RU2376159C1 - Telemetry system to control locomotive operator "be-awake" state - Google Patents
Telemetry system to control locomotive operator "be-awake" state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2376159C1 RU2376159C1 RU2008139251/11A RU2008139251A RU2376159C1 RU 2376159 C1 RU2376159 C1 RU 2376159C1 RU 2008139251/11 A RU2008139251/11 A RU 2008139251/11A RU 2008139251 A RU2008139251 A RU 2008139251A RU 2376159 C1 RU2376159 C1 RU 2376159C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- locomotive
- driver
- skin
- sensors
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к диагностике психофизиологического состояния человека в процессе профессиональной деятельности и может быть использовано в системах автоматического контроля состояния машинистов железнодорожных транспортных средств.The invention relates to the diagnosis of the psychophysiological state of a person in the process of professional activity and can be used in automatic control systems for the condition of railway vehicle drivers.
Одним из наиболее информативных критериев перехода в состояние потери работоспособности водителя - засыпания - является изменение кожно-гальванической реакции (RU 2107460, НЕЙРОКОМ, 27.03.1998; US 6167299, Galchenkov et al., NEUROCOM, 26.12.2000; EP 0925758B1, Galchenkov et al., NEUROCOM, 14.01.2004). Устройство содержит электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигнала в полосе фазической составляющей электродермальной активности, средства для детектирования импульсов фазической составляющей, блок регистрации.One of the most informative criteria for transitioning to a state of driver’s loss of health - falling asleep - is a change in the skin-galvanic reaction (RU 2107460, NEUROKOM, 03/27/1998; US 6167299, Galchenkov et al., NEUROCOM, 12/26/2000; EP 0925758B1, Galchenkov et al ., NEUROCOM, 01/14/2004). The device contains electrodes with their mounting means connected to the input device, means for suppressing impulse noise, means for isolating a signal in the phase band of the electrodermal activity, means for detecting pulses of the phase component, a registration unit.
Технические аспекты реализации устройства на транспорте - обеспечение устойчивой телеметрии и поддержание бодрствования без создания дополнительных неудобств водителю - приведены в описаниях телеметрических систем контроля бодрствования водителя транспортного средства (RU 2200095, 09.08.2001; RU 2251156, 27.04.2005 - НЕЙРОКОМ). Так, система по патенту RU 2251156 включает телеметрический датчик, блоки приема, обработки сигнала и управления, блок индикации, включающий блок управления индикацией, к выходам которого подключены блок звуковой сигнализации и индикаторы уровня бодрствования.The technical aspects of the implementation of the device in transport - ensuring stable telemetry and maintaining wakefulness without creating additional inconvenience to the driver - are given in the descriptions of telemetric systems for monitoring the wakefulness of the driver of a vehicle (RU 2200095, 08/09/2001; RU 2251156, 27.04.2005 - NEUROKOM). So, the system according to patent RU 2251156 includes a telemetry sensor, reception, signal processing and control units, an indication unit including an indication control unit, to the outputs of which an audible alarm unit and wake level indicators are connected.
Наиболее близким аналогом патентуемой системы является телеметрическая система контроля работоспособности оператора по патенту RU 2282543, НЕЙРОКОМ, 27.08.2006. Система содержит связанные по радиоканалу приемник и два телеметрических датчика, а также блок цифровой обработки сигналов и управления, связанный с блоком индикации. Каждый датчик имеет электроды для обеспечения электрического контакта с кожей водителя, подключенные к аналого-цифровому преобразователю, выход которого подключен к передатчику с антенной. Один из датчиков выполнен с возможностью установки на запястье, а другой - на пальце руки водителя. Передатчики обоих телеметрических датчиков и приемник выполнены с возможностью передачи и приема индивидуальных сигналов от каждого из телеметрических датчиков. Блок цифровой обработки сигналов и управления выполнен с возможностью суммирования сигналов от обоих датчиков в режиме реального времени и вычисления на основе этой информации величины уровня бодрствования (УБ) машиниста.The closest analogue of the patented system is the telemetric operator health monitoring system according to patent RU 2282543, NEUROKOM, 08.27.2006. The system comprises a radio-coupled receiver and two telemetry sensors, as well as a digital signal processing and control unit, coupled to an indication unit. Each sensor has electrodes to ensure electrical contact with the skin of the driver, connected to an analog-to-digital converter, the output of which is connected to a transmitter with an antenna. One of the sensors is designed to be mounted on the wrist, and the other on the driver’s finger. The transmitters of both telemetry sensors and the receiver are configured to transmit and receive individual signals from each of the telemetry sensors. The digital signal processing and control unit is configured to sum the signals from both sensors in real time and calculate, based on this information, the wakefulness level (UB) of the driver.
