CN106781284A - 基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，包括车载子系统和设置在铁路局机务段且与所述车载子系统无线通信的地面监控中心子系统，车载子系统包括信息采集装置、信息分析装置和预警装置，信息采集装置与信息分析装置连接，用于采集疲劳信息并发送给信息分析装置，疲劳信息包括司机面部信息、司机姿势信息和司机生理信息；信息分析装置与预警装置连接，用于根据疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向预警装置发送对应的预警指令并执行预警操作。本发明提供的基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，通过采集多种疲劳信息并进行多信息融合分析，并根据分析结果实现多层级预警操作，具有疲劳检测准确度高的特点。

Description

基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统

技术领域

本发明涉及铁路行车安全技术领域，尤其涉及一种基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统。

背景技术

行车安全是铁路生产中的重中之重，机车司机由于所处环境复杂、长时间驾驶等原因，会出现意力下降、反应迟钝等现象，机车司机疲劳驾驶危及行车安全，有必要对机车司机的驾驶状态进行监测，对疲劳驾驶情况给予预警。

对现有机车司机疲劳驾驶预警设备进行研究，发明人发现现有设备中至少存在如下问题：

现有机车司机疲劳驾驶预警设备主要依靠检测司机眼部特征，根据其眼睛的开合状况进行疲劳驾驶判定。但由于环境、光照以及司机带眼镜等因素的影响，单一检测眼睛特征的系统存在误报和漏报，在识别精度和可靠性等方面有待提高。

现有机车司机疲劳驾驶预警设备大多只有车载部分，在发生疲劳驾驶状况时，只能在机车内进行报警，铁路局机务段无法实时得知司机的驾驶状况，不利于生产管理。

发明内容

本发明提供一种基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，用于解决现有技术中检测司机疲劳的信息较单一的问题。

第一方面，本发明提供一种基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，包括设置在机车驾驶室内的车载子系统和设置在铁路局机务段且与所述车载子系统无线通信的地面监控中心子系统，所述车载子系统包括信息采集装置、信息分析装置和预警装置，其中，

所述信息采集装置与所述信息分析装置连接，用于采集疲劳信息并发送给所述信息分析装置，所述疲劳信息包括司机面部信息、司机姿势信息和司机生理信息；

所述信息分析装置与所述预警装置连接，用于根据所述疲劳信息进行分析，获得疲劳指数，并根据疲劳指数向预警装置发送对应的预警指令；

所述预警装置根据所述预警指令执行预警操作；

所述地面监控中心子系统，用于实时监控司机的疲劳信息、疲劳指数及预警操作

可选地，所述信息采集装置包括疲劳预警摄像头、姿态监控摄像头和智能手环，其中，

疲劳预警摄像头，用于采集司机面部信息并发送给所述信息分析装置；

姿态监控摄像头，用于采集司机姿势信息并发送给所述信息分析装置；

智能手环，用于采集司机生理信息并发送给所述信息分析装置。

可选地，所述疲劳预警摄像头和所述姿态监控摄像头均为红外补光摄像头，通过网线与所述信息分析装置连接。

可选地，所述智能手环采用无线方式与所述信息分析装置连接。

可选地，所述预警装置包括语音报警装置和震动报警装置。

可选地，所述震动报警装置为按摩提醒座椅，通过无线方式与所述信息分析装置连接。

可选地，所述车载子系统还包括存储单元，用于存储所述疲劳信息、疲劳指数及预警操作。

可选地，所述车载子系统还包括无线通信模块，无线通信模块与所述信息分析装置连接，用于将疲劳信息、疲劳指数及预警操作实时传送至所述地面监控中心子系统。

可选地，所述信息分析装置具体用于：

根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向语音报警装置发送对应的预警指令，以使所述语音报警装置发出语音警告；

或，

根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向语音报警装置和智能手环发送对应的预警指令，以使所述语音报警装置发出语音警告，智能手环发生震动；

或，

根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向语音报警装置、智能手环和震动报警装置发送对应的预警指令，以使所述语音报警装置发出语音警告，智能手环和震动报警装置发生震动。

可选地，所述地面监控中心子系统包括疲劳预警系统服务器和疲劳预警系统客户端，其中，

疲劳预警系统服务器，用于存储疲劳信息、疲劳指数及预警操作；

疲劳预警系统客户端，用于实时显示司机的疲劳信息、疲劳指数及预警操作。

由上述技术方案可知，本发明提供的基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，通过采集多种疲劳信息并进行多信息融合分析，并根据分析结果实现多层级预警操作。另外，还可将预警数据信息上报到地面监控中心，具有疲劳检测准确度高，在线监控的特点。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的车载子系统的安装示意图；

图3为本发明一实施例提供的地面监控中心子系统的安装示意图；

图4是本发明一实施例的工作过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明实施例提供一种基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，包括设置在机车驾驶室内的车载子系统和设置在铁路局机务段且与所述车载子系统无线通信的地面监控中心子系统，该车载子系统包括信息采集装置、信息分析装置和预警装置，其中，

所述信息采集装置与所述信息分析装置连接，用于采集疲劳信息并发送给所述信息分析装置，所述疲劳信息包括司机面部信息、司机姿势信息和司机生理信息。在本发明实施例中，所述信息采集装置包括疲劳预警摄像头、姿态监控摄像头和智能手环，其中，

疲劳预警摄像头，用于采集司机面部信息并发送给所述信息分析装置。如图2所示，该疲劳预警摄像头1采用红外补光摄像头，安装于机车驾驶室内司机斜前方的操作台上，且与司机正前方夹角30度，距离1.2米。此时可做到不遮挡司机视线，同时又满足司机面部信息的采集。由于是摄像头采集信息，该司机面部信息以视频形式所存在。该疲劳预警摄像头可通过网线与信息分析装置连接进行通信，走线可紧贴驾驶室内壁。

姿态监控摄像头，用于采集司机姿势信息并发送给所述信息分析装置。如图2所示，该姿态监控摄像头2采用红外补光摄像头，安装于机车驾驶室侧壁上，距驾驶室地面1.5米，且与操作台前沿平行。由于是摄像头采集信息，该司机姿态信息以视频形式所存在。该姿态监控摄像头可通过网线与信息分析装置连接进行通信，走线紧贴驾驶室内壁。

智能手环，用于采集司机生理信息并发送给所述信息分析装置。如图2所示，该智能手环3可佩带于司机的右手上，通过无线方式(如蓝牙4.0)与信息分析装置连接进行通信，可采集司机生理信息(如心跳和手部运动信息)。

所述信息分析装置与所述预警装置连接，用于根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向预警装置发送对应的预警指令。

根据疲劳信息进行分析获得疲劳指数具体包括：

获取司机面部信息，通过图像分析处理技术检测司机面部信息中司机是否闭眼。从而获得司机闭眼持续时长。

获取司机姿势信息，通过图像分析处理技术检测司机姿态信息中司机是否静止不动。从而获取司机静止不动的持续时长。

获取司机生理信息，该司机生理信息包括心率信息和手部是否动作信息。从而获得心率信息的数值或手部静止不动的持续时长。

该疲劳指数可包括疲劳值和疲劳持续时间。

疲劳值采用加权平均法进行计算，分别对司机面部信息、司机姿态信息和司机生理信息设定对应的加权值a1、a2和a3。

若采集到司机面部信息的持续时长为t1。

若采集到司机姿势信息的持续时长为t2。

若采集到心率值处于预设疲劳值范围的持续时长或手部静止不动的持续时长为t3。

则疲劳值为t＝(t1×a1+t2×a2+t3×a3)/3。

如图2所示，该信息分析装置4可采用工业控制计算机，固定于驾驶室空地位置，可通过网线或无线方式与预警装置连接通信。

在本发明实施例中，所述预警装置包括语音预警装置5和震动报警装置6。

该信息分析装置可通过网线与语音预警装置连接通信，向语音预警装置发送预警指令。该语音预警装置可采用动圈式扬声器，安装于驾驶室车顶。语音预警装置接收到预警指令后实现通电鸣铃。

该信息分析装置可通过无线方式(如蓝牙4.0)与震动报警装置连接通信，向震动报警装置发送预警指令。该震动报警装置采用按摩提醒座椅。震动报警装置接收到预警指令后实现座椅通电按摩。

另外，针对震动提醒的涉及，该震动报警装置还可以是智能手环。该智能手环通过无线方式(如蓝牙4.0)与信息分析装置连接通信。智能手环接收到预警指令后实现震动手腕。

在本发明实施例中的预警操作中，可采用多层级报警体系。信息分析装置可采用预设的多信息融合预警模型对采集到的疲劳信息进行综合分析，得到疲劳指数。在本发明实施例中，该疲劳指数可包括疲劳值。

