operador 1 que vai em uma determinada velocidade, por exemplo, por um determinado período de tempo, que é muito devagar e, em particular, mais baixa do que um limite, cujo limite, de preferência, denota uma velocidade baixa incomum para uma determinada situação ou para uma determinada posição do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7. A situação e/ou a posição do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7 pode, então, ser levada em consideração na derivação da pontuação de fadiga 100, por exemplo, para determinar o valor dos limites de velocidade. O mesmo pode ser verdadeiro para um operador 1 que mostra o comportamento de aceleração não típico. Por exemplo, as manobras de frenagem repentinas podem apontar para um condutor sonolento 1 e, então, levar a uma pontuação de fadiga mais elevada 100. Isso é, por um lado, mensurável por meio do sensor de posição do pedal de freio 11 e, por outro lado, por meio da velocidade do objeto móvel através do sinal de navegação relacionado à velocidade 30. Os sinais correspondentes 10 e 30 são, então, combinados. Por isso, a aceleração derivada das medições de posição e/ou velocidade podem servir como um indicador para um operador sonolento 1, especificamente quando a aceleração positiva está abaixo de um primeiro limite, ou quando excede um segundo limite; ou, quando a aceleração negativa está abaixo de um primeiro limite ou excede um segundo limite, que também pode dar dicas para as atividades de frenagem incomuns.

[0067] Além disso, um quarto sensor 41 mede um nível leve circundante e a temperatura do ar como sinais ambientes 40. Esses sinais ambientes 40 são usados na etapa descrita abaixo de derivar a pontuação de fadiga 100 para o operador 1. Como um exemplo, a luz baixa combinada com as condições de temperatura alta aumenta a probabilidade para uma pontuação de fadiga mais elevada 100.

[0068] Como um sinal de entrada adicional, um transceptor 17 com uma interface de cabo 17a é adaptado para receber sinais de prevenção de colisão 60 do próprio objeto (por meio da interface de cabo 17a) e os sistemas de prevenção de colisão remotos 12 (por meio do transceptor sem fio 17) sistemas de prevenção de colisão 12 dos objetos fixos e móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6, 7 e 9. Também seria possível receber os sinais de prevenção de colisão 60 somente do próprio sistema de prevenção de colisão do objeto 12 por meio da interface de cabo 17a (assim, desviando do transceptor 17) quando esse sistema de prevenção de colisão 12 estiver ciente de todos os dados de prevenção de colisão relevantes, isto é, os próprios dados de prevenção de colisão e dados de prevenção de colisão remotos dos sistemas de prevenção de colisão remotos 12 (não mostrados).

[0069] Especificamente, no presente, as distâncias entre dois objetos 4a, 4b, 4c, 5, 6, 7 e 9 assim como as advertências de colisões emitidas dos sistemas de prevenção de colisão 12, 12b dos respectivos objetos 4a, 4b, 4c, 5, 6, 7 e 9 são recebidos pelo transceptor 12 ou pela interface de cabo 17a e usados para derivar a pontuação de fadiga 100.

[0070] Foi concluído pelo depositante, que ou valores ou dados de distância derivados da mesma podem representar um indicador da sonolência, ou, inversamente, da vigilância do operador 1. Por exemplo, em um cenário de veículos que são conduzidos em uma fileira, se uma distância do veículo que contém o dispositivo de detecção de sonolência 200 até um veículo precedente for muito baixo, isto é, a distância é identificada para estar abaixo de um limite inferior, uma conclusão pode ser que esse tipo de manuseio do veículo pode resultar de um operador sonolento ou com fadiga 1. O mesmo pode ser verdadeiro no caso de a distância até o outro objeto se tornar muito grande, isto é, está acima de um limite superior, o que pode indicar que o operador 1 não está alerta o bastante. Em geral, o limite inferior é, de preferência, menor do que o limite superior. É enfatizado que não é necessariamente exigido implantar ambos os critérios. Sujeita à configuração do dispositivo de detecção de sonolência 200, por exemplo, a distância pode ser apenas comparada a um único limite.

