RU2758634C1

RU2758634C1 - Интеллектуальный контроллер состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия гипоксической гипоксии

Info

Publication number: RU2758634C1
Application number: RU2020134203A
Authority: RU
Inventors: Алексей Валерьевич Богомолов; Андрей Леонидович Ронжин; Максим Дмитриевич Алёхин; Андрей Сергеевич Молчанов; Николай Александрович Марков
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2021-11-01

Abstract

Изобретение относится к области психофизиологии труда, медицины труда, эргатических систем и эргономики. Предложено устройство состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия гипоксической гипоксии, состоящее из: 1) корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью, аккумулятор и блок приема информации; в одну из внешних боковых граней корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтированы USB-порт и разъем, обеспечивающий сопряжение с системой автоматического управления эргатической системой и с параметрическим регистратором информации о ее функционировании; в смежную с ней внешнюю боковую грань корпуса вмонтировано цифровое табло, динамик и трехрежимный световой индикатор; накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и трехрежимный световой индикатор соединены проводами с микрокомпьютером; блок приема информации, USB-порт, цифровое табло, динамик, трехрежимный световой индикатор и микрокомпьютер соединены проводами с аккумулятором; внешняя боковая грань корпуса, противоположная грани с цифровым табло, выполнена из материала с магнитными свойствами и оборудована креплением, встроенным заподлицо с поверхностью грани; 2) датчиков частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов человека, встраиваемых в экипировку оператора эргатической системы, соединенных с микрокомпьютером, встроенным в экипировку, к которому с возможностью двунаправленного обмена информацией подключен встроенный в эту экипировку блок передачи информации в блок приема информации, имеющийся в корпусе; причем корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении; в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены датчик барометрического давления, датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха и индикатор исправности, соединенные с микрокомпьютером, и солнечная батарея, соединенная с аккумулятором; а микрокомпьютер выполнен с возможностями: выдачи информации в систему автоматического управления эргатической системы в параметрический регистратор информации о ее функционировании, адаптивного управления частотой опроса датчиков, встроенных в экипировку оператора эргатической системы, и расчета оценки резервного времени сохранения работоспособности оператором эргатической системы по величинам барометрического давления, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора. Изобретение обеспечивает упрощение мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности в условиях воздействия гипоксической гипоксии.

Description

Изобретение относится к области психофизиологии труда, медицины труда, эргатических систем и эргономики и может применяться для информирования оператора эргатической системы о текущем психофизиологическом состоянии, динамике его изменения в реальном времени с возможностью учета оценки текущей и прогностической оценки состояния оператора в контуре управления эргатической системы.

Из уровня техники известен монитор психофизиологического состояния человека (патент на полезную модель RU №183786), состоящий из корпуса, выполненного в виде пылевлагозащитного противоударного прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью и блок приема информации, на одной из боковых внешних граней корпуса вмонтирован USB-порт, на верхней грани вмонтировано цифровое табло и три двухрежимных индикатора, на нижней грани вмонтировано крепление в виде липучки, причем накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и двухрежимные индикаторы соединены проводами с микрокомпьютером. Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности в условиях воздействия физических факторов условий деятельности без использования внешних устройств (датчиков) интенсивности физических факторов, воздействующих на оператора, и показателей активности ряда ключевых функциональных систем его организма, что обусловливает увеличение времени мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности.

Технической задачей полезной модели является развитие арсенала средств мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности в рамках поиска способов эффективного ответа общества на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий.