为了更好的实现多层级报警体系，可预先设置疲劳指数与预警操作的对应关系。

如表1为疲劳指数与预警操作的对应关系表。

表1

针对上述表1以具体实例进行解释说明：

当信息分析装置可采用预设的多信息融合预警模型对采集到的疲劳信息进行综合分析，判定机车司机此时处于疲劳驾驶状态，则启动内部计时。若疲劳值达到1分钟，则发出一级疲劳报警，启动扬声器进行鸣铃，以提醒司机注意安全驾驶。在一级疲劳报警状态下，内部继续计时，若疲劳值达到2分钟，则发出二级疲劳报警，启动扬声器进行鸣铃，并启动智能手环开始震动，以提醒司机注意安全驾驶。在二级疲劳驾驶状态下，内部继续计时，若疲劳值达到3分钟，则发出三级疲劳报警，启动扬声器进行鸣铃，启动智能手环开始震动，启动按摩提醒座椅开始按摩，以提醒司机注意安全驾驶。在本实例中，只进行了三级报警，但不局限于此，可根据具体情况具体设置。

在各级疲劳报警状态中，若司机回复正常驾驶状态，则接触相应疲劳报警。

在本发明实施例中，所述车载子系统还包括存储单元7，该存储单元可采用U盘，用于存储疲劳信息、疲劳指数和预警操作等数据信息。

在本发明实施例中，所述车载子系统还包括无线通信模块，无线通信模块可以是支持3G或4G通信的无线上网卡，与所述信息分析装置连接，用于将疲劳信息、疲劳指数及预警操作实时传送至地面监控中心子系统。

另外，所述车载子系统还包括无线通信模块8，无线通信模块与所述信息分析装置连接，用于将疲劳信息、疲劳指数及预警操作实时传送至所述地面监控中心子系统。所述地面监控中心子系统实时监控司机的疲劳信息、疲劳指数及预警操作。

所述地面监控中心子系统包括疲劳预警系统服务器9和疲劳预警系统客户端10，其中，

疲劳预警系统服务器，用于存储疲劳信息、疲劳指数及预警操作；

疲劳预警系统客户端，用于实时显示司机的疲劳信息、疲劳指数及预警操作。

本发明实施例提供的基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，通过采集多种疲劳信息并进行多信息融合分析，并根据分析结果实现多层级预警操作。另外，还可将预警数据信息上报到地面监控中心，具有疲劳检测准确度高，在线监控的特点。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于多信息融合的机车司机疲劳驾驶预警系统，其特征在于，包括设置在机车驾驶室内的车载子系统和设置在铁路局机务段且与所述车载子系统无线通信的地面监控中心子系统，所述车载子系统包括信息采集装置、信息分析装置和预警装置，其中，

所述信息采集装置与所述信息分析装置连接，用于采集疲劳信息并发送给所述信息分析装置，所述疲劳信息包括司机面部信息、司机姿势信息和司机生理信息；

所述信息分析装置与所述预警装置连接，用于根据所述疲劳信息进行分析，获得疲劳指数，并根据疲劳指数向预警装置发送对应的预警指令；

所述预警装置根据所述预警指令执行预警操作；

所述地面监控中心子系统，用于实时监控司机的疲劳信息、疲劳指数及预警操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息采集装置包括疲劳预警摄像头、姿态监控摄像头和智能手环，其中，

疲劳预警摄像头，用于采集司机面部信息并发送给所述信息分析装置；

姿态监控摄像头，用于采集司机姿势信息并发送给所述信息分析装置；

智能手环，用于采集司机生理信息并发送给所述信息分析装置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述疲劳预警摄像头和所述姿态监控摄像头均为红外补光摄像头，通过网线与所述信息分析装置连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述智能手环采用无线方式与所述信息分析装置连接。

5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述预警装置包括语音报警装置和震动报警装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述震动报警装置为按摩提醒座椅，通过无线方式与所述信息分析装置连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载子系统还包括存储单元，用于存储疲劳信息、疲劳指数及预警操作。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车载子系统还包括无线通信模块，无线通信模块与所述信息分析装置连接，用于将疲劳信息、疲劳指数及预警操作实时传送至所述地面监控中心子系统。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信息分析装置具体用于：

根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向语音报警装置发送对应的预警指令，以使所述语音报警装置发出语音警告；

或，

根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向语音报警装置和智能手环发送对应的预警指令，以使所述语音报警装置发出语音警告，智能手环发生震动；

或，

根据所述疲劳信息进行分析获得疲劳指数，并根据疲劳指数向语音报警装置、智能手环和震动报警装置发送对应的预警指令，以使所述语音报警装置发出语音警告，智能手环和震动报警装置发生震动。

10.根据权利要求1或8所述的系统，其特征在于，所述地面监控中心子系统包括疲劳预警系统服务器和疲劳预警系统客户端，其中，

疲劳预警系统服务器，用于存储疲劳信息、疲劳指数及预警操作；

疲劳预警系统客户端，用于实时显示司机的疲劳信息、疲劳指数及预警操作。