Однако анализ показывает, что надежность системы недостаточна при реализации схемы с единственным блоком цифровой обработки сигналов, поскольку возможны ситуации, когда возникает необнаруживаемый опасный отказ системы в результате неправильной работы блока цифровой обработки сигналов. Иными словами, при исправной системе измерения и телеметрического приема информации от датчиков сбой в блоке цифровой обработки сигналов и вычисления показателей работоспособности может привести к отсутствию сигнала тревоги даже в случае засыпания машиниста.However, the analysis shows that the reliability of the system is insufficient when implementing a circuit with a single digital signal processing unit, since there may be situations when an undetectable dangerous system failure occurs as a result of improper operation of the digital signal processing unit. In other words, with a working system for measuring and telemetry receiving information from sensors, a failure in the digital signal processing and calculation of health indicators can lead to the absence of an alarm signal even if the driver falls asleep.
Особенно это драматично для железнодорожного транспорта, поскольку размер ущерба в случае железнодорожных катастроф очень велик.This is especially dramatic for rail transport, since the amount of damage in the event of railway disasters is very large.
Патентуемая телеметрическая система контроля бодрствования машиниста локомотива содержит:The patented telemetry system for monitoring the wakefulness of a locomotive driver contains:
комплект 1 телеметрических датчиков для установки на запястье и на пальце машиниста для регистрации изменения электрического сопротивления кожи,a set of 1 telemetric sensors for installation on the wrist and on the finger of the driver to record changes in the electrical resistance of the skin,
блок 2 связи для приема радиосигналов от телеметрических датчиков 10, 12 и обмена служебной информацией с этими датчиками, включает связанные между собой приемопередатчик 22, блок 23 управления сигналами, блок 24 световой и звуковой индикации,communication unit 2 for receiving radio signals from
блок 3 цифровой обработки сигналов и управления и блок 4 обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива, связанные через интерфейсы 25, 26, 31, 41 с упомянутым блоком 2 связи,unit 3 for digital signal processing and control and unit 4 for processing external signals and communication with a computer system of a locomotive connected via interfaces 25, 26, 31, 41 to said communication unit 2,
блок 3 цифровой обработки сигналов и управления включает два идентичных блока 32 и 33 цифровой обработки информации, выполненные с возможностью взаимного обмена информацией (321), кнопку 34 подтверждения бодрствования, блок 35 сравнения, выход которого соединен с блоком 36 формирования выходного сигнала, являющимся выходом системы, а входы блока 35 сравнения соединены с выходами блоков 32 и 33 цифровой обработки информации, входы и один из выходов (331) которых (32, 33) соединены с интерфейсом 31 и кнопкой 34 подтверждения бодрствования,the digital signal processing and control unit 3 includes two identical digital information processing units 32 and 33, configured to exchange information (321), a
блок 4 обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива содержит блок 42 первичной обработки информации, имеющий группу входов 43 для подключения к соответствующим электрическим цепям локомотива, и разъем 44 для подключения к внутреннему интерфейсу локомотива.the external signal processing and communication unit 4 of the locomotive computer system comprises a primary information processing unit 42 having a group of inputs 43 for connecting to the corresponding electric circuits of the locomotive, and a connector 44 for connecting to the internal interface of the locomotive.
Система может характеризоваться тем, что телеметрический датчик содержит два электрода 101, 102 для обеспечения электрического контакта с кожным покровом руки машиниста, подключенные к входу аналого-цифрового преобразователя 103, выход которого соединен с входом приемопередатчика 104 и антенной.The system may be characterized in that the telemetry sensor contains two
Система может характеризоваться и тем, что один телеметрический датчик выполнен в форме браслета по типу наручных часов, а другой - в форме перстня, на поверхности которых, обращенных к телу водителя, размещены электроды.The system can be characterized by the fact that one telemetric sensor is made in the form of a bracelet by the type of wristwatch, and the other is in the form of a ring, on the surface of which, facing the driver’s body, electrodes are placed.
Система может характеризоваться также тем, что телеметрические датчики установлены в перчатке и скреплены с ней.The system can also be characterized by the fact that telemetric sensors are mounted in a glove and fastened with it.
Система может характеризоваться и тем, что блок цифровой обработки информации выполнен с возможностью фиксации импульсов электрического тока в полосе частот фазической составляющей электродермальной активности, анализа формы каждого импульса в последовательности импульсов в упомянутой полосе частот, выделения импульсов КГР на основе соответствия их формы установленным критериям.The system can also be characterized by the fact that the digital information processing unit is capable of fixing electric current pulses in the frequency band of the phase component of electrodermal activity, analyzing the shape of each pulse in a sequence of pulses in the mentioned frequency band, and extracting RHC pulses based on the correspondence of their shape to the established criteria.
