[發明專利]一種城軌列車司機生理狀態監測系統

在審

• 申請號: 201910334613.1
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110101372A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 高婷;黃遠春;朱海燕;唐新宇;張振華
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: A61B5/02
• 分類號: A61B5/02;A61B5/024
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種城軌列車司機生理狀態監測系統，包括智能手環，所述智能手環通過無線方式連接終端存儲設備，所述智能手環包括信號分析模塊和分別與信號分析模塊連接的發射模塊、接收模塊、通訊模塊和預警輸出模塊，所述接收模塊與信號分析模塊之間設有帶通濾波模塊，所述發射模塊為綠色LED光發射器，所述接收模塊為感光光電二極管接收器，通過接收模塊采集得到PPG信號。與現有技術相比，本發明可監測列車司機崗前和在線工作的生理狀態，通過主動監測、主動預防，減少因列車司機生理狀態欠佳帶來的運營生產中的安全隱患，適用于現有軌道交通車輛司機室。

技術領域

本發明涉及軌道交通安全技術領域，尤其是涉及一種城軌列車司機生理狀態監測系統。

背景技術

縱使城市軌道交通設備設施自動化程度高，自動駕駛技術日趨完善，卻依然需要列車司機、車站站務員、車站值班員等一線崗位的工作者來進行運營生產。軌道交通運營管理人員通過視頻監控記錄一線崗位的工作者的工作狀態，而視頻監控不具備時效性，通常作為績效考核或抽查的依據。城軌電動列車作為軌道交通運營生產的關鍵環節，更加有必要通過實時監測其生理情況和作業狀態來保證運營生產安全。

醫院和市場的心率檢測設備和心率變異性分析軟件中，基于心電圖(Electrocardiogram，ECG)傳感器的心電生物電信號的監測得到了廣泛的認可和應用。從臨床醫學治療角度，ECG這種監測方法準確、可靠。因其復雜的設備使用，該方法并不適合用于城軌電動列車司機在工作狀態下的生理狀態監測。光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmoGraphy，PPG)是借光電手段獲取心臟有關的心理參數信息，是一種無創檢測方法。當心臟處于舒張狀態時，外周血液減少，檢測到的光強較大；相反，當心臟收縮時，外周血液增加監測到的光強減少。本發明設計一種城市城軌電動列車生理狀態實時監測系統，以采集城軌電動列車司機的PPG脈搏波，用脈搏變異性(Pulse Rate Variablity,PRV)代替傳統的心率變異性(Heart Rate Variablity,HRV)分析和判斷列車司機的生理狀態。

中國專利CN10814344A公開了一種基于多源信息融合的疲勞駕駛預警系統，包括方向套盤、信息采集單元、數據處理單元、預警單元、手環，采用信息融合技術處理駕駛員的疲勞狀態。上述基于多源信息融合的疲勞駕駛預警系統實現了信息互補，提高預警系統的可靠性，但是并不適用于特殊駕駛性質的城軌電動列車和列車司機。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種城軌列車司機生理狀態監測系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種城軌列車司機生理狀態監測系統，包括智能手環，所述智能手環通過無線方式連接終端存儲設備，所述智能手環包括信號分析模塊和分別與信號分析模塊連接的發射模塊、接收模塊、通訊模塊和預警輸出模塊，所述接收模塊與信號分析模塊之間設有帶通濾波模塊，所述發射模塊為綠色LED光發射器，所述接收模塊為感光光電二極管接收器，通過接收模塊采集得到PPG信號。

優選的，所述PPG信號首先通過預處理除去噪聲，隨后通過時域分析和頻域分析兩路進行信號分析，得到監測指標。

優選的，所述預處理包括低通濾波處理、去基線漂移處理、分離偽影噪聲處理。

優選的，所述時域分析包括：將脈搏跳動間隔作為竇性心率間隔，將平均脈搏作為平均心率，根據脈搏跳動間隔均值和平均脈搏計算得到平均心率、心率變異性指標。

優選的，所述頻域分析包括：

對信號的RR間期進行三次樣條插值成為等距采樣序列，采用韋爾奇周期圖法和自回歸模型算法兩種方法同步計算頻率估計結果，相互驗證估計結果。

優選的，所述智能手環分析列車員設定時間的某段PPG信號，當該段信號在時域分析、頻域分析結果中至少各出現一項監測指標異常時，通過預警輸出模塊報警。