CN113274029A - 一种客车驾驶员生命体征信息监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，包括本地检测设备，用于对驾驶员的关键信息进行获取，关键信息包括心跳及脉搏生物电信号；所述本地检测设备还用于在获取到关键信息之后，对其进行处理得到数字信息；并将数字信息传输到远程诊断设备；本发明采用心率采集前端，放置于客车的方向盘套上，当驾驶员驾车时，双手触及方向盘时，即启动采集过程，通过对脉搏信息的分析处理可以获取反映生命体征的指标，可实现对精神疲劳的及健康状态的实时采集，将采集信号上传云平台，运用人工智能技术来综合分析出人体的疲劳反应生理情况的阈值，从而建立一个能够快速判别的疲劳模型，实时评估驾驶员是否处于疲劳驾驶状态并及时采取相应的措施。
Description
技术领域
本发明属于生命体征检测领域，具体是一种客车驾驶员生命体征信息监测系统。
背景技术
随着汽车科技的发展，越来越多的新型电子设备在汽车上得到了广泛的应用。近年来关于城市客车驾驶员在岗位上突发疾病的事件频发，驾驶员因工作环境产生的生理和心理疾病。为了防止驾驶员生理和心理疾病导致的行车安全事故，关注驾驶员身心健康问题已经引起业内人士的高度重视，已有客运企业运用技术手段开展对驾驶员健康的实时监控工作。其基本原理就是基于人体的生命特征参数发生变化时，根据生命体征的数据也会发生变化，通过检测设备对驾驶员生命体征的实时检测，再由智能系统进行分析后，及时采取相应的措施，力图减少或避免引发更大的事故。
为了解决这一问题，现提供一种技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种客车驾驶员生命体征信息监测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，包括
本地检测设备，用于对驾驶员的关键信息进行获取，关键信息包括心跳及脉搏生物电信号；所述本地检测设备还用于在获取到关键信息之后，对其进行处理得到数字信息；并将数字信息传输到远程诊断设备；
远程诊断设备，用于接收本地检测设备检测到的数字信息，该数字信息即为对应的心电数据；并采用基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别分析，最终生成检测结果，并将检测结果传输到客运监控平台；
客运监控平台，用于对属于该客运企业的所有客车运行进行监控，并用于接收远程诊断设备传输的检测结果。
进一步地，本地检测设备包括安装在方向盘或方向盘套上的左手电极和右手电极、前端心电信号采集处理电路、信号调理电路、蓝牙信号发射电路；
左手电极、右手电极与前端心电信号采集处理电路的信号输入端相连接，前端心电信号采集处理电路用于采集驾驶员的心跳信息和体温信息，将心跳信息和体温信息标记为生物电信号，前端心电信号采集处理电路还用于放大左、右手电极采集到的生物电信号，并将其传输到信号调理电路；
信号调理电路用于对前端心电信号采集处理电路的传输的生物电信号上叠加的工频信号进行抑制，将抑制后的生物电信号标记为采样信号，并将采样信号传输到蓝牙信号发射电路；
蓝牙信号发射电路与远程诊断设备通过蓝牙通讯协议连接，蓝牙信号发射电路用于将采样信号传输到远程诊断设备。
进一步地，左手电极、右手电极均采用柔性导电材料组成，左手电极、右手电极分别包裹于放向盘的3点钟与9点钟位置，左手电极、右手电极的长度为20cm。
进一步地，左手电极、右手电极为镶嵌于方向盘的外侧手握位置处的导电电极。
进一步地，本地检测设备采用一个电压为3V纽扣电池为本地检测设备提供工作电源。
进一步地，前端心电信号采集处理电路为一个用于ECG及其他生物电测量应用的集成信号调理模块AD8232，AD8232的信号输入端与左手、右手电极相连接；
信号调理电路具体为微功耗运算放大器组成的一个低频陷波电路。
进一步地，蓝牙信号发射电路为BLE蓝牙模块CC245x，模块内集成有片上系统和蓝牙单元，同时完成信号采样、远程连接与蓝牙数据发送功能。
进一步地，远程诊断设备包括蓝牙接收单元、信号处理单元、网络通讯模块、云服务平台及客运监控平台；
所述蓝牙接收单元接收蓝牙信号发射电路传输的采样信号，并将采样信号传输到信号处理单元进行预处理，之后借助网络通讯模块将采样信号传输到云服务平台，所述云服务平台在接收到该信息后，调用AI云数据库，云服务平台用于结合AI云数据库采用基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别、分析，最终生成检测结果；