Система может характеризоваться также тем, что контроль бодрствования машиниста осуществляется по параметрам следования импульсов кожно-гальванической реакции, при этом блоки 32 и 33 цифровой обработки информации выполнены с возможностью измерения величины интервалов времени между моментами появления импульсов кожно-гальванической реакции и вычисления текущего значения уровня бодрствования по формулеThe system can also be characterized by the fact that the driver’s wakefulness control is carried out according to the parameters of the following pulses of the skin-galvanic reaction, while the digital information processing units 32 and 33 are configured to measure the time intervals between the moments of the appearance of the skin-galvanic reaction pulses and calculate the current value of the wakefulness level according to the formula
УБ=1,66·(60-Dt) (%), при Dt<60; УБ=0 (%), при Dt>60;UB = 1.66 · (60-Dt) (%), with Dt <60; UB = 0 (%), at Dt> 60;
где УБ - текущее значение уровня бодрствования; Dt - интервал времени между моментами появления импульсов кожно-гальванической реакции, сек.where UB - the current value of the level of wakefulness; Dt - time interval between the moments of the appearance of pulses of the skin-galvanic reaction, sec.
Система может характеризоваться, кроме того, тем, что блок 36 формирования выходного сигнала представляет собой преобразователь цифрового сигнала в напряжение, достаточное для управления системой торможения локомотива.The system can be characterized, in addition, by the fact that the block 36 for generating the output signal is a digital signal to voltage converter sufficient to control the braking system of the locomotive.
Система может характеризоваться также и тем, что блоки 32 и 33 цифровой обработки информации связаны между собой двусторонней шиной 321 обмена байтами промежуточной информации, полученными путем комбинации битов служебной информации и двоичного значения УБ уровня бодрствования, с последующим сравнением с собственными байтами промежуточной информации, и формирования признака ошибки в случае несовпадения байтов.The system can also be characterized by the fact that the digital information processing units 32 and 33 are interconnected by a two-way bus 321 for exchanging bytes of intermediate information obtained by combining bits of service information and a binary value of the UB level of wakefulness, with subsequent comparison with their own bytes of intermediate information, and generating error flag in case of byte mismatch.
Технический результат настоящего изобретения состоит в повышении надежности системы за счет организации параллельных независимых вычислений уровня бодрствования (УБ) и введения дополнительной схемы сравнения результатов этих вычислений. Организация обмена промежуточной и служебной информацией между независимыми блоками цифровой обработки сигналов и вычисления показателей работоспособности дает возможность определить корректность функционирования устройства.The technical result of the present invention is to increase the reliability of the system by organizing parallel independent calculations of the level of wakefulness (UB) and the introduction of an additional scheme for comparing the results of these calculations. The organization of the exchange of intermediate and service information between independent units of digital signal processing and calculation of performance indicators makes it possible to determine the correct functioning of the device.
Существо изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 показана блок-схема патентуемой системы контроля бодрствования машиниста;figure 1 shows a block diagram of a patented wakefulness control system of the driver;
на фиг.2 - блок-схема телеметрического датчика;figure 2 is a block diagram of a telemetry sensor;
на фиг.3 представлен алгоритм функционирования системы в целом;figure 3 presents the algorithm for the functioning of the system as a whole;
на фиг.4 - алгоритм вычисления уровня бодрствования;figure 4 - algorithm for calculating the level of wakefulness;
на фиг.5 - компоновочное решение блоков системы;figure 5 - layout decision blocks of the system;
на фиг.6 - выполнение телеметрических датчиков.figure 6 - the implementation of telemetric sensors.
Система содержит (фиг.1, 2) комплект 1 телеметрических датчиков для машиниста локомотива, блок 2 связи с телеметрическими датчиками, блок 3 цифровой обработки сигналов и управления, блок 4 обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива.The system comprises (FIGS. 1, 2) a set of 1 telemetric sensors for a locomotive driver, a communication unit 2 with telemetric sensors, a digital signal processing and control unit 3, an external signal processing and communication unit 4, and a communication with the computer locomotive system.
