CN206333897U - 一种疲劳监护装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种疲劳监护装置及其控制系统，所述控制系统包括蓝牙模块、语音输出模块、脑电采集模块和主控模块。本实用新型通过脑电采集模块采集人脑的原始脑电波信号；进而主控模块根据接收到的原始脑电波信号通过预先设置的算法计算出疲劳度，将疲劳度与预设的疲劳阀值进行比较，在疲劳度高于疲劳阀值时，通过所述语音输出模块输出警报语音，并通过蓝牙模块发送警报信号给外部终端。这样，通过检测脑电波，避免了外界环境的干扰；通过蓝牙与外部终端通信，在驾驶员疲劳时外部终端能够获知这一信息，提高了安全性。

Description

一种疲劳监护装置及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及监测设备技术领域，特别涉及一种疲劳监护装置及其控制系统。

背景技术

疲劳驾驶，是指驾驶员在行车中，由于驾驶作业使生理上或心理上发生某种变化，而在客观上出现驾驶机能低落的现象。一般指机动车辆驾驶人员每天驾车超过8小时，或者从事其他劳动体力消耗过大或睡眠不足，以致行车中困倦瞌睡、四肢无力，不能及时发现和准确处理路面交通情况的违章行为。

目前已有的疲劳监护装置中，其疲劳检测方式还是以图像、视频处理技术为主，但这种检测方法不仅很容易受环境亮度的影响，而且易受驾驶员头部位置的影响，大大限制了使用的范围，而且，疲劳监护装置往往单独使用，除驾驶员外，其他乘客无法获得驾驶员是否疲劳的信息，不利于疲劳监控。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种疲劳监护装置及其控制系统，通过采集人脑的脑电波信号来判断驾驶员是否疲劳，不受外界环境的影响；通过蓝牙与外部终端通信，便于他人对驾驶员的监控。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种疲劳监护装置的控制系统，包括：

蓝牙模块；

用于输出警报语音的语音输出模块；

用于采集人脑的原始脑电波信号，并将所述原始脑电波信号输出到主控模块的脑电采集模块；

用于根据接收到的原始脑电波信号得到疲劳度，将所述疲劳度与疲劳阀值进行比较，在疲劳度高于疲劳阀值时，通过所述语音输出模块输出警报语音，并通过蓝牙模块发送警报信号给外部终端的主控模块；

所述脑电采集模块、语音输出模块和蓝牙模块均与主控模块连接。

所述的疲劳监护装置的控制系统中，所述控制系统还包括摄像头，所述摄像头与主控模块连接。

所述的疲劳监护装置的控制系统中，所述警报语音为真人语音。

所述的疲劳监护装置的控制系统中，所述控制系统还包括用于给疲劳监护装置供电的供电模块，所述供电模块与主控模块连接。

所述的疲劳监护装置的控制系统中，所述控制系统还包括用于在接收到警报信号后，以声音、振动和/或文字的方式提醒驾驶员其当前处于疲劳状态的外部终端，所述外部终端与蓝牙模块无线连接。

所述的疲劳监护装置的控制系统中，所述脑电采集模块包括TGAT芯片、第一探测金属片、第二探测金属片、第三探测金属片、第一电容和第二电容；所述第一探测金属片的一极连接TGAT芯片的EEG_EL端，所述第一探测金属片的另一极连接TGAT芯片的EEG_SH端；所述第二探测金属片的一极连接TGAT芯片的GND_EL端，所述第二探测金属片的另一极连接TGAT芯片的RF_SH端，所述第三探测金属片的一极连接TGAT芯片的RF_EL端，所述第三探测金属片的另一极连接第二探测金属片的另一极，所述TGAT芯片的P3_VCC端连接供电端、并通过第一电容、第二电容接地，所述TGAT芯片的P3_GND端接地，所述TGAT芯片的TXD端和RXD端连接主控模块。

所述的疲劳监护装置的控制系统中，所述主控模块包括DSP芯片，所述DSP芯片的U2TX/CN18/RF5端、U2RX/CN17/RF4端和AN8/OC1/RB8端连接所述蓝牙模块，所述DSP芯片的EMUC1/SOSCO/T1CK/U1AR/CN0/RC14端连接所述脑电采集模块。

一种疲劳监护装置，包括如上所述的疲劳监护装置的控制系统。

相较于现有技术，本实用新型提供的疲劳监护装置及其控制系统中，所述控制系统包括蓝牙模块、语音输出模块、脑电采集模块和主控模块。本实用新型通过脑电采集模块采集人脑的原始脑电波信号；进而主控模块根据接收到的原始脑电波信号通过预先设置的算法计算出疲劳度，将疲劳度与预设的疲劳阀值进行比较，在疲劳度高于疲劳阀值时，通过所述语音输出模块输出警报语音，并通过蓝牙模块发送警报信号给外部终端。这样，通过检测脑电波，避免了外界环境的干扰；通过蓝牙与外部终端通信，在驾驶员疲劳时外部终端能够获知这一信息，提高了安全性。

