SU1708303A1 - Устройство дл контрол и управлени функциональным состо нием оператора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к приборам контрол  функционального состо ни  операторов сложных технических систем. Цель изобретени  - повышение достоверности результатов процесса диагностировани  путем устранени  субъективной оценки. Устройство состоит из последовательно соединенных блока измерителей-преобразователей деформации пластины под креслом оператора в электрический сигнал, усилител -ограничител , селектора, измерител  частоты, блока анализа индикации, блока воздействи  на состо ние оператора. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к приборам контрол  функционального состо ни  операторов сложных технических систем по его физиологическим параметрам.

Известны устройства и способы Контрол  состо ни  человека, выполн ющего управл ющие функции в различных автоматизированных системах и на транспорте . В основе метода их работы лежит измерение таких показателей, как электроэнцефалограмма , поверхностное электрическое сопротивление кожных покровов, критическа  частота сли ни  мельканий и

Др.

Однако известные устройства требуют дл  получени  сигналов контрол  отвлечени  оператора от выполнени  им основной де тельности или требуют установки на тело оператора специальных измерителейпреобразователей , что ограничивает подвижносТь оп ератора на рабочем месте и создает ему услови  дискомфорта.

Известен способ контрол  состо ни  человека, свободный от указанных недостатков . В его основе лежит зависимость частоты непроизвольных сокращений бедренных мышц от состо ни  человека. В нормальном состо нии человека эта частота находитс  в пределах 5-12 сокращений в минуту.

При снижении уровн  бодрствовани  (засыпании) число сокращений мышц уменьшаетс  до 5 и менее в минуту, а а состо нии утомлени  число сокращений возрастает и становитс  более 12 в минуту.

В предлагаемом устройстве оценка состо ни  оператора производитс  по числу непроизвольных сокращений бедренных мышц человека.

Близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  сн ти  актограммы, которое состоит из измерителей-преобразователейте изо датчиков, закрепленных на металлической пластине под сиденьем кресла оператора, усилител  электрических сигналов и регистрирующего устройства. Регистрирующее устройство выполнено s виде шлейфового осциллографа или самописца.

Фиксируема  регистрирующим устройством актограмма, содержит информацию о непроизвольных сокращени х бедренных мышц, произвольных и непроизвольных перемещени х центра т жести человека, помехи . При этом произвольные и непроизвольные перемещени  центра т жести тела человека характеризуютс  высокой амплитудой колебаний и низкой их частотой, Помехи характеризуютс  низкой амплитудой сигнала и высокой их частотой. Полезный сигнал имеет среднюю величину амплитуды и частоты сигнала.

Специалист-наблюдатель по результатам анализа актограммы делает вывод о текущем состо нии оператора и прогнозирует момент наступлени  отказа оператора, как элемента системы человек - машина.

Известное устройство имее,т следующие недостатки: процесс непрерывного диагностировани  состо ни  оператора требует посто нного присутстви  специалиста-наблюдател ; специалист-наблюдатель должен иметь достаточно высокую квалификацию дл  осуществлени  анализа предъ вл емой ему информации; устройство не исключает субъективные ошибки в оценке состо ни  оператора; устройство не воздействует на оператора при ухудшении его состо ни  и тем самым не позвол ет обеспечить высокую надежность системы человек - машина.

Указанные недостатки не позвол ют автом; тизировать процесс; контрол  оператора , воздействовать на его состо ние и ограничивают область применени  известного устройства.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности результатов процесса диагностировани  путем устранени  субъективной оценки.

Указанна  цел достигаетс  тем, что в устройство введен селектор сигналов, который выдел ет из потока сигналов только импульсы, соответствующие тремору бедренных мышц, а также измеритель частоты следовани  этих импульсов; блок анализа и индикации; блок воздействи  на состо ние оператора,,

На фиг. 1 представлена структурна  схема предпагаемого устройства; на фиг. 2 функциональна  схема селектора: на фиг. 3 - диаграмма работы селектора.

Устройство содержит блок 1 измерителей-преобразователей , закрепленных на пластине под сиденьем кресла оператора; усилитель (ограничитель) 2 сигналов; селектор 3 сигналов, который обеспечивает выделенив информативных сигналов; измеритель 4 частоты импульсов, выдел емых селектором 3: блок 5 анализа и индикации СОСТОЯНИЙ оператора и блок 6 воздействи  на состо ние оператора дл 

восстановлени  его бдительности.

Блок 1 состоит из нескольких измерителей-преобразователей величины деформации пластины, расположенной под сиденьем кресла оператора, а электрический сигнал.

Усилитель (ограничитель) 2 выполнен на базе известных операционных усилителей. Он преобразует сглгналы, снимаемые с блока 1 в последовательность 1 мпульсоа, ограничива  их по амплитуде.

С усилител  (ограничител ) 2 совокупный поток сигналов и помех поступает на селектор 3, который выдел ет импульсы, соответствующие тремору бедрекных мышц и преобразует их в счетные импульсы.