Комплект 1 включает по меньшей мере два телеметрических датчика 10, 12. Датчики предназначены для получения информации о психофизиологическом состоянии машиниста транспортного средства и передачи этой информации по радиоканалу. Психофизиологическое состояние регистрируется по изменению кожного сопротивления - кожно-гальванической реакции (КГР). Телеметрические датчики 10, 12 располагаются на запястье и на пальце машиниста. Датчики могут быть выполнены в виде браслета (или наручных часов), перстня или размещаться в перчатке.Kit 1 includes at least two
Единичный телеметрический датчик 10 (см. фиг.2) имеет электроды 101, 102 для обеспечения электрического контакта с кожей руки машиниста, подключенные к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 103, выход которого подключен к входу приемопередатчика 104 с антенной 105. Питание датчика осуществляется от встроенного сменного автономного элемента (не показан). Телеметрические датчики характеризуются идентичной функциональной схемой и различаются только формой корпуса и электродов (см. также фиг.6).A single telemetric sensor 10 (see figure 2) has
Блок 2 связи предназначен для приема высокочастотных радиосигналов от телеметрических датчиков 10, 12, обмена служебной информацией с этими датчиками и блоком 3 цифровой обработки и управления. Блок 2 содержит приемопередатчик 22 с антенной. Приемопередатчик 22, так же как и комплект 1 датчиков 10, 12, выполняется таким образом, чтобы обеспечить прием телеметрической информации по радиоканалу с последующим разделением сигналов. Выход блока 22 связан с возможностью двустороннего обмена с блоком 23 управления сигналами. Один выход блока 23 подключен к блоку 24 световой и звуковой индикации. Другой вход-выход блока 23 через интерфейс 25 подключен к блоку 3 цифровой обработки сигналов и управления. Третий вход-выход блока 23 через интерфейс 26 подключен к блоку 4 обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива. Блок 24 световой и звуковой индикации - дисплей - предназначен для отображения уровня бодрствования (УБ) машиниста, для индикации наличия радиосигналов от обоих датчиков 10, 12, а также для формирования сигнала тревоги.Communication unit 2 is intended for receiving high-frequency radio signals from
Принципы и средства обмена телеметрической информацией - выбор разных частот передатчиков, различных типов модуляции и т.п., которые реализованы в патентуемой системе, не требуют изложения в данном описании, поскольку являются известными для специалиста (см., например, http://www.cdma.aaanet.ru/cdma8006.html). Телеметрическая система может быть выполнена в соответствии с международным стандартом IEEE.802.15.4. Приемопередатчик может быть выполнен, например, по протоколу «ZigBee» (http://www.wireless.ru/wireless/1276). Этот протокол при малых энергоресурсах связываемых устройств предусматривает дальность действия около 10 метров и пропускную способность канала до 250 кбит/с. Передача на этой скорости ведется в диапазоне частот 2,4 ГГц.The principles and means of exchanging telemetric information - the choice of different frequencies of transmitters, various types of modulation, etc., which are implemented in the patented system, do not require presentation in this description, because they are known to a specialist (see, for example, http: // www .cdma.aaanet.ru / cdma8006.html). The telemetry system can be performed in accordance with the international standard IEEE.802.15.4. The transceiver can be performed, for example, according to the ZigBee protocol ( http://www.wireless.ru/wireless/1276 ). This protocol, with low energy resources of connected devices, provides a range of about 10 meters and a channel capacity of up to 250 kbit / s. Transmission at this speed is in the 2.4 GHz frequency range.
Блок 3 цифровой обработки сигналов и управления включает интерфейс 31, связывающий его с блоком 2. Интерфейс 31 связан далее с блоками 32 и 33 цифровой обработки информации, которые обеспечивают вычисление УБ. Блоки 32 и 33 идентичны и могут быть выполнены, например, с использованием микроконтроллеров. К входам блоков 32, 33 подключена кнопка 34 подтверждения бодрствования, по назначению и функции, выполняющая роль известной на железнодорожном транспорте т.н. рукоятки бдительности.Block 3 of digital signal processing and control includes an interface 31 that connects it with block 2. Interface 31 is further connected with blocks 32 and 33 of digital information processing, which provide the calculation of UB. Blocks 32 and 33 are identical and can be performed, for example, using microcontrollers. The
Блоки 32 и 33 имеют общую цифровую шину 321 для взаимного обмена информацией. Выход одного из блоков 32 или 33 (на фиг.1 показана шина 331) связан через интерфейс 31 с блоком 2 для передачи информации на индикатор 24. Другие выходы блоков 32 и 33 связаны с блоком 35 сравнения для анализа идентичности результатов вычислений УБ. Выход блока 35 сравнения подключен к входу блока 36 формирования выходного сигнала телеметрической системы контроля бодрствования машиниста. Блок 36 представляет собой преобразователь цифрового сигнала в напряжение, необходимое для управления системой торможения локомотива. Выход блока 36 подключен через выходные клеммы 37 к соответствующим цепям управления локомотива.Blocks 32 and 33 have a common digital bus 321 for mutual exchange of information. The output of one of the blocks 32 or 33 (bus 331 is shown in FIG. 1) is connected via an interface 31 to a block 2 for transmitting information to the indicator 24. Other outputs of the blocks 32 and 33 are connected to a comparison block 35 for analyzing the identity of the UB calculation results. The output of the comparison unit 35 is connected to the input of the output unit 36 of the output signal of the telemetry wake control system of the driver. Block 36 is a digital signal to voltage converter necessary for controlling the braking system of a locomotive. The output of block 36 is connected through the output terminals 37 to the corresponding control circuits of the locomotive.
Блок 4 обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива содержит интерфейс 41, связывающий его с блоком 2, блок 42 первичной обработки информации, имеющий группу входов 43 для подключения к соответствующим электрическим цепям локомотива, разъем 44 для подключения к внутреннему интерфейсу локомотива. Интерфейсы 25 и 31 могут быть организованы, например, по стандарту ИРПС 20 mA "токовая петля", а интерфейсы 26 и 41 - по стандарту CAN BUS.Unit 4 for processing external signals and communication with the computer system of the locomotive contains an interface 41 connecting it to unit 2, a unit 42 for primary information processing, having a group of inputs 43 for connecting to the corresponding electric circuits of the locomotive, connector 44 for connecting to the internal interface of the locomotive. Interfaces 25 and 31 can be organized, for example, according to the IRPS 20 mA current loop standard, and interfaces 26 and 41 can be organized according to the CAN BUS standard.