附图说明

图1为本实用新型提供的疲劳监护装置的爆炸图。

图2为本实用新型提供的疲劳监护装置的控制系统的结构框图。

图3为本实用新型提供的疲劳监护装置的控制系统中，脑电采集模块的电路图。

图4为本实用新型提供的疲劳监护装置的控制系统中，主控模块的电路图。

图5为本实用新型提供的疲劳监护装置的控制系统中，语音输出模块的电路图。

具体实施方式

本实用新型提供一种疲劳监护装置及其控制系统。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

脑电波是大脑皮层大量神经元的突触后电位总和的结果，脑电波同步节律的形成与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关。人脑中有许多的神经细胞在活动着，而成电器性的变动，也就是说，有电器性的摆动存在，而这种摆动可以呈现在科学仪器上，被人们所检测、分析等处理以获得人体大脑的活动状况。

基于此，本实用新型提出一种疲劳监护装置，请参阅图1，所述疲劳监护装置包括：佩戴时分别置于驾驶员额头前方的外壳10及头部后方的固定部件，所述外壳10呈中空半圆形或n型，其两端内侧分别连接有左侧盖110及右侧盖120；所述固定部件两端分别与所述外壳10两端或所述左侧盖110及右侧盖120连接。

请一并参阅图2，所述疲劳监护装置还包括控制系统，所述控制系统包括脑电采集模块210、主控模块220、蓝牙模块230、外部终端240、供电模块250、语音输出模块260和摄像头270。所述脑电采集模块210、蓝牙模块230、外部终端240、供电模块250、语音输出模块260和摄像头270均连接主控模块220。

所述脑电采集模块210，用于采集人脑的原始脑电波信号，并将所述原始脑电波信号输出到主控模块。具体的，用于通过探测金属片将人脑的原始脑电波信号进行采集，并将原始脑电波信号（时域信号）转换成脑电波信号（频域信号），将所述脑电波信号输出到主控模块220。优选的，所述脑电采集模块210为TGAM（Think Gear Asic Module）模块。

所述脑电波信号包括Delta波、theta波、alpha波、beta波和gamma波。

所述主控模块220，用于根据接收到的原始脑电波信号得到疲劳度，将所述疲劳度与预设的疲劳阀值进行比较，在疲劳度高于预设的疲劳阀值时，通过所述语音输出模块260输出警报语音，并通过蓝牙模块发送警报信号给外部终端。具体的，用于对接收到的脑电波信号按预设算法进行计算，得到反应驾驶员疲劳程度的疲劳度，并实时将所述疲劳度与预设的疲劳阀值进行比较，在所述疲劳值高于预设的疲劳阀值时（此情况认为驾驶员处于疲劳状态），通过所述语音输出模块260输出警报语音，并通过蓝牙模块230发送警报信号给外部终端240。所述主控模块220内置有存储单元，所述存储单元预先存储有用于判断驾驶员疲劳状态的疲劳阀值。

所述外部终端240，用于在接收到警报信号后，以声音、振动和/或文字的方式提醒驾驶员其当前处于疲劳状态的外部终端，所述外部终端与蓝牙模块无线连接。所述外部终端240可以是控制中心、PC机、移动终端（如智能手机）、平板电脑、智能穿戴式设备等。

由此，本实用新型通过检测脑电波，避免了外界环境的干扰；通过语音输出模块260输出警报语音，提醒驾驶员从疲劳驾驶中摆脱出来，通过蓝牙与外部终端通信，在驾驶员疲劳时外部终端能够获知这一信息，提高了安全性。

所述蓝牙模块230包括蓝牙数据发送单元和蓝牙通讯单元，所述蓝牙数据发送单元用于向与外部终端240发送警报信号等，所述蓝牙通讯单元用于在与外部终端240进行配对后，与外部终端240进行语音通讯。通过设置蓝牙模块230将通话功能添加到所述疲劳监护装置，实现了疲劳监护装置的功能多样化，提高了其使用方便性。

所述外壳10中部形成有安装槽，所述安装槽呈矩形，所述摄像头270固定于所述安装槽内，且位于所述外壳10及所述内壳30之间。所述摄像头270主要用于拍摄行车图片或视频，当所述摄像头270拍摄图像或视频后传输至所述主控模块220，所述主控模块220则进行一系列处理后通过蓝牙模块230或设置于所述疲劳监护装置内的其他通信连接件发送至外部终端240。