Функциональна  схема селектора 3 (фиг. 2) включает Е себ  дифференц рующую цепочку НС,ду/од О, одновибратор 7, инвартор 8, схему 9 совпадений. Прм приходе на вход дифференцирующей цепочки переднего фронта импульса формируетс  сигнал запуска одновибратора 7, С выхода одновибратора 7 на вход схемы совпадени  9 подаетс  импульс напр жени  длительностью Те . С приходом заднего фронта vtMпульса на вход дифференц1л,рующей цепочки инвертор 8 формирует сигнал на втором входе схемы 9 совпадемс-  . Схема 9 совпадени  формирует счетный импульс, если длительность входного импульса не

превышает длительность импульса, формируемого одновибратором, т.е. Га 5 Ге.

В случае, если длительность импульса на входе в селектор превышает д итeльность импульса, формируемого одновибратором , т.е. Га Ге . то на выходе схемы совпадени  счетный импульс не формируетс . Длительность импульса, формируемого одновибратором, устанавливаетс  экспериментально и равна 0,5 периода одного колебани  бедренных мышц.

Измеритель 4 частоты работает по принципу счета импульсов за некоторые равные промежутки времени, например 3

мин, и выполнен на основе двоичного счетчика импульсов и таймера. С выхода блока 4 на вход блока 5 подаетс  число в двоичном коде, разное числу сокращений бедренных мышц за промежуток времени, определ емый таймером. В основу устройства измерител частотыположен частотомер-хронометр Ф5080, выпускаемый в CCCF.

Блок 5 анализа и индикации сравнивает число, снимаемое с измерител  4 частоты, с лосто$ мными величинами, характерными дл  каждого из состо ний оператора. Эти В8ПИЧИИЫ зафиксированы в дешифраторах двоичного путем соответствующего их синтеза. При совпадении входной величины с зафиксированной в дешифраторе последний выдает сигнал на включение соответствующего транспаранта у оператора вышесто щего звена. При снижении бдительности оператора данный блок выдает сигнал на включение блока б воздействи  на состо ние оператора. При восстановлении бдительности оператора происходит выключение блока 6. В качестве блока 6 воздействи  на состо ние оператора могут быть использованы различные известные устройства, например, аппарат АФ-31.

Устройство работает следующим образом .

Произвольные и непроизвольные сокращени  бедренных мышц, перемещени  тела человека вызывают деформацию пластины под сиденьем кресла оператора. Деформации фиксируютс  измерител мипреобразовател ми блока 1. Электрический сигнал с блока 1 в виде последовательности колебаний различной амплитуды, длит льности и частоты следовани  подаетс  на вход усилител  (ограничител ) 2, где среднеи высокоамплитудные колебани  преобразуютс  в импульсы, длительность которых равна половине периода колебаний. Высокочастотные колебани  усилитель не усиливает .

Селектор 3 выдел ет импульсы тремора бедренных мышц формирует на вход блока 4 счетные ийпульсы. Измеритель 4 частоты осуществл ет счет этих импульсов за чередующиес  равные промежутки времени, например за 3 мин, и результат каждого счета выдает в блок 5 анализа и индикации.

Блок 5 сравнивает частоту тремора с заданными при синтезе дешифраторов уровн ми и формирует сигнал на индика цию состо ний и сигнал на включение блока 6 воздействи  на состо ние оператора, если

5 частота тремора его мышц выходит за установленные допуски. Блок 6 воздействует из состо ние оператора и тем самым предотвращает его отказ. После возвращени  оператора в рабочее состойние с

0 соответствующего дешифратора подаетс  сигнал на выключение блока 6.

Совокупность указанных отличительных признаков позвол ет: автоматизировать процесс диагностировани  состо ни 

5 оператора и исключить присутствие специалиста-наблюдател ; исключить субъективность в оценке состо ни  оператора; повысить бдительность оператора и тем самым надежность системы человек - машина.

Положительный зффект состоит а том, что процесс диагностировани  автоматизируетс  и повышаетс  его достоверность, а также повышаетс  качество и надежность

5 функционировани  человеко-машинной системы за счет повышени  надежности основного управл ющего злемента системы человека-оператора.

Экономический эффект достигаетс  путем исключени  из процесса диагностировани  человека-наблюдател  и величиной возможного ущерба наносимого ненадежной работой операторов в человеко-машинных системах.

Ф о р м у л а и 3 о б р е те н и   Устройство дл  контрол  и управлени  функциональным состо нием оператора, содержащее последовательно соединенные

0 блок измерителей-преобразователей, закрепленных на пластине под сиденьем кресла оператора, усилитель, отличающеес   тем, что, с целью повышени  достоверности результатов процеса диагностировани  путем устранени  субъективной оценки, в устройство введены последовательно соединенные селектор сигналов, измеритель частоты, блок анализа и индикации и блок воздействи  на состо ние оператора, причем вход селектора импульсов соединен с выходом усилител .

i Б/кж измеритеаей- п1ко§ро .

Т

Qkffimof

itmsmi

бт анёшза и Ш1л {Щ1ги

Влок KoAeuemSuff ив опдют

Фаг.

Фиг.3

Claims (1)

1. Форму л а изо бретен и я

   Устройство для контроля и управления функциональным состоянием оператора, содержащее последовательно соединенные блок измерителей-преобразователей, закрепленных на пластине под сиденьем кресла оператора, усилитель, отличающеес я тем. что, с целью повышения достоверности результатов процеса диагностирования путем устранения субъективной оценки, , в устройство введены последовательно соединенные селектор сигналов, измеритель частоты, блок анализа и индикации и блок воздействия на состояние оператора, причем вход селектора импульсов соединен с выходом усилителя.