[0071] Também, uma taxa de advertências de colisão recebida como sinal de prevenção de colisão 60 dos sistemas de prevenção de colisão 12 pode ser um indicador para um estado de sonolência do operador 1. Quanto mais advertências de colisão forem geradas em um período de tempo específico a partir de um determinado sistema de prevenção de colisão 12, 12b, mais sonolento o respectivo operador 1 parece estar levando, assim, a uma pontuação de fadiga mais elevada 100.

[0072] Também é possível obter uma reação do operador 1 em resposta a uma advertência de colisão recebida dos sistemas de prevenção de colisão 12, 12b como um indicador para o estado de sonolência e, então, para a pontuação de fadiga 100 do operador 1. Em suma, tal advertência de colisão de preferência inclui uma advertência visual ou audível para o operador 1, em que a unidade de saída para tal advertência do sistema de prevenção de colisão 12 pode ser um ou mais de um visor ou um alto falante, de preferência, disposto na área de atividade do operador 1 que pode ser, de preferência, uma cabine do operador. Então, uma reação do operador 1 em resposta à advertência de colisão é monitorada por meio das câmeras 21 por meio dos sinais de operador 20. Isso também pode inclui identificar que nenhum evento ocorre que possa ser tomado como uma reação do operador 1. No caso de o operador 1 estar sonolento ou até mesmo dormindo, ele pode ignorar completamente a advertência de colisão do sistema de prevenção de colisão 12, 12b como a ausência de uma reação pode ser obtida como um forte indicador para um operador sonolento ou com fadiga 1 e, então, levar a um a pontuação de fadiga 100 um tanto alta, por exemplo, 98 de 100. A unidade de controle 14 pode detectar automaticamente tais reações. O sensor de ângulo de volante de direção 11 e/ou o sensor de pedal de freio 11 também pode contribuir. Como um exemplo, qualquer deflexão rápida do volante de direção em resposta à advertência de colisão pode indicar que um operador sonolento 1 assustado pela advertência de colisão, especificamente quando as informações adicionais forem colocadas em contexto, por exemplo, quando a deflexão abrupta do volante de direção levar o veículo para uma direção no sentido do outro objeto e não em direção oposta. Nenhuma deflexão ou pouquíssima deflexão do volante de direção também pode indicar um operador sonolento 1 em vista de uma colisão imitente em que uma orientação em uma determinada direção poderia ter sido razoavelmente esperada. Qualquer frenagem rápida em resposta à advertência de colisão pode indicar um operador sonolento 1 que se assusta com a advertência de colisão. A ausência de quantidade de frenagem, quantidade de frenagem tardia ou pequeniníssima pode ser interpretada como o operador 1 que está sonolento o bastante para não reagir à advertência de colisão suficientemente, em especial, quando em vista do cenário de colisão, uma frenagem aguda poderia ter sido razoavelmente esperada.

[0073] O transceptor sem fio 17 também serve para uma outra finalidade: Além de receber os sinais de prevenção de colisão 60 dos sistemas de prevenção de colisão vizinhos 12, 12b, também os sinais genéricos 80, isto é, um modelo de fadiga personalizado que é indicativo de quão cansado está um operador específico 1 está em dependência da situação atual e um histórico do operador (que compreende, por exemplo, um número de alarmes de fadiga passados para o operador específico) são carregados/recebidos de um banco de dados que é remotamente localizado no edifício 9. Carregando-se os sinais genéricos 80 de um banco de dados remoto, mais informações personalizadas para o operador 1 do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7 são levadas em consideração para derivar sua pontuação de fadiga 100.

[0074] O carregamento é alcançado por meio de uma conexão de dados entre o transceptor 17 e o transceptor 17’ do dispositivo de detecção de sonolência 200’ no edifício 9 que é, em princípio, muito semelhante ao dispositivo de detecção de sonolência 200 discutido no presente, exceto que os primeiros sensores 11 não são um sensor de pedal de freio ou um sensor de ângulo de volante de direção, mas um sensor de monitoramento de teclado e mouse de computador que mede os toques no teclado e os movimentos do mouse do supervisor de turno 1. Ademais, o dispositivo de detecção de sonolência 200’ age como uma estação base para todos os dispositivos de detecção de sonolência 200 fixado aos objetos móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7. Assim, o supervisor de turno 1 no edifício 9 é capaz de monitorar as pontuações de fadiga 100 dos operadores 1 nos objetos móveis 4a, 4b, 4c, 5, 6 e 7.