Система функционирует следующим образом.The system operates as follows.
Телеметрический датчик 10 крепится на палец, а датчик 12 - на запястье машиниста. При контакте электродов 101, 102 датчика 10 и аналогичных электродов датчика 12 с кожей человека обеспечивается возможность измерения электрического сопротивления кожи, характеризующего текущее психофизиологическое состояние машиниста. В датчике 10 посредством АЦП 103 текущее значение электрического сопротивления преобразуется в цифровой вид. Этот сигнал с выхода АЦП 103 поступает на приемопередатчик 104 и антенну 105. Полностью аналогичные процессы осуществляются в датчике 12. Далее, сигналы датчиков 10 и 12 передаются по радиоканалу в блок 2 связи, где с выхода приемопередатчика 22 поступают на вход блока 23 управления сигналами.The
По запросу блока 3 цифровой обработки сигналами и управления информационный код подается через интерфейс 25 в блок 2. В ответ из блока 2 на блоки 32 и 33 передаются сигналы, соответствующие измеренному текущему значению сопротивления кожи. Блоки 32 и 33 цифровой обработки информации анализируют полученные с блока 2 данные. На основе этого анализа, с учетом известных критериев оценки состояния бодрствования человека по КГР, в блоках 32 и 33 вычисляется УБ машиниста. В процессе вычисления блоки 32 и 33 обмениваются промежуточной, а также служебной информацией для контроля корректности функционирования системы. К такой информации относится: наличие сигнала в радиоканалах, уровень заряда батарей питания датчиков, наличие сигналов на входах 43 блока 4.At the request of digital signal processing and control unit 3, an information code is supplied via interface 25 to unit 2. In response from unit 2, signals corresponding to the measured current value of skin resistance are transmitted to units 32 and 33. Blocks 32 and 33 of digital information processing analyze the data received from block 2. Based on this analysis, taking into account the well-known criteria for assessing the state of wakefulness of a person by RAG, in blocks 32 and 33, the UE of the driver is calculated. In the calculation process, blocks 32 and 33 exchange intermediate as well as service information to control the correct functioning of the system. Such information includes: the presence of a signal in the radio channels, the battery level of the sensor power batteries, the presence of signals at the inputs 43 of block 4.
В соответствии с вычисленным в блоках 32, 33 значением УБ блок 3 через интерфейс 31 в блок 2 выдает код индикации, соответствующий текущей величине УБ. Команда на индикацию УБ передается от одного из блоков 32, 33 на интерфейс 31 по цифровой шине 331. Блок 24, получив от блока 3 код индикации, отображает значение УБ и при его критическом снижении включает визуальный и/или звуковой сигналы тревоги. Появление визуального и/или звукового сигналов тревоги потребует от машиниста нажатия кнопки 34 подтверждения бодрствования. Сигнал от нажатия кнопки 34 передается через блоки 32 и 33 на вход блока 35.In accordance with the value of UB calculated in blocks 32, 33, block 3 through the interface 31 to block 2 gives an indication code corresponding to the current UB value. The UD indication command is transmitted from one of the units 32, 33 to the interface 31 via a digital bus 331. Having received an indication code from the unit 3, the unit 24 displays the UD value and, when it is critically reduced, turns on visual and / or audible alarms. The appearance of visual and / or audible alarms will require the driver to press the
Если машинист нажал кнопку 34 или блок 4 зарегистрировал и передал через интерфейс 41 в блок 2 сигнал по любому из входов 43, работа всей системы продолжается в прежнем режиме. В том случае, если кнопка 34 не была нажата или из блока 4 в блок 2 не поступило никакого сигнала, подтверждающего бодрствование, блок 35 сравнения выдает управляющие сигналы на блок 36 формирования выходного сигнала. Поскольку выходные клеммы 37 блока 36 подключены к системе аварийного торможения локомотива, происходит срабатывание этой системы.If the driver pressed the
Если бортовая сеть локомотива использует стандарт CAN BUS, то патентуемая система может быть подключена к ее внутреннему интерфейсу через разъем 44 блока 4 обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива. Соответственно, в бортовую сеть локомотива в этом случае будет передаваться информация о текущем значении УБ машиниста, подключении сигналов тревоги, факте нажатия машинистом кнопки 34 подтверждения бодрствования, а также информация о наличии сигналов на входах 43 блока 4.If the on-board network of the locomotive uses the CAN BUS standard, the patented system can be connected to its internal interface via connector 44 of the external signal processing unit 4 and communication with the computer system of the locomotive. Accordingly, in this case, information about the current value of the driver’s UB, the connection of alarms, the fact that the driver has pressed the
Алгоритм функционирования системы показан на фиг.3, 4. При включении питания (шаг п.50) проводится проверка наличия радиосигналов от датчиков 10, 12 (п.51). В том случае, если сигнал от обоих датчиков 10, 12 отсутствует, система возвращается в цикл слежения за появлением сигнала от датчиков.The system operation algorithm is shown in Figs. 3 and 4. When the power is turned on (step p. 50), the radio signals from the
При наличии хотя бы одного из сигналов в блоке 24 включается индикация приема сигнала от соответствующего датчика (п.52).If there is at least one of the signals in block 24, the signal reception indication from the corresponding sensor is turned on (p. 52).
Далее, с блока 2 на вход каждого из блоков 32, 33 передается информация о текущем значении кожного сопротивления (п.53), служебная информация (п.54).Next, from block 2 to the input of each of the blocks 32, 33 information is transmitted about the current value of skin resistance (p. 53), service information (p. 54).
Блоками 32, 33 производится вычисление УБ (п.55) и преобразование его в двоичный код. При этом за стопроцентный УБ принимается значение «32», соответствующее полной работоспособности (профессиональной активности) машиниста, а значение «0» - УБ, соответствующему состоянию засыпания. Алгоритм обработки сигналов телеметрии и критерии определения УБ известны из упомянутых выше патентов (RU 2107460, US 6167299 и ЕР 0925758), в настоящем описании приводятся кратко и состоят в следующем (см. фиг.4).Blocks 32, 33 are the calculation of UB (p. 55) and converting it into binary code. At the same time, the value “32”, which corresponds to the driver’s full working capacity (professional activity), is taken as one hundred percent UB, and the value “0” is the UB corresponding to the state of falling asleep. The telemetry signal processing algorithm and the criteria for determining UB are known from the above patents (RU 2107460, US 6167299 and EP 0925758), are briefly described in the present description and are as follows (see FIG. 4).
Датчиками 10 и 12 регистрируются изменения электрического сопротивления кожи машиниста, возникающие в полосе частот фазической составляющей электродермальной активности. Анализируется форма каждого импульса в последовательности импульсов в полосе частот фазической составляющей. Для этого в блоках 32, 33 вычисляется производная по времени от логарифма численного значения электрического тока (см. п.550, 551 на фиг.4), вычисляется вторая производная по времени от логарифма численного значения электрического тока (п.552). Определяется величина тренда, обусловленного изменениями сигнала в полосе частот тонической составляющей электродермальной активности, и корректируется величина первой производной путем вычитания из нее величины тренда (п.553). Определяются начало импульса по моменту превышения второй производной пороговой величины (п.554) и момент окончания импульса (п.555).
Для определения формы импульса регистрируют значения максимальной (fMAX) и минимальной (fMIN) величин первой производной за вычетом величины тренда, их отношение (r), интервал времени (tx) между минимумом и максимумом первой производной. При этом моменты достижения fMAX и fMIN определяются по моменту смены знака второй производной. Критериями принадлежности анализируемого импульса к сигналу фазической составляющей электродермальной активности (КГР) (п.556) могут являться следующие неравенства:To determine the shape of the pulse, the maximum (f MAX ) and minimum (f MIN ) values of the first derivative are recorded minus the trend value, their ratio (r), the time interval (t x ) between the minimum and maximum of the first derivative. In this case, the moments of reaching f MAX and f MIN are determined by the moment of changing the sign of the second derivative. The criteria for membership of the analyzed pulse to the signal of the phase component of electrodermal activity (RAG) (p. 566) may include the following inequalities:
0,5<fMAX<10; -2<fMIN<-0,1; 1,8<tx<7; 1,5<r<10.0.5 <f MAX <10; -2 <f MIN <-0.1; 1.8 <t x <7; 1.5 <r <10.
Далее определяют соответствие формы импульса установленным критериям (п.557). При наличии такого соответствия относят анализируемый импульс к сигналам КГР (п.558), а при отсутствии соответствия - к артефактам (п.559).Next, determine the conformity of the pulse shape to the established criteria (p. 577). If there is such a correspondence, the analyzed pulse is referred to the RAG signals (p. 588), and in the absence of correspondence, it is referred to artifacts (p. 559).
Уровень бодрствования УБ, например, в процентах вычисляется каждым из блоков 32, 33 по величине интервалов Dt времени (в секундах) между моментами появления импульсов КГР (п.560) по формулеThe wakefulness level of the UB, for example, is calculated as a percentage by each of the blocks 32, 33 according to the value of the time intervals Dt (in seconds) between the moments of the appearance of the RAG pulses (Sec. 560) according to the formula
УБ=1,66·(60-Dt)(%), при Dt<60; УБ=0 (%), при Dt>60. (*)UB = 1.66 · (60-Dt) (%), with Dt <60; UB = 0 (%), at Dt> 60. (*)
Все численные значения критериев определения формы импульсов и отнесения их к сигналам КГР и определения УБ получены на большом статистическом материале (более 10000 измерений).All the numerical values of the criteria for determining the shape of the pulses and assigning them to the RAG signals and determining the UB are obtained on large statistical material (more than 10,000 measurements).