所述云服务平台用于将检测结果返回到信号处理单元，由信号处理单元将该驾驶员的检测结果信息上传到客运监控平台。
进一步地，所述蓝牙接收单元为BLE蓝牙接收模块CC245x。
一种客车驾驶员生命体征信息的检测方法，该检测方法具体包括如下步骤：
步骤一：当驾驶员双手分别握住方向盘时，驾驶员的手掌与柔性导电材料相接触，此时，驾驶员的心跳及脉搏产生微弱的生物电信号，在左手电极与右手电极之间形成电回路；
步骤二：并激活蓝牙信号发射电路和蓝牙接收单元，并进行配对，实现双向无线网络连接；
步骤三：驾驶员的心跳及脉搏生物电信号，输入到前端心电信号采集处理电路的输入端，该心跳及脉搏信号被采集；并经过AD8232接收放大之后，通过信号调理电路中的低频陷波电路，对前端输出原始心电信号上叠加的工频信号进行抑制，得到采样信号；
步骤四：放大后的采样信号被蓝牙接收单元采集,得到相应的数字信号,并经过蓝牙将采集到的信息变成无线信号进行发送；
步骤五：放置于车内的BLE蓝牙接收模块，接收到蓝牙发送端的无线信号后，将该信息接收，并将其传送给信号处理单元；
步骤六：信号处理单元为一个独立运行的微处理器，将接收到的无线信号进行整理，并打包后，发送到云服务平台；
步骤七：云服务平台接在接收到该无线信号后，调用AI云数据库，AI云数据库具备深度学习能力，根据接收到的无线信号特性，采用基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别、分析；
步骤八：最终将生成的检测结果返回到信号处理单元，由信号处理单元将该驾驶员的检测结果信息上传到客运监控平台。
本发明的有益效果：
本发明采用了一个心率采集前端，放置于客车的方向盘套上，当驾驶员驾车过程中，双手触及方向盘时，即启动采集过程，通过对脉搏信息的分析处理可以获取反映生命体征的指标，可以对精神疲劳的及健康状态的实时采集，将采集信号上传云平台，运用人工智能技术来综合分析出人体的疲劳反应生理情况的阈值，从而建立一个能够快速判别的疲劳模型，实时评估驾驶员是否处于疲劳驾驶状态并及时采取相应的措施。相对于可穿戴式数据检测设备，不需要驾驶员进行相关操作或设备调节，驾驶员在驾车时按常规方式进行驾车即可。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明本地检测设备的结构框图；
图3为本发明远程诊断设备的结构框图。
具体实施方式
如图1-3所示，一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，
作为本发明的实施例一，包括
本地检测设备，用于对驾驶员的关键信息进行获取，关键信息包括心跳及脉搏生物电信号；所述本地检测设备还用于在获取到关键信息之后，对其进行处理得到数字信息；并将数字信息传输到远程诊断设备；
远程诊断设备，用于接收本地检测设备检测到的数字信息，该数字信息即为对应的心电数据；并采用各种基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别分析，最终生成检测结果，此为现有技术，故此处不做具体赘述；并将检测结果传输到客运监控平台；
客运监控平台，用于对属于该客运企业的所有客车运行进行监控，并用于接收远程诊断设备传输的检测结果，检测结果异常时，系统自动将信息推送给管理人员，便于直观了解；
其中，本地检测设备包括安装在方向盘或方向盘套上的左手电极和右手电极、前端心电信号采集处理电路、信号调理电路、蓝牙信号发射电路；本地检测设备采用一个电压为3V纽扣电池为本地检测设备提供工作电源；
左手电极、右手电极均采用柔性导电材料组成，左手电极、右手电极分别包裹于放向盘的3点钟与9点钟位置，左手电极、右手电极的长度为20cm；左手电极、右手电极也可以采用导电电极镶嵌于方向盘的外侧手握位置处，当驾驶员握住方向盘时，驾驶员的双手与左手电极、右手电极之间形成电回路，此时，驾驶员的心跳及脉搏在左手电极与右手电极之间形成电回路；
左手电极、右手电极与前端心电信号采集处理电路的信号输入端相连接，前端心电信号采集处理电路用于采集驾驶员的心跳信息和体温信息，将心跳信息和体温信息标记为生物电信号，前端心电信号采集处理电路还用于放大左、右手电极采集到的生物电信号，并将其传输到信号调理电路；
前端心电信号采集处理电路为一个用于ECG及其他生物电测量应用的集成信号调理模块AD8232，AD8232的信号输入端与左手、右手电极相连接；
信号调理电路具体为微功耗运算放大器组成的一个低频陷波电路，信号调理电路用于对前端心电信号采集处理电路的传输的生物电信号上叠加的工频信号进行抑制，将抑制后的生物电信号标记为采样信号，并将采样信号传输到蓝牙信号发射电路；