Решение технической задачи достигается тем, что интеллектуальный контроллер состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия гипоксической гипоксии состоит из:

1) корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью, аккумулятор и блок приема информации;

в одну из внешних боковых граней корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтированы USB-порт и разъем, обеспечивающий сопряжение с системой автоматического управления эргатической системой и с параметрическим регистратором информации о ее функционировании;

в смежную с ней внешнюю боковую грань корпуса вмонтировано цифровое табло, динамик и трехрежимный световой индикатор;

накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и трехрежимный световой индикатор соединены проводами с микрокомпьютером;

блок приема информации, USB-порт, цифровое табло, динамик, трехрежимный световой индикатор и микрокомпьютер соединены проводами с аккумулятором;

внешняя боковая грань корпуса, противоположная грани с цифровым табло, выполнена из материала с магнитными свойствами и оборудована креплением, встроенным заподлицо с поверхностью грани;

2) датчиков частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов человека, встраиваемых в экипировку оператора эргатической системы, соединенных с микрокомпьютером, встроенным в экипировку, к которому с возможностью двунаправленного обмена информацией подключен встроенный в эту экипировку блок передачи информации в блок приема информации, имеющийся в корпусе;

причем корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении;

в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены датчик барометрического давления, датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха и индикатор исправности, соединенные с микрокомпьютером, и солнечная батарея, соединенная с аккумулятором; а микрокомпьютер выполнен с возможностями:

выдачи информации в систему автоматического управления эргатической системы в параметрический регистратор информации о ее функционировании,

адаптивного управления частотой опроса датчиков, встроенных в экипировку оператора эргатической системы,

и расчета оценки резервного времени сохранения работоспособности оператором эргатической системы по величинам барометрического давления, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора.

Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в сокращении времени мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности в условиях гипоксической гипоксии.

Составные части заявляемого изобретения известны из уровня техники:

микрокомпьютером является встраиваемая система (англ. embedded system) - специализированная микропроцессорная система управления, концепция разработки которой заключается в том, что такая система работает, будучи встроенной непосредственно в контроллер, но в то же время не воспринимается как компьютер (так как не имеет обычного монитора и клавиатуры, не отображает привычной операционной системы и другого программного обеспечения) - модельный ряд микрокомпьютеров насчитывает тысячи наименований и модификаций;

материал с магнитными свойствами может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2136069;

крепление может быть реализовано согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель №191276;

блок приема информации может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2350045;

экипировка оператора может быть выполнена https://fashionunited.ru/novostee/beeznyes/-k-2022-godu-postavki-umnoj-odezhdy-prevysyat-31-mln-shtuk/2017112219913;

трехрежимный световой индикатор может быть реализован в виде сигнальной башни LT70 DC24v (красный, желтый и зеленый цвет);

блок передачи информации по беспроводному интерфейсу может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2713603;

солнечная батарея может быть реализована согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2503120;

динамик может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2692096;

датчик частоты пульса может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2403861;

датчик частоты дыхания может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2392852;

датчик температуры тела может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2525568;

датчик влажности кожных покровов может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель №179569;

датчик барометрического давления может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2702808;

кабель, которым соединены компоненты заявляемого контроллера, обеспечивают двунаправленную передачу сигналов - например, типовой кабель витой пары 6 или 5 категории.

С помощью кабеля компоненты в корпусе контроллера соединены по топологии «активная звезда», центром которой является микрокомпьютер, имеющийся в корпусе.

Перед началом применения заявляемого контроллера:

1) его закрепляют на рабочем месте оператора эргатической системы с помощью крепления и/или магнитной боковой грани корпуса так, чтобы табло и трехрежимный индикатор были видны оператору эргатической системы - пользователю контроллера;

2) в экипировку оператора эргатической системы - пользователя контроллера встраивают датчики показателей психофизиологического состояния, необходимые для расчета интегрального показателя психофизиологического состояния (датчики частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов), подключенные к встроенному в эту экипировку микрокомпьютеру, к которому с возможностью двунаправленного обмена информацией подключен встроенный в эту экипировку блок передачи информации в блок приема информации, имеющийся в корпусе, без создания помех выполнению деятельности оператором эргатической системы (дискретность передачи информации в процессе профессиональной деятельности определяется микрокомпьютером, имеющимся в корпусе).