С использованием полученной информации формируются два байта промежуточной информации (п.56). Байты вычисляются путем комбинации битов служебной информации и двоичного значения УБ, рассчитанного блоками 32, 33. Затем производится обмен байтами промежуточной информации по шине 321 между блоками 32 и 33 (п.57). Полученные байты сравниваются с собственными байтами промежуточной информации. В случае несовпадения байтов блок 32 и/или 33 формирует у себя признак ошибки (п.58). Если ошибки имеются (п.59), то производится индикация их факта (п.68).Using the received information, two bytes of intermediate information are generated (p. 56). Bytes are calculated by combining bits of overhead information and a binary value of UB calculated by blocks 32, 33. Then, bytes of intermediate information are exchanged on bus 321 between blocks 32 and 33 (p. 57). Received bytes are compared with their own bytes of intermediate information. In case of bytes mismatch, the block 32 and / or 33 generates an error sign (p. 58). If there are errors (p. 59), then an indication of their fact is made (p. 68).
Причины формирования признака ошибкиThe reasons for the formation of a sign of error
1. Отсутствие радиосигналов на входе блока 2 связи с телеметрическими датчиками.1. The absence of radio signals at the input of communication unit 2 with telemetric sensors.
2. При наличии радиосигналов с датчиков 10, 12 - отсутствие электрического контакта электродов 101, 102 с кожей руки машиниста, например, при снятии датчиков с руки.2. If there are radio signals from the
3. Наличие двух и более работающих комплектов датчиков в зоне приема радиосигналов блоком 2 связи.3. The presence of two or more working sets of sensors in the reception area of the radio signals by the communication unit 2.
Одновременно из блоков 32, 33 упомянутые проверочные байты передаются на блок 35 сравнения (п.60). В случае несовпадения (п.61) проверочных байтов блок 35 сравнения выдает сигнал ошибки на блок 36 формирования управляющего воздействия на клеммах 37 (п.67). Если ошибки не выявлены, производится индикация текущего значения УБ (п.62).At the same time, from the blocks 32, 33, the said test bytes are transmitted to the comparison block 35 (p. 60). In case of mismatch (p. 61) of the test bytes, the comparison unit 35 provides an error signal to the control action generating unit 36 at the terminals 37 (p. 67). If no errors are detected, the current UB value is displayed (p. 62).
Далее проводится анализ значения УБ (п.63). Критическим значением УБ для подачи сигнала тревоги является значение 10% по формуле (*), т.е. в описываемой реализации - величина «3». Если значение УБ выше критического, система возвращается на шаг (п.51). Если значение УБ ниже критического, выдается сигнал тревоги (п.64).Next, an analysis of the UB value is carried out (p. 63). The critical value of UB for an alarm is 10% according to the formula (*), i.e. in the described implementation, the value “3”. If the UB value is higher than critical, the system returns to step (p. 51). If the UB value is lower than critical, an alarm is issued (p. 64).
Затем проверяется ответная реакция машиниста: была ли нажата в течение заданного интервала времени кнопка 34 (п.65). Если кнопка 34 нажата, система возвращается на шаг (п.63). Если кнопка 34 не нажата, проверяется наличие сигналов от органов управления локомотивом (п.66) с группы входов 43. Если хотя бы один из этих сигналов присутствует, то система возвращается на шаг - п.63. При отсутствии сигналов от кнопки 34 (п.65) или группы входов 43 (п.66) подается управляющее воздействие (п.67) на выходные клеммы 37, подключенные к системе торможения локомотива. После чего происходит (п.69) перезапуск системы и возврат на шаг (п.51).Then the driver’s response is checked: whether
На фиг.5, 6 показана фотография одной из возможных реализаций системы. Телеметрический датчик 80 предназначен для запястья машиниста и содержит браслет 801 по типу браслета для наручных часов, к которому присоединен собственно чувствительный узел 802 телеметрического датчика. На внутренней поверхности узла 802 размещены два электрода 803 для контакта с кожным покровом машиниста при надевании на руку. Элементы радиосхемы (АЦП, приемопередатчик и антенна) размещены в корпусе 804. Аналогичное воплощение имеет перстень 81, состоящий из шинки - пружинистого кольца 811, чувствительного узла 812, электродов 813 на внутренней поверхности кольца и корпуса 814 для размещения элементов радиосхемы. Источник питания (не показан) размещается в корпусах датчиков.Figure 5, 6 shows a photograph of one of the possible implementations of the system. A
Основные блоки системы скомпонованы в виде отдельных узлов: поз.82 - блок связи, поз.83 - блок цифровой обработки сигналов и управления, поз.84 - блок обработки внешних сигналов и связи с компьютерной системой локомотива. Поз. 821 показан индикатор УБ в форме линейки светодиодов, поз.822 - кнопка подтверждения бодрствования, поз.823 - звуковой сигнализатор тревоги.The main blocks of the system are arranged in the form of separate nodes: pos. 82 - communication unit, pos. 83 - digital signal processing and control unit, pos. 84 - external signal processing and communication unit with a computer locomotive system. Pos. 821 shows the UB indicator in the form of a line of LEDs, pos. 822 - wake confirmation button, pos. 823 - audible alarm.