蓝牙信号发射电路为BLE蓝牙模块CC245x，模块内集成有片上系统和蓝牙单元，同时完成信号采样、远程连接与蓝牙数据发送功能，片上系统即为CPU；蓝牙信号发射电路与远程诊断设备通过蓝牙通讯协议连接，蓝牙信号发射电路用于将采样信号传输到远程诊断设备；
其中，远程诊断设备包括蓝牙接收单元、信号处理单元、网络通讯模块、云服务平台及客运监控平台；
所述蓝牙接收单元为BLE蓝牙接收模块CC245x，所述蓝牙接收单元接收蓝牙信号发射电路传输的采样信号，并将采样信号传输到信号处理单元进行预处理，此处预处理指代就是对信号进行采样，然后将采样得到的数据进行封包，最后通过蓝牙将数据发送到网络，CC245X内部自带一个CPU，能自行完成数据采集、数据处理和网络通讯功能；CC245X具体为CC2451；
之后蓝牙接收单元借助网络通讯模块将采样信号传输到云服务平台，所述云服务平台在接收到该信息后，调用AI云数据库，AI云数据库具备深度学习能力，根据接收到的信号特性，采用各种基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别，分析，最终生成检测结果，该心电信号分析方法为现有技术，故此处不进行具体公开，可参见公开号为CN109394205A、CN110269605A的专利，具体公开了详细技术；
所述云服务平台用于将检测结果返回到信号处理单元，由信号处理单元将该驾驶员的检测结果信息上传到客运监控平台。
一种客车驾驶员生命体征信息的检测方法，该检测方法具体包括如下步骤：
步骤一：当驾驶员双手分别握住方向盘3点钟与9点钟位置时，驾驶员的手掌与柔性导电材料相接触，此时，驾驶员的心跳及脉搏产生微弱的生物电信号，在左手电极与右手电极之间形成电回路；
步骤二：并激活蓝牙信号发射电路和蓝牙接收单元，并进行配对，实现双向无线网络连接；
步骤三：驾驶员的心跳及脉搏生物电信号，输入到前端心电信号采集处理电路的输入端，该心跳及脉搏信号被采集；并经过AD8232接收放大之后，通过信号调理电路中的低频陷波电路，对前端输出原始心电信号上叠加的工频信号进行抑制，得到采样信号；
步骤四：放大后的采样信号被蓝牙接收单元采集,得到相应的数字信号,并经过蓝牙将采集到的信息变成无线信号进行发送；
步骤五：放置于车内的BLE蓝牙接收模块，接收到蓝牙发送端的无线信号后，将该信息接收，并将其传送给信号处理单元；
步骤六：信号处理单元为一个独立运行的微处理器，将接收到的无线信号进行整理，并打包后，发送到云服务平台；
步骤七：云服务平台接在接收到该无线信号后，调用AI云数据库，AI云数据库具备深度学习能力，根据接收到的无线信号特性，采用各种基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别、分析；
步骤八：最终将生成的检测结果返回到信号处理单元，由信号处理单元将该驾驶员的检测结果信息上传到客运监控平台。
作为本发明的另一实施例，实施例一中的远程诊断设备可借助智能设备替代，智能设备即为手机或者具备网络通讯功能的其他设备；
通过智能设备的蓝牙模块与本地检测设备相连接，再通过智能设备中的APP软件连接到云服务器和AI去解析库，通过手机蓝牙接收检测信息，并将检测信息实时在手机APP客户端上显示。
本发明采用了一个心率采集前端，放置于客车的方向盘套上，当驾驶员驾车时，双手触及方向盘时，即启动采集过程，通过对脉搏信息的分析处理可以获取反映生命体征的指标，可实现对精神疲劳的及健康状态的实时采集，将采集信号上传云平台，运用人工智能技术来综合分析出人体的疲劳反应生理情况的阈值，从而建立一个能够快速判别的疲劳模型，实时评估驾驶员是否处于疲劳驾驶状态并及时采取相应的措施。相对于可穿戴式数据检测设备，不需要驾驶员进行相关操作或设备调节，驾驶员在驾车时按常规方式进行驾车即可。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，包括
本地检测设备，借助设置在方向盘上的左手电极、右手电极，左手电极、右手电极与前端心电信号采集处理电路的信号输入端相连接，用于对驾驶员的生物电信号进行获取，生物电信号包括心跳及脉搏生物电信号；所述本地检测设备还用于在获取到生物电信号之后，对其进行处理得到采样信号；并将数字信息传输到远程诊断设备；
远程诊断设备，用于接收本地检测设备检测到的采样信号；并采用基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别分析，最终生成检测结果，并将检测结果传输到客运监控平台；