本实施例中，所述脑电采集模块210、主控模块220、蓝牙模块230、供电模块250和语音输出模块260设置在PCB板40上。

所述语音输出模块260，用于在疲劳度高于疲劳阀值时，输出警报语音。优选的，所述警报语音为真人语音，即，预先将录制的真人语音存储在语音输出模块260内，根据疲劳度的高低来触发不同的真人语音，以提醒驾驶员注意。

请参阅图3，所述脑电采集模210包括TGAT芯片U1、第一探测金属片P3、第二探测金属片P4、第三探测金属片P5、第一电容C1和第二电容C2；所述第一探测金属片P3的一极连接TGAT芯片U1的EEG_EL端，所述第一探测金属片P3的另一极连接TGAT芯片U1的EEG_SH端；所述第二探测金属片P4的一极连接TGAT芯片U1的GND_EL端，所述第二探测金属片P4的另一极连接TGAT芯片U1的RF_SH端，所述第三探测金属片P5的一极连接TGAT芯片U1的RF_EL端，所述第三探测金属片P5的另一极连接第二探测金属片P4的另一极，所述TGAT芯片U1的P3_VCC端连接供电端VCC、并通过第一电容C1、第二电容C2接地，所述TGAT芯片U1的P3_GND端接地，所述TGAT芯片U1的TXD端和RXD端连接主控模块220。采用探测金属片检测，其紧贴驾驶员的头部，相比传统的摄像头监控，不会被外界环境影响，提高了疲劳监护的准确性。

请参阅图4，所述主控模块220包括DSP芯片U2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一电阻R1和晶振T1。所述DSP芯片U2的VDD端连接供电端VCC、并通过第三电容C3、第四电容C4接地；所述DSP芯片U2的EMUC1/SOSCO/T1CK/U1AR/CN0/RC14端连接TGAT芯片U1的TXD端。所述DSP芯片U2的OSC2/CLKO/RC15端连接晶振T1的一端和第五电容C5的一端，所述DSP芯片U2的OSC1/CLKI端连接晶振T1的另一端和第六电容C6的一端，所述DSP芯片U2的VSS端、第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端均接地。所述DSP芯片U2的端通过第一电阻R1连接供电端VCC，所述DSP芯片U2的AVDD端连接供电端VCC、并通过第七电容C7接地，所述DSP芯片U2的AVSS端接地。所述DSP芯片U2的U2TX/CN18/RF5端、U2RX/CN17/RF4端和AN8/OC1/RB8端连接所述蓝牙模块，所述DSP芯片的PGC/EMUC/U1RX/SDI1/SDA/RF2端和PGD/EMUD/U1TX/SDO1/SCL/RF3端连接所述摄像头，所述供电端VCC为供电模块250的输出端，其电压为3.3V。

进一步的，如图5所示，所述语音输出模块260包括第一芯片U3、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和喇叭Q1。所述第一芯片U3的EQI端连接第八电容C8的一端和第二电阻R2的一端，所述第八电容C8的另一端和第二电阻R2的另一端均连接第一芯片U3的EQO端，所述第一芯片U3的VCC端连接供电端VCC、并通过第九电容C9和第十电容C10接地，所述第一芯片U3的SPK-N端通过第三电阻R3连接喇叭Q1，所述第一芯片U3的RESET端通过第十一电容C11接地，所述第一芯片U3的VDD端连接供电端VCC、第四电阻R4的一端和第十二电容C12的一端，所述第四电阻R4的另一端连接第一芯片U3的VPP端，所述第十二电容C12接地，所述第一芯片U3的P04端连接第五电阻R5的一端和DSP芯片U2的SCK1/INT0/RF6端，所述第一芯片U3的P05端连接第六电阻R6的一端和DSP芯片U2的EMUC2/IC1/INT1/RD8端，所述第五电阻R5的另一端和第六电阻R6的另一端连接供电端VCC。所述第一芯片U3为语音芯片（IC），其型号为DH98021。

进一步地，所述外壳10下侧连接有镜片50支架，所述镜片50支架下侧连接有用于防刺激光线的镜片50。所述镜片50支架设有插槽，所述镜片50在需要使用时通过插槽连接于所述镜片50支架，而当需要收起时，则可以迅速拆卸，简单快捷。

所述供电模块250包括电池251，所述电池251优选为可充电电池。所述电池251设置在外壳10与所述左侧盖110或右侧盖120之间；所述PCB板40设置在外壳10与所述右侧盖120或左侧盖110之间。将体积大的部件设置在疲劳监护装置的两侧，不仅美观，而且有利于平衡重量。所述外壳10连接有用于固定所述探测金属片520的内壳30，所述内壳30由塑性材料制作，佩戴时贴附于驾驶员额头。