Claims (8)
УБ=1,66·(6,0-Dt) (%) при Dt<60; УБ=0 (%) при Dt>60;
где УБ - текущее значение уровня бодрствования; Dt - интервал времени между моментами появления импульсов кожно-гальванической реакции, с.6. The system according to claim 1, in which the driver’s wakefulness control is carried out according to the parameters of the pulses of the skin-galvanic reaction, while the digital information processing units are configured to measure the time intervals between the moments of the appearance of the skin-galvanic reaction pulses and calculate the current value of the level of wakefulness according to the formula
UB = 1.66 · (6.0-Dt) (%) at Dt <60; UB = 0 (%) at Dt>60;
where UB - the current value of the level of wakefulness; Dt is the time interval between the moments of the appearance of pulses of the skin-galvanic reaction, s.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139251/11A RU2376159C1 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Telemetry system to control locomotive operator "be-awake" state |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139251/11A RU2376159C1 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Telemetry system to control locomotive operator "be-awake" state |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2376159C1 true RU2376159C1 (en) | 2009-12-20 |
Family
ID=41625605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008139251/11A RU2376159C1 (en) | 2008-10-03 | 2008-10-03 | Telemetry system to control locomotive operator "be-awake" state |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2376159C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631364C1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-09-21 | Акционерное Общество "Нейроком" | Telemetric sensor for controlling wakefulness on electrodermal activity signals |
RU2683914C1 (en) * | 2017-10-17 | 2019-04-02 | Акционерное Общество "Группа Компаний "Сервиссофт" | Device of telemetric monitoring of alert state of steerer of ship crew watch-based turn |
RU2791965C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-03-15 | Акционерное Общество "Нейроком" | Wrist biometric device for bridge watch monitoring system |
-
2008
- 2008-10-03 RU RU2008139251/11A patent/RU2376159C1/en active IP Right Revival
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2631364C1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-09-21 | Акционерное Общество "Нейроком" | Telemetric sensor for controlling wakefulness on electrodermal activity signals |
RU2683914C1 (en) * | 2017-10-17 | 2019-04-02 | Акционерное Общество "Группа Компаний "Сервиссофт" | Device of telemetric monitoring of alert state of steerer of ship crew watch-based turn |
RU2791965C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-03-15 | Акционерное Общество "Нейроком" | Wrist biometric device for bridge watch monitoring system |
RU2793961C1 (en) * | 2022-08-11 | 2023-04-11 | Акционерное Общество "Нейроком" | Alarm system for bridge navigational watch |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210361245A1 (en) | System and method for reducing false alarms associated with vital-signs monitoring | |
US20200359905A1 (en) | Continuous glucose monitoring system and methods of use | |
US5729203A (en) | Emergency call system | |
JP3856477B2 (en) | Patient monitoring ring sensor | |
EP1764583B1 (en) | System and method for measuring gait kinematics information | |
US7342491B2 (en) | Human body monitoring system | |
US9572491B2 (en) | Vital signal measurement device, and vital sign signal measurement system | |
CN103598873B (en) | A kind of physiological signal intelligent monitor system based on adaptive wireless sensor network | |
EP0760224A1 (en) | Pulse rate meter | |
KR20040015124A (en) | Adaptive selection of a warning limit in patient monitoring | |
CN103989295A (en) | Electronic waist strap system oriented to management and control of community correction personnel and abnormal detection method thereof | |
GB2425180A (en) | Wearable physiological monitor with wireless transmitter | |
JP5207641B2 (en) | Stress detection device | |
RU2376159C1 (en) | Telemetry system to control locomotive operator "be-awake" state | |
JP4419261B2 (en) | Atherosclerosis diagnostic device | |
RU121141U1 (en) | TELEMETRIC SYSTEM FOR MONITORING THE WAKE-UP OF A HUMAN OPERATOR | |
CN105411553A (en) | Vital sign tracking instrument | |
CN116584912A (en) | Multi-light source heart rate detection device and method and wearable equipment | |
EP3939333B1 (en) | Recommending whether a subject monitoring system uses a wireless communication mode | |
RU2282543C1 (en) | Vehicle driver's vigilance control telemetric system | |
CN201607814U (en) | Physiological information wireless transmission device | |
CN214342345U (en) | Auxiliary tool capable of accurately exploring reasons during mood fluctuation in time | |
CN210697610U (en) | Device for realizing intelligent human health monitoring by using RaspberryPi | |
CN208171475U (en) | A kind of Intellectual temperature patch | |
JP2002034941A (en) | Pulsimeter and health monitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111004 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20121210 |