[0075] Os então carregados sinais genéricos 80 são então armazenados na memória 18 do dispositivo de detecção de sonolência 200 e se tornam mais tarde "sinais previamente armazenados". Assim, os sinais genéricos 80 podem ser usados durante a derivação da pontuação de fadiga 100 no tempo atual e no futuro.

[0076] Com o uso do sinal de controle de máquina 10 e dos sinais de operador 20 atuais e previamente armazenados, dois sinais derivados adicionais 90, isto é, um sinal de entropia de direção e um sinal de PERCLOS são derivados pela unidade de controle 14. Além desses sinais derivados 90, os níveis de confidência 110 indicativos de uma exatidão e uma validade dos sinais derivados subjacentes 90 são computados. Se o nível de confidência 110 de um sinal derivado cair abaixo de um limite, o dispositivo de detecção de sonolência 200 tenta remover os valores atípicos dos sinais subjacentes com base nos métodos estatísticos. Dependendo dos níveis de confidência 110 para os sinais específicos, os fatores de ponderação w_i com i = 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 (consulte a Figura 3) também são adaptados com os quais os sinais específicos contribuem para a derivação da pontuação de fadiga 100.

[0077] O dispositivo de detecção de sonolência 200 compreendem, adicionalmente, um painel de advertência visual e acústica 201 para emitir um sinal de alarme acústico e visual para o operador 1 quando a pontuação de fadiga derivada 100 aumentar acima de um limite, por exemplo, 50 de 100. Ademais, esse sinal de advertência também é transmitido para o edifício 9 por meio do transceptor 17 de tal modo que as medidas podem ser iniciadas, por exemplo, o supervisor de turno 1 no edifício 9 pode, por meio de rádio de VHF, comunicar uma instrução para o operador 1 para fazer um intervalo. Adicionalmente, ou em vez disso, a pontuação de fadiga 100 pode ser exibida para o operador, por exemplo, por meio de LED com situação codificada por cor, ou como um número que representa um nível de sonolência (0..100). Um operador diligente pode usar suas informações para planejar um intervalo.

[0078] Em outra modalidade, a advertência de sonolência pode ser tomada como um gatilho para solicitar uma entrada ativa do operador 1. Por isso, uma unidade de entrada (não mostrada) pode ser fornecida, por exemplo, na forma de um comutador que também pode ser referido como um interruptor de suporte, que o operador 1 deve pressionar dentro de um dado tempo começando a partir da advertência de sonolência. No caso de a unidade de controle 14 detectar que a unidade de entrada não é operada dentro desse intervalo de tempo, um sinal de emergência pode ser emitido, cujo sinal de emergência é adaptado para engatilhar uma ou mais das atividades a seguir: Reduzir a velocidade do veículo; parar o veículo; gerar uma advertência acústica ou visual.

[0079] Ademais, o dispositivo de detecção de sonolência 200 compreende um interruptor de anulação 202 para desabilitar temporariamente o dispositivo. Para fins de proteção de privacidade, o operador 1 é habilitado para desligar o dispositivo de detecção de sonolência 200. Em uma modalidade, a unidade de entrada pode não desligar apenas eletronicamente o dispositivo de detecção de sonolência 200, como também pode inibir mecanicamente que o dispositivo de detecção de sonolência 200 funcione. Por exemplo, as lentes das câmeras 21 podem ser automaticamente cobertas a fim de se tornarem inoperáveis quando o dispositivo for desligado. Tais meios podem intensificar a credibilidade do operador do local em direção aos operadores 1. No entanto, é preferencial que tal desativação seja registrada na memória 18 e/ou na estação base de tal modo que mais tarde possa ser provado que o dispositivo de detecção de sonolência 200 foi desativado por um determinado período de tempo. Por exemplo, supõe-se que o operador 1 possa desligar o dispositivo de detecção de sonolência 200 durante um intervalo. No entanto, é preferencial que o dispositivo de detecção de sonolência 200 seja ligado novamente de modo automático quando um estado do objeto móvel 4a, 4b, 4c, 5, 6 ou 7 for detectado, que indica uma operação iminente e/ou um movimento do objeto. Em uma outra modalidade, uma alteração na identidade do operador pode causar uma reativação do dispositivo de detecção de sonolência 200.