客运监控平台，用于对属于该客运企业的所有客车运行进行监控，并用于接收远程诊断设备传输的检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，本地检测设备包括安装在方向盘或方向盘套上的左手电极和右手电极、前端心电信号采集处理电路、信号调理电路、蓝牙信号发射电路；
左手电极、右手电极与前端心电信号采集处理电路的信号输入端相连接，前端心电信号采集处理电路用于采集驾驶员的心跳信息和体温信息，将心跳信息和体温信息标记为生物电信号，前端心电信号采集处理电路还用于放大左、右手电极采集到的生物电信号，并将其传输到信号调理电路；
信号调理电路用于对前端心电信号采集处理电路的传输的生物电信号上叠加的工频信号进行抑制，将抑制后的生物电信号标记为采样信号，并将采样信号传输到蓝牙信号发射电路；
蓝牙信号发射电路与远程诊断设备通过蓝牙通讯协议连接，蓝牙信号发射电路用于将采样信号传输到远程诊断设备。
3.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，左手电极、右手电极均采用柔性导电材料组成，左手电极、右手电极分别包裹于放向盘的3点钟与9点钟位置，左手电极、右手电极的长度为20cm。
4.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，左手电极、右手电极为镶嵌于方向盘的外侧手握位置处的导电电极。
5.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，本地检测设备采用一个电压为3V纽扣电池为本地检测设备提供工作电源。
6.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，前端心电信号采集处理电路为一个用于ECG及其他生物电测量应用的集成信号调理模块AD8232，AD8232的信号输入端与左手、右手电极相连接；
信号调理电路具体为微功耗运算放大器组成的一个低频陷波电路。
7.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，蓝牙信号发射电路为BLE蓝牙模块CC245x，模块内集成有片上系统和蓝牙单元，同时完成信号采样、远程连接与蓝牙数据发送功能。
8.根据权利要求1或2所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，远程诊断设备包括蓝牙接收单元、信号处理单元、网络通讯模块、云服务平台及客运监控平台；
所述蓝牙接收单元接收蓝牙信号发射电路传输的采样信号，之后借助网络通讯模块将采样信号传输到云服务平台，所述云服务平台在接收到该信息后，调用AI云数据库，云服务平台用于结合AI云数据库采用基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别、分析，最终生成检测结果；
所述云服务平台用于将检测结果返回到信号处理单元，由信号处理单元将该驾驶员的检测结果信息上传到客运监控平台。
9.根据权利要求8所述的一种客车驾驶员生命体征信息监测系统，其特征在于，所述蓝牙接收单元为BLE蓝牙接收模块CC245x。
10.一种客车驾驶员生命体征信息的检测方法，其特征在于，该检测方法具体包括如下步骤：
步骤一：当驾驶员双手分别握住方向盘时，驾驶员的手掌与柔性导电材料相接触，此时，驾驶员的心跳及脉搏产生微弱的生物电信号，在左手电极与右手电极之间形成电回路；
步骤二：并激活蓝牙信号发射电路和蓝牙接收单元，并进行配对，实现双向无线网络连接；
步骤三：驾驶员的心跳及脉搏生物电信号，输入到前端心电信号采集处理电路的输入端，该心跳及脉搏信号被采集；并经过AD8232接收放大之后，通过信号调理电路中的低频陷波电路，对前端输出原始心电信号上叠加的工频信号进行抑制，得到采样信号；
步骤四：放大后的采样信号被蓝牙接收单元采集,得到相应的数字信号,并经过蓝牙将采集到的信息变成无线信号进行发送；
步骤五：放置于车内的BLE蓝牙接收模块，接收到蓝牙发送端的无线信号后，将该信息接收，并将其传送给信号处理单元；
步骤六：信号处理单元为一个独立运行的微处理器，将接收到的无线信号进行整理，并打包后，发送到云服务平台；
步骤七：云服务平台接在接收到该无线信号后，调用AI云数据库，AI云数据库具备深度学习能力，根据接收到的无线信号特性，采用基于深度神经网络的心电信号分析方法对心电数据QRS波群进行分割，噪声识别、分析；
步骤八：最终将生成的检测结果返回到信号处理单元，由信号处理单元将该驾驶员的检测结果信息上传到客运监控平台。
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