Способ контроля уровня бодрствования оператора и устройство для его осуществления

 

Использование: в системах человек - техника для контроля уровня бодрствования водителя транспортного средства. Сущность изобретения: диапазон показателя физиологической активности разбивают на зоны, которым присваивают соответствующие вспомогательные сигналы, и выдают их оператору в соответствии с текущим значением контролируемого показателя; устройство, реализующее заявленный способ, содержит визуальные сигнализаторы и дешифратор, счетный блок и датчики электрического сопротивления кожи. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам безопасности систем человек техника и может быть использовано, например, для контроля уровня бодрствования водителя транспортного средства.

Известен способ контроля бодрствования оператора, включающий в себя определение текущего значения показателя физиологической активности и подачу сигнала оператору при совпадении его с критическим. Известно устройство для реализации способа, содержащее датчики электрического сопротивления кожи, средства выделения фазической составляющей и ее амплитудного анализа, тактовый генератор, подключенный к входам счетного узла, сигнальные выходы которого подключены к входам блока формирования предупредительного сигнала.

Недостаток этих известных способа и устройства состоит в том, что водитель транспортного средства не имеет объективной информации о своем текущем состоянии. Это создает дополнительную напряженность в работе и снижает эксплуатационные свойства устройства, так как возрастает вероятность ложных срабатываний предупредительных сигналов из-за кратковременных расслаблений, не приводящих к снижению бодрствования.

Цель предложения заключается в устранении указанных недостатков. Достигается это тем, что при способе контроля уровня бодрствования посредством определения текущего значения показателя его физиологической активности, которое сравнивают с критическим значением, соответствующим возможному нарушению бодрствования, и при совпадении указанных значений подают оператору предупредительный сигнал, выявляют возможный диапазон изменения значений показателей физиологической активности оператора и разбивают его на зоны, каждая из которых относится к соответствующей степени снижения физиологической активности оператора, и устанавливают для каждой из указанных зон вспомогательный сигнал для подачи его оператору.

Реализуется данный способ тем, что в устройство, содержащее датчики электрического сопротивления кожи, связанные со средствами выделения фазической составляющей электрического сопротивления кожи и ее амплитудного анализа, тактовый генератор, подключенный к входам счетного узла, сигнальные выходы которого подключены к входам блока формирования предупредительного сигнала, дополнительно вводят n визуальных сигнализаторов и дешифратор, информационные входы которого подключены к информационным выходам счетного узла, а каждый выход связан с соответствующим сигнализатором. Кроме того, дешифратор может быть снабжен дополнительным входом стробирования, подключенным к выходу тактового генератора.

Схема предложенного устройства, реализующего этот способ, приведена на фиг.1. На фиг.2 приведен другой пример выполнения дешифратора. Датчики ЭСК 1 подключены к входу средств выделения фазической составляющей ЭСК и его амплитудного анализа 2. Анализ длительности интервалов между импульсами фазической составляющей ЭСК осуществляется с помощью двух одинаковых групп счетчиков 3, управляемых блоком формирования предупредительных сигналов 4. Группы счетчиков 3 состоят из младших счетчиков СТ1, СТ3 и старших счетчиков СТ2, СТ4. К выходам весовых разрядов старшего счетчика СТ2 (либо СТ4) подключен дешифратор 5, имеющий n выходов, к которым подключены n визуальных сигнализаторов 6, соответствующих трем зонам анализируемого показателя. Средства выделения фазической составляющей ЭСК и ее амплитудного анализа включают в себя усилитель 7, к входу которого подключен источник тока 8, управляемый напряжением. Выход усилителя 7 через фильтр нижних частот 9 подключен к входу блока 10 формирования сигнала управления источником тока 8. Блок 10 содержит элемент сравнения 11 с опорным напряжением на одном из входов и нелинейный преобразователь 12. Выходной сигнал блока 10 поступает на вход источника тока 8. Сигнал с выхода усилителя 7 поступает также на вход полосового фильтра 13 и далее на усилитель 14. Усиленный сигнал поступает на формирователь-ограничитель 15, который срабатывает при строго определенном его уровне, формируя на своем выходе прямоугольный импульс фиксированной амплитуды, поступающий далее на вход селектора помех 16. Селектор помех 16 пропускает на вход лишь импульсы, длительность которых превышает 0,4 с. Выход селектора подключен к входу блока формирования предупредительного сигнала 4, который производит логические операции над выходными группами счетчиков 3 одновибратора 17, контролирующего работу тактового генератора 18, выходным сигналом селектора помех 16, сигналом от рукоятки бдительности 19. Основной выход 20 блока 4 включен в сеть предупредительного сигнала. На фиг.1 показан дешифратор 5 на три зоны. Он имеет пять входов A, B, C, Д, E и три выхода З, Ж, К. Первые четыре входа соединены с выходами весовых разрядов старшего счетчика СТ2. Пятый вход, стробирующий, подключен к выходу тактового генератора. К выходам З, Ж, К подключены визуальные сигнализаторы 6 соответственно зеленого, желтого и красного цвета. Дешифратор 5 состоит из перекодировщика 21, элемента 22 логики 6ИЛИ, подключенного своими входами к первым шести выходам перекодировщика 21, логического элемента 2И 23, подключенного к восьмому выходу перекодировщика 21, на другой вход логического элемента 2И 23 подан стробирующий сигнал с выхода тактового генератора, и четырех ключей К1, К2, К3.1, К3.2. Ключ К1 соединен с выходом логического элемента 6ИЛИ 22, ключ К2 соединен с седьмым выходом перекодировщика 21, ключ К3.1 соединен с выходом логического элемента 2И 23, ключ К3.2 соединен с девятым выходом перекодировщика 21. Причем выходы ключей К3.1 и К3.2 объединены вместе.