[0080] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos para combinar uma pluralidade de sinais S_i = 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, fatores de ponderação w_i = w_10, w_20, w_30, w_40, w_50, w_60, w_70, w_80, w_90, e níveis de confidência 110 para derivar uma pontuação de fadiga 100 de acordo com a invenção. Em suma, os diferentes sinais, fatores de ponderação e níveis de confidência são combinados no dispositivo de detecção de sonolência 200, especificamente em sua unidade de controle 14 e a pontuação de fadiga 100 que é indicativa do estado de sonolência atual do operador é derivada.

[0081] O modo mais fácil de combinar os sinais é calcular uma soma ponderada, isto é

sendo que FS é a pontuação de fadiga 100, w_i são os fatores de ponderação como funções dos níveis de confidência 110 e S_i são os sinais.

[0082] A pontuação de fadiga 100, nessa implantação, pode assumir valores entre 0 ("totalmente alerta") e 100 ("dormindo"). Assim, o perigo de acidentes relacionados à fadiga pode ser severamente diminuído.

[0083] É enfatizado que determinadas funções do dispositivo de detecção de sonolência 200 (como, por exemplo, reconhecimento de recurso facial) que são realizados no software ou firmware podem ser executados em processadores separados do dispositivo de detecção de sonolência 200, por exemplo, a unidade de controle 14 e os vários sensores 11, 21, 31, 41. No entanto, em outra modalidade, essas funções podem ser executadas apenas na unidade de controle 14.

Claims

1. Método para derivar uma pontuação de fadiga (100) que é indicativa de um estado de sonolência atual de um operador (1), o método compreendendo as etapas de: medir, por meio de um primeiro sensor (11), pelo menos um sinal de controle de máquina (10) que é indicativo de uma entrada de controle a partir do dito operador (1) para uma máquina, determinar um sinal de identificação de operador (70) para identificar unicamente o dito operador (1) e para levar em consideração as características pessoais do dito operador (1) por meio de um modelo de fadiga personalizado para aprimorar uma precisão da derivação da dita pontuação de fadiga (100), em resposta a ter identificado unicamente o operador (1), carregar de uma memória local e/ou receber por meio de uma ligação sem fio ou com fio de um banco de dados remoto pelo menos um sinal genérico (80) que é indicativo do dito modelo de fadiga personalizado para o dito operador identificado unicamente (1) como identificado pelo dito sinal de identificação de operador (70) , e derivar, com o uso do dito sinal de controle de máquina (10), o dito sinal de identificação de operador (70) e o dito sinal genérico (80) a dita pontuação de fadiga (100), que é indicativa do dito estado de sonolência atual do dito operador (1), caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda as etapas de: medir, por meio de um segundo sensor (21), pelo menos um sinal de operador (20) que é indicativo de um estado fisiológico do dito operador (1), selecionado dentre o grupo de um diâmetro de pupila, uma pressão sanguínea, uma frequência de pulso, uma temperatura corporal, um eletroencefalograma, um nível de condutância da pele, e um nível de glicose no sangue do dito operador (1), e/ou em que o dito pelo menos um sinal de operador (20) é indicativo de um estado comportamental do dito operador (1) selecionado dentre o grupo de: um estado de fechamento da pálpebra, um estado de fechamento da boca, uma direção de visualização, uma orientação de cabeça, uma posição de ponto focal, uma postura corporal, e um nível de distração do dito operador (1), em que o dito sinal de operador (20) é usado para derivar a dita pontuação de fadiga (100) a qual é indicativa do dito estado de sonolência atual do dito operador (1).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito operador (1) é um operador de um objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7), em particular, em uma mina de superfície (1), e em que o dito método compreende uma etapa adicional de: medir, por meio de um terceiro sensor (31), pelo menos um sinal de navegação (30) do dito objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7), cujo sinal de navegação (30) é, em particular, indicativo de pelo menos um dentro o grupo de: uma posição, uma velocidade, uma orientação e uma taxa de guinada do dito objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7), em que o dito pelo menos um sinal de navegação (30) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: medir, por meio de um quarto sensor (41), pelo menos um sinal ambiente (40), que é, em particular, indicativo de pelo menos um dentro o grupo de: um nível leve, um nível de ruído, uma temperatura, e um nível de umidade do ar, em que o dito pelo menos um sinal ambiente (40) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: determinar um instante do dia (50), em que o dito instante do dia (50) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: receber, pelo menos de um receptor (17, 17a), pelo menos um sinal de prevenção de colisão (60) de um sistema de prevenção de colisão (12, 12b), cujo sinal de prevenção de colisão (60) é, em particular, indicativo de pelo menos um dentre o grupo de: uma posição de um objeto fixo ou de um móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7, 9), uma velocidade de um objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7), uma taxa de guinada de um objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7), uma dimensão de um objeto fixo ou um móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7, 9), um tipo de um objeto fixo ou um móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7, 9), uma distância entre um primeiro objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7) em um segundo objeto fixo ou móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7, 9), uma emissão de uma advertência de colisão por meio do dito sistema de prevenção de colisão entre um primeiro objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7) e um segundo objeto fixo ou móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7, 9), e uma ocorrência de uma colisão entre um primeiro objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7) e um segundo objeto fixo ou móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7, 9), em que o dito sinal de prevenção de colisão (60) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de determinar o dito sinal de identificação de operador (70) compreende: um recebimento de uma transmissão sem fio de um distintivo que é personalizado para o dito operador (1), e/ou uma leitura de um distintivo que é personalizado para o dito operador (1) e/ou uma entrada de uma frase de identificação única para o dito operador (1) e/ou um reconhecimento de um recurso fisiológico que é único para o dito operador (1), em particular, um recurso facial ou uma impressão digital.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: carregar ou receber pelo menos um sinal genérico (80) que é, em particular, indicativo de pelo menos um dentre o grupo de um mapa de site estático, uma programação de turno do dito operador (1), uma idade do dito operador (1), um sexo do dito operador (1), um nível de treinamento do dito operador (1), em particular, em um tipo de máquina específico, um nível de produtividade do dito operador (1), um objetivo de produtividade do dito operador (1), um nível de satisfação de produtividade do dito operador (1), um nível de confiança pessoal no dito operador (1), um ritmo circadiano do dito operador (1), um modelo de fadiga, em particular, um modelo de fadiga personalizado para o dito operador (1), um sinal de nível de excitação, e um histórico do operador, em que o dito sinal genérico (80) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito operador (1) é um operador de um objeto móvel (4a, 4b, 4c, 5, 6, 7), em particular, em uma mina de superfície (1), e em que o dito pelo menos um sinal de controle de máquina (10) compreende pelo menos um dentre o grupo de: um ângulo de entrada de direção, uma posição do pedal de freio, uma posição do pedal de gás, um estado de ativação de retardador, um estado de indicador de volta, e um estado de ativação de buzina.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos um primeiro sinal de operador (20) é indicativo de um estado fisiológico do dito operador (1), em que pelo menos um segundo sinal de operador (20) é indicativo de um estado comportamental do dito operador, e em que o dito primeiro e o dito segundo sinal de operadores (20) são usados na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: derivar, com o uso de pelo menos um sinal adquirido (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80), pelo menos um sinal derivado (90), em que o dito sinal derivado (90) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sinal derivado (90) é selecionado a partir do grupo que consiste em: um sinal de PERCLOS, um sinal de entropia de direção, um sinal de taxa de correção de controle de máquina, um sinal de taxa de incidente de prevenção de colisão, um sinal de tempo de reação do operador e um sinal de peculiaridade comportamental.

12. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa de: derivar pelo menos um nível de confidência (110) para um sinal adquirido e/ou derivado (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90), em que o dito nível de confidência (110) é usado na dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100).

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de derivar a dita pontuação de fadiga (100) compreende uma ponderação de pelo menos um sinal adquirido e/ou derivado (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90), em particular, pelo menos dois sinais adquiridos e/ou derivados (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90), em particular, todos os sinais adquiridos e/ou derivados (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90).

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: emitir um sinal de alarme acústico e/ou tátil e/ou visual quando a dita pontuação de fadiga (100) aumenta acima de um limite.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa adicional de: transmitir, por meio de um transmissor, um sinal de advertência, em particular, para uma estação base, quando a dita pontuação de fadiga (100) aumentar acima de um limite.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um sinal adquirido compreende pelo menos um dentre o grupo de: o sinal de controle de máquina (10), o sinal de operador (20), o sinal de identificação de operador (70), um sinal de navegação (30), um sinal ambiente (40), um instante do dia (50), um sinal de prevenção de colisão (60) e o sinal genérico (80).

17. Dispositivo de detecção de sonolência (200) para derivar uma pontuação de fadiga (100) indicativa de um estado de sonolência atual de um operador (1) de uma máquina, o dispositivo compreendendo: um primeiro sensor (11) para medir pelo menos um sinal de controle de máquina (10) que é indicativo de uma entrada de controle máquina a partir do dito operador (1) para a máquina, e uma unidade de controle (14) configurada para realizar as etapas de: medir, por meio de um primeiro sensor (11), pelo menos um sinal de controle de máquina (10) que é indicativo de uma entrada de controle a partir do dito operador (1) para uma máquina, determinar um sinal de identificação de operador (70) para identificar unicamente o dito operador (1) e para levar em consideração as características pessoais do dito operador (1) por meio de um modelo de fadiga personalizado para aprimorar uma precisão da derivação da dita pontuação de fadiga (100), em resposta a ter identificado unicamente o operador (1), carregar de uma memória local e/ou receber por meio de uma ligação sem fio ou com fio de um banco de dados remoto pelo menos um sinal genérico (80) que é indicativo do dito modelo de fadiga personalizado para o dito operador identificado unicamente (1) como identificado pelo dito sinal de identificação de operador (70), derivar, com o uso do dito sinal de controle de máquina (10), o dito sinal de identificação de operador (70) e o dito sinal genérico (80) a dita pontuação de fadiga (100), que é indicativa do dito estado de sonolência atual do dito operador (1), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção de sonolência (200) compreende ainda um segundo sensor (21) para medir pelo menos um sinal de operador (20) que é indicativo de um estado fisiológico e/ou comportamental do dito operador (1), em que a unidade de controle (14) é configurada para realizar as etapas de medir, por meio de um segundo sensor (21), pelo menos um sinal de operador (20) que é indicativo de um estado fisiológico do dito operador (1), selecionado dentre o grupo de um diâmetro de pupila, uma pressão sanguínea, uma frequência de pulso, uma temperatura corporal, um eletroencefalograma, um nível de condutância da pele, e um nível de glicose no sangue do dito operador (1), e/ou em que o dito pelo menos um sinal de operador (20) é indicativo de um estado comportamental do dito operador (1) selecionado dentre o grupo de: um estado de fechamento da pálpebra, um estado de fechamento da boca, uma direção de visualização, uma orientação de cabeça, uma posição de ponto focal, uma postura corporal, e um nível de distração do dito operador (1), em que a unidade de controle (14) é configurada ainda para usar o dito sinal de operador (20) para derivar a dita pontuação de fadiga (100) a qual é indicativa do dito estado de sonolência atual do dito operador (1).

18. Dispositivo de detecção de sonolência, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um interruptor de anulação (8) para desabilitar temporariamente o dispositivo.

19. Dispositivo de detecção de sonolência, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que o segundo sensor (21) compreende uma câmera.