本实施例中，所述固定部件包括分别插接于所述外壳10两端的左侧固定件130及右侧固定件140，所述左侧固定件130及右侧固定件140的制作材料优选为塑性材料，尤其是软胶，形状优选为不规则带状，故所述左侧固定件130及右侧固定件140优选为软胶带。

另一较佳实施例中，所述固定部件为一两端分别连接于所述外壳10两端的松紧带。

所述探测金属片P3、P4、P5呈图钉型；三个探测金属片间隔设置于所述内壳30背离外壳10一侧，即佩戴时朝向驾驶员额头一侧。

本实用新型所提供的疲劳监护装置，由于采用了外壳10、由塑性材料制作的内壳30、连接于内壳30的探测金属片及安装于外壳10上的PCB板40，实现了通过检测脑电波信号以有效判断驾驶员疲劳状态，解除了以往疲劳检测方式的使用限制性；同时，利用塑性材料的特性保证了驾驶员佩戴所述疲劳监护装置的舒适性；有效的提高了疲劳监护装置的适用范围及舒适性。

进一步地，所述的疲劳监护装置，其中，所述固定部件包括左侧固定件130，所述左侧固定件130可拆卸式连接有右侧固定件140，所述左侧固定件130及右侧固定件140分别与所述外壳10两端连接，或分别与所述左侧盖110及右侧盖120连接。

在此，进一步地将所述固定部件限定为左侧固定件130及右侧固定件140，且优选其二者与所述外壳10两端连接，连接方式为所述左侧固定件130及右侧固定件140分别插接于所述外壳10两端。所述左侧固定件130与所述右侧固定件140之间通过中空的带扣150连接。

所述左侧固定件130及右侧固定件140由塑性材料制作，通过带扣150可随意调节两者所围成空间大小，进一步的提高了适用性。

进一步地，所述的疲劳监护装置，其中，所述PCB板40上侧连接有按键410，所述按键410为机械键或触摸键。

所述按键410设置为一组或两组，与所述PCB板40相适配。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种疲劳监护装置的控制系统，其特征在于，包括：

蓝牙模块；

用于输出警报语音的语音输出模块；

用于采集人脑的原始脑电波信号，并将所述原始脑电波信号输出到主控模块的脑电采集模块；

用于根据接收到的原始脑电波信号得到疲劳度，将所述疲劳度与疲劳阀值进行比较，在疲劳度高于疲劳阀值时，通过所述语音输出模块输出警报语音，并通过蓝牙模块发送警报信号给外部终端的主控模块；

所述脑电采集模块、语音输出模块和蓝牙模块均与主控模块连接；

所述主控模块包括DSP芯片U2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一电阻R1和晶振T1；所述DSP芯片U2的VDD端连接供电端VCC、并通过第三电容C3、第四电容C4接地；所述DSP芯片U2的EMUC1/SOSCO/T1CK/U1AR/CN0/RC14端连接TGAT芯片U1的TXD端；所述DSP芯片U2的OSC2/CLKO/RC15端连接晶振T1的一端和第五电容C5的一端，所述DSP芯片U2的OSC1/CLKI端连接晶振T1的另一端和第六电容C6的一端，所述DSP芯片U2的VSS端、第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的疲劳监护装置的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括摄像头，所述摄像头与主控模块连接。

3.根据权利要求1所述的疲劳监护装置的控制系统，其特征在于，所述警报语音为真人语音。

4.根据权利要求1所述的疲劳监护装置的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于给疲劳监护装置供电的供电模块，所述供电模块与主控模块连接。

5.根据权利要求1所述的疲劳监护装置的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于在接收到警报信号后，以声音、振动和/或文字的方式提醒驾驶员其当前处于疲劳状态的外部终端，所述外部终端与蓝牙模块无线连接。

6.根据权利要求1所述的疲劳监护装置的控制系统，其特征在于，所述脑电采集模块包括TGAT芯片、第一探测金属片、第二探测金属片、第三探测金属片、第一电容和第二电容；所述第一探测金属片的一极连接TGAT芯片的EEG_EL端，所述第一探测金属片的另一极连接TGAT芯片的EEG_SH端；所述第二探测金属片的一极连接TGAT芯片的GND_EL端，所述第二探测金属片的另一极连接TGAT芯片的RF_SH端，所述第三探测金属片的一极连接TGAT芯片的RF_EL端，所述第三探测金属片的另一极连接第二探测金属片的另一极，所述TGAT芯片的P3_VCC端连接供电端、并通过第一电容、第二电容接地，所述TGAT芯片的P3_GND端接地，所述TGAT芯片的TXD端和RXD端连接主控模块。

7.一种疲劳监护装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的疲劳监护装置的控制系统。