Зеленый визуальный сигнализатор подключен к выходу ключа К1, желтый визуальный сигнализатор подключен к выходу ключа К2. Красный визуальный сигнализатор подключен к объединенным выходам ключей К3.1 и К3.2.

Вся длительность критического межимпульсного интервала условно разбита на три зоны. В случае, если длительность интервала находится внутри первой зоны, то включается зеленый визуальный сигнализатор, указывая на то, что функция внимания человека-оператора находится на необходимом уровне.

Логическая функция, описывающая работу этого сигнализатора, имеет следующий вид: Если длительность межимпульсного интервала возросла и попала внутрь второй зоны, то выключается зеленый сигнализатор и включается желтый. Логическая функция, описывающая работу желтого сигнализатора, имеет вид .

При этом, если человек-оператор обратил внимание на желтый сигнал, он может посредством саморегуляции активизировать себя, что практически проявится в сокращении длительности межимпульсного интервала. С приходом очередного импульса с выхода селектора помех 16 желтый сигнализатор выключится и включится зеленый. Это происходит без нажатия рукоятки безопасности 19. В противном случае человек-оператор не заметил включения желтого визуального сигнализатора либо заметил, но не сумел активизироваться длительность межимпульсного интервала увеличивается и попадает в третью зону, что говорит о снижении уровня бодрствования. При этом выключается желтый визуальный сигнализатор и включается красный, мигающий с частотой тактового генератора. Логическая функция, описывающая работу красного мигающего сигнализатора, имеет вид К_миг ABCДE.

Если человек-оператор заметил этот сигнал, то посредством саморегуляции он может активизировать себя. При этом с приходом первого же импульса с выхода селектора 16 все счетчики обнуляются (вернутся в исходное состояние) и дешифратор 5 включит зеленый визуальный сигнализатор без нажатия рукоятки бдительности 19. В случае, если человек-оператор не обратил внимание на красный мигающий сигнализатор или активизировался недостаточно и длительность межимпульсного интервала превысит критическую величину, то включится красный сигнализатор, а логический блок 4 выдаст предупредительный сигнал ЭПК 20. Логическая функция, описывающая работу красного визуального сигнализатора, имеет вид К ABCД.

Человек-оператор будет обязан нажать на рукоятку бдительности 19 и активизироваться. При этом предупредительный сигнал выключится. Если после нажатия на рукоятку бдительности 19 он не активизировался, то есть с выхода селектора 16 на блок формирования предупредительного сигнала 4 не пришел очередной импульс, то красный визуальный сигнализатор не выключится, а предупредительный сигнал появится вновь через 4 секунды. Так будет до тех пор, пока он не активизируется.

На фиг.2 приведен другой вариант схемной реализации дешифратора 5.

Реализация данной схемы и данного способа обеспечивает вывод человеку оперативной информации о его текущем состоянии. Это дает возможность волевым усилием активизироваться, не приближаясь к критическому состоянию, избегая тем самым срабатывания предупредительного сигнала. Таким образом снижается напряженность в работе и повышается достоверность контроля.

Формула изобретения

1. Способ контроля уровня бодрствования оператора, заключающийся в том, что определяют текущее значение показателя его физиологической активности, которое сравнивают с критическим значением, соответствующим возможному нарушению бодрствования, и при совпадении указанных значений подают оператору предупредительный сигнал, отличающийся тем, что выявляют возможный диапазон изменения значений показателей физиологической активности оператора и разбивают его на зоны, каждая из которых относится к соответствующей степени снижения физиологической активности оператора, и устанавливают для каждой из указанных зон вспомогательный сигнал для подачи его оператору.

2. Устройство для контроля уровня бодрствования оператора, содержащее датчики электрического сопротивления кожи, связанные со средствами выделения физической составляющей электрического сопротивления кожи и ее амплитудного анализа, тактовый генератор, подключенный к входам счетного узла, сигнальные выходы которого подключены к входам блока формирования предупредительного сигнала, отличающееся тем, что в него введены n визуальных сигнализаторов и дешифратор, информационные входы которого подключены к выходам весовых разрядов старшего счетчика упомянутой группы, а каждый выход связан с соответствующим сигнализатором.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дешифратор снабжен входом стробирования, подключенным к выходу тактового генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2