Микрокомпьютер, находящийся в корпусе:

по заранее заданным алгоритмам (формулам) рассчитывает оценку резервного времени сохранения работоспособности оператором эргатической системы по величинам барометрического давления, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора;

выдает сигнал, определяющий режим свечения трехрежимного светового индикатора, записывает информацию в накопитель с энергонезависимой памятью и через разъем сопряжения передает ее в систему автоматического управления эргатической системой и в параметрический регистратор информации о ее функционировании;

генерирует речевую информацию, которую предъявляют оператору через динамик.

Индикатор исправности, соединенный с микрокомпьютером, показывает исправное (свечение зеленым) и неисправное (свечение красным) состояние контроллера.

Солнечная батарея, соединенная с аккумулятором, обеспечивает его подзарядку. Подзарядка аккумулятора также может осуществляться через USB-разъем.

Информация на табло и текущее свечение индикатора обновляются по команде микрокомпьютера, находящегося в корпусе.

Применяя заявляемый контроллер, оператор обеспечивается информацией о текущем психофизиологическом состоянии. Динамика изменения психофизиологического состояния сохраняется в накопителе с энергонезависимой памятью (может быть использована при необходимости анализа динамики интегрального показателя психофизиологического состояния), передается в систему автоматического управления эргатической системой (для возможного учета в законах управления ее функционированием) и в параметрический регистратор информации о ее функционировании (для документирования с возможностью анализа совместно с другой информацией о функционировании эргатической системы).

Корпус контроллера выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении, что обеспечивает его применимость для контроля состояния оператора любых эргатических систем.

За счет объединения в одном устройстве всех датчиков информации о состоянии оператора эргатической системы с возможностью получения и обработки информации в реальном времени обеспечивается достижение заявленного технического результата: достигается сокращение времени мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности по сравнению с применением для решения задачи набора отдельных датчиков информации о состоянии оператора эргатической системы.

Таким образом, цель применения заявляемого изобретения достигнута.

Описанные элементы заявляемого контроллера функционально взаимосвязаны, а совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники - то есть заявляемый контроллер представляет собой новое техническое решение.

Claims

Интеллектуальный контроллер состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия гипоксической гипоксии, состоящий из:
1) корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью, аккумулятор и блок приема информации;
в одну из внешних боковых граней корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтированы USB-порт и разъем, обеспечивающий сопряжение с системой автоматического управления эргатической системой и с параметрическим регистратором информации о ее функционировании;
в смежную с ней внешнюю боковую грань корпуса вмонтировано цифровое табло, динамик и трехрежимный световой индикатор;
накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и трехрежимный световой индикатор соединены проводами с микрокомпьютером;
блок приема информации, USB-порт, цифровое табло, динамик, трехрежимный световой индикатор и микрокомпьютер соединены проводами с аккумулятором;
внешняя боковая грань корпуса, противоположная грани с цифровым табло, выполнена из материала с магнитными свойствами и оборудована креплением, встроенным заподлицо с поверхностью грани;
2) датчиков частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов человека, встраиваемых в экипировку оператора эргатической системы, соединенных с микрокомпьютером, встроенным в экипировку, к которому с возможностью двунаправленного обмена информацией подключен встроенный в эту экипировку блок передачи информации в блок приема информации, имеющийся в корпусе;
причем корпус выполнен в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении;
в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены датчик барометрического давления, датчик температуры воздуха, датчик влажности воздуха и индикатор исправности, соединенные с микрокомпьютером, и солнечная батарея, соединенная с аккумулятором;
а микрокомпьютер выполнен с возможностями:
выдачи информации в систему автоматического управления эргатической системы в параметрический регистратор информации о ее функционировании,
адаптивного управления частотой опроса датчиков, встроенных в экипировку оператора эргатической системы,
и расчета оценки резервного времени сохранения работоспособности оператором эргатической системы по величинам барометрического давления, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора.