CN102402837A - 疲劳报警设备 - Google Patents

Abstract

一种疲劳报警设备，包括：眼镜式电容传感器(11)、电容测量装置(12)、控制装置(2)、报警装置(3)以及电源(4)；所述眼镜式电容传感器(11)的一极为安装在眼镜架(5)上作为镜片的导电玻璃(111)，并以人的眼睛为另一极，当人的眼睑闭合时，所述电容测量装置(12)检测出眼镜式电容传感器(11)的电容增量并转换成电压、电流或者频率后输入控制装置(2)，所述控制装置(2)对输入信号的变化曲线进行分析以模拟单位时间的眼睑闭合时间，并在眼睑闭合时间占一段时间的百分比大于阀值时驱动所述报警装置(3)报警。本发明的疲劳报警设备结构简单轻便、成本低且报警准确度较高，尤其适合作为疲劳驾驶的报警设备。

Description

疲劳报警设备

技术领域

本发明涉及一种报警设备，特别是涉及一种将测量眼动的PERCLOS，即将眼睑闭合时间占一段时间的百分比作为生理疲劳的测量指标而设计的疲劳报警设备，适用于作为疲劳驾驶、疲劳操作等的报警设备。

背景技术

现有技术中，对驾驶人疲劳状态的检测方法可大致分为基于驾驶人生理信号、基于驾驶人生理反应特征、基于驾驶人操作行为和基于车辆状态信息的检测方法等等。

其中，基于驾驶人生理信号的检测方法对疲劳判断的准确性较高，但生理信号需要采用接触式测量，且对个人依赖程度较大，在实际用于驾驶人疲劳监测时有很多的局限性，因此主要应用在实验阶段，作为实验的对照参数。

基于驾驶人的生理反应特征的检测方法是指利用驾驶人的眼动特性、头部运动特性等推断驾驶人的疲劳状态。其中，驾驶人眼球的运动和眨眼信息被认为是反映疲劳的重要特征，眨眼幅度、眨眼频率和平均闭合时间都可直接用于检测疲劳。目前基于眼动机理研究驾驶疲劳的算法有很多种，广泛采用的算法包括PERCLOS，即将眼睑闭合时间占一段时间的百分比作为生理疲劳的测量指标。基于驾驶人生理反应特征的检测方法一般采用非接触式测量，对疲劳状态的识别精度和实用性上都较好。

美国Attention Technologies公司推出的Driver Fatigue Monitor(DD850)就是一款基于驾驶人生理反应特征的驾驶人疲劳监测预警产品。该产品通过红外摄像头采集驾驶人眼部信息，采用PERCLOS作为疲劳报警指标，可直接安装在仪表盘上。另外国内远驱科技开发的疲劳驾驶预警系统也使用类似原理。但是这类报警产品的缺点是图像识别复杂度高，设备价格高。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种体积小、结构简单轻便、成本低且报警准确度较高的疲劳报警设备。

本发明的技术方案如下：

一种疲劳报警设备，包括：疲劳状态检测装置、与所述疲劳状态检测装置连接的控制装置、与所述控制装置连接的报警装置以及电源；

所述疲劳状态检测装置包括眼镜式电容传感器以及用于测量所述眼镜式电容传感器的电容变化值的电容测量装置；所述眼镜式电容传感器的一极为安装在眼镜架上作为镜片的导电玻璃，并以人的眼睛为另一极，所述电容测量装置与所述导电玻璃连接；

当人的眼睑闭合时，所述眼镜式电容传感器的极间电容发生微小变化，所述电容测量装置检测出这一电容增量并转换成与该电容增量成单值函数关系的电压、电流或者频率后输入所述控制装置，所述控制装置对输入的电压、电流或者频率变化曲线进行分析以模拟单位时间的眼睑闭合时间，并在眼睑闭合时间占一段时间的百分比大于阀值时驱动所述报警装置报警。

所述眼镜式电容传感器、电容测量装置、控制装置和报警装置安装在眼镜架上。

或者，所述电容测量装置、控制装置和报警装置安装在一外挂设备上。

所述电源可以采用可充电锂电池或钮扣电池，或者采用外接电源。

所述报警装置采用蜂鸣器、发光警报器、电警报器、或者上述一种或多种警报装置。

与现有技术相比较，本发明的疲劳报警设备具有以下有益效果：体积小、结构简单轻便、携带方便且成本低，另外，由于采用了PERCLOS作为疲劳报警指标，其报警的准确度较高，不会因经常误报而造成对警报的不敏感反应。

附图说明

图1为本发明的疲劳报警设备的原理方框图。

图2为本发明的疲劳报警设备实施例一的示意图。

图3为本发明的疲劳报警设备实施例二的示意图。

图4为所述控制装置的软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的实施例。

如图1至图3所示，本发明的疲劳报警设备的原理，是通过测量眼动的PERCLOS，即将眼睑闭合时间占一段时间的百分比作为生理疲劳的测量指标，主要由单向连接的疲劳状态检测装置1、控制装置2、报警装置3和电源4组成。本发明的特别之处在于：所述疲劳状态检测装置1包括眼镜式电容传感器11以及用于测量所述眼镜式电容传感器11的电容变化值的电容测量装置12。所述眼镜式电容传感器11就是一个电容，该电容的一极为安装在眼镜架5上作为镜片的导电玻璃111，并以人的眼睛为另一极接地，所述电容测量装置12与所述导电玻璃111连接，当人的眼睑闭合时，极间电容将会发生变化。

由于眼镜式电容传感器11中的电容值以及电容变化值都十分微小，必须借助于所述电容测量装置12检测出这一微小电容增量，并将其转换成与该电容增量成单值函数关系的电压、电流或者频率。常用的电容测量装置有调频电路、运算放大器式电路、二极管双T型交流电桥、脉冲宽度调制电路等，本发明的实施例中采用运算放大器式电路。

所述控制装置2用于检测眼睑闭合导致的电容测量装置的电压、电流或者频率的变化曲线，以模拟单位时间的眼睑闭合时间。当PERCLOS值大于阈值时，该控制装置2驱动报警装置3报警。所述控制装置2可采用单片机，如Microchip的PIC10F220等来实现。

所述报警装置3可采用声、光、电等警报器或者同时采用上述多种警报器。

上述电容测量装置12、控制装置2和报警装置3均为成熟的现有技术，此处不再详述。

所述电源4可采用可充电锂电池或钮扣电池等，也可以采用外接电源，如：通过汽车USB接口供电。

本发明的疲劳报警设备可采用如下实施例：

实施例一、单眼镜式：如图2所示，所述眼镜式电容传感器11、电容测量装置12、控制装置2、报警装置3和电源4均安装在眼镜架5上。所述电容测量装置12采用运算放大器式电路，所述报警装置3采用蜂鸣器，所述电源4采用钮扣电池。

实施例二、眼镜+外挂式：如图3所示，仅眼镜式电容传感器11作为镜片安装在眼镜架5上，而电容测量装置12、控制装置2、报警装置3和电源4等都安装在外挂设备6上，并通过导线7与眼镜式电容传感器11连接。所述电源4可用电池或汽车USB接口供电。

所述控制装置2的软件流程如图4所示，当人的眼睑闭合时，所述眼镜式电容传感器11的极间电容发生微小变化，所述电容测量装置12检测出这一微小的电容增量并转换成与该电容增量成单值函数关系的电压、电流或者频率后输入所述控制装置2，所述控制装置2对输入的电压、电流或者频率变化曲线进行分析以模拟单位时间的眼睑闭合时间，并在PERCLOS值(即眼睑闭合时间占一段时间的百分比)大于设定的阀值时驱动所述报警装置3发出声、光、电等警示信息以唤醒处于疲劳状态的驾驶人或者操作者。

Claims (6)

1.一种疲劳报警设备，包括：疲劳状态检测装置(1)、与所述疲劳状态检测装置(1)连接的控制装置(2)、与所述控制装置(2)连接的报警装置(3)以及电源(4)；其特征在于：

所述疲劳状态检测装置(1)包括眼镜式电容传感器(11)以及用于测量所述眼镜式电容传感器(11)的电容变化值的电容测量装置(12)；所述眼镜式电容传感器(11)的一极为安装在眼镜架(5)上作为镜片的导电玻璃(111)，并以人的眼睛为另一极，所述电容测量装置(12)与所述导电玻璃(111)连接；

当人的眼睑闭合时，所述眼镜式电容传感器(11)的极间电容发生微小变化，所述电容测量装置(12)检测出这一电容增量并转换成与该电容增量成单值函数关系的电压、电流或者频率后输入所述控制装置(2)，所述控制装置(2)对输入的电压、电流或者频率变化曲线进行分析以模拟单位时间的眼睑闭合时间，并在眼睑闭合时间占一段时间的百分比大于阀值时驱动所述报警装置(3)报警。

2.根据权利要求1所述的疲劳报警设备，其特征在于：所述眼镜式电容传感器(11)、电容测量装置(12)、控制装置(2)和报警装置(3)安装在眼镜架(5)上。

3.根据权利要求1所述的疲劳报警设备，其特征在于：所述电容测量装置(12)、控制装置(2)和报警装置(3)安装在一外挂设备(6)上。

4.根据权利要求1、2或3所述的疲劳报警设备，其特征在于：所述电源(4)采用可充电锂电池或钮扣电池。

5.根据权利要求1或3所述的疲劳报警设备，其特征在于：所述电源(4)采用外接电源。

6.根据权利要求1、2或3所述的疲劳报警设备，其特征在于：所述报警装置(3)采用蜂鸣器、发光警报器、电警报器、或者上述一种或多种警报装置。

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