本發(fā)明涉及疲勞監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦井下的工作人員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，大型設(shè)備和移動車輛種類繁多，井下人員在正常工作期間，環(huán)境惡劣，能見度低，環(huán)境的改變?nèi)菀资沟霉ぷ魅藛T出現(xiàn)疲勞生產(chǎn)狀況。經(jīng)常出現(xiàn)由于過度疲勞而操作錯誤，導(dǎo)致設(shè)備傷人事故。這對井下工作人員的人身安全造成了極大的安全隱患。所以，很有必要在現(xiàn)有井下設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加一套人員疲勞監(jiān)測設(shè)備與系統(tǒng)，用于探測井下一定范圍內(nèi)工作人員的疲勞狀況，當(dāng)工作人員在該區(qū)域內(nèi)工作時，所監(jiān)測該人員的生理與心理信號出現(xiàn)異常，系統(tǒng)可以自動向該工作人員發(fā)出不同程度的預(yù)警信號，監(jiān)測信號出現(xiàn)異常偏離時，該系統(tǒng)可控制此工作人員所操作的設(shè)備強(qiáng)行停止工作，從而避免事故發(fā)生。

在現(xiàn)有技術(shù)中，存在多種人員疲勞監(jiān)測設(shè)備，如疲勞監(jiān)測手環(huán)、疲勞監(jiān)測帽等，這些公開專利與相關(guān)研究主要聚焦于人體不同種類的生理信號監(jiān)測，通過不同種類的生理信號監(jiān)測結(jié)果，對人員疲勞水平進(jìn)行一定范圍的疲勞等級評估，以此達(dá)到疲勞監(jiān)測的目的。但此類產(chǎn)在疲勞監(jiān)測過程中，由于抗干擾能力差、防爆功能差以及監(jiān)測人員同設(shè)備之間相對位置關(guān)系不當(dāng)，使得此類產(chǎn)品只能在常規(guī)環(huán)境和有限距離下進(jìn)行，不能通過監(jiān)測信號的異常水平控制移動設(shè)備啟停，從而不能達(dá)到對井下工作人員疲勞水平探測和管控的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦井下的工作人員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)和方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種煤礦井下的工作人員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)，包括穿戴部分、人員操作設(shè)備部分、人員終端部分和信號終端處理部分，所述人員穿戴部分包括防爆橡膠包裹式eego^tmmylab全移動腦電儀安全帽、防爆玻璃鏡框tobiiglasses2便攜式眼動儀、便衣腕帶式多導(dǎo)生理儀和防爆橡膠壓力測試鞋墊。

所述人員操作設(shè)備部分包括計時面板、聲報警單元、操作設(shè)備和自動控停開關(guān)，所述計時面板和所述聲報警單元以及所述自動控停開關(guān)分別安裝于井下該人員崗位操作設(shè)備機(jī)身周圍。

所述人員終端部分包括人員工作區(qū)包括信號收集終端和信號傳送節(jié)點(diǎn)。所述人員終端部分采用信號傳送天線，所述信號傳輸天線均布置于人員操作設(shè)備的電池處。

所述信號終端處理部分包括中央終端處理器和人員疲勞特征識別的決策控制軟件。

優(yōu)選的，所述監(jiān)測系統(tǒng)布置在煤礦井下操作頻繁的設(shè)備周圍，所述操作頻繁的設(shè)備為連采機(jī)、錨桿機(jī)和采煤機(jī)等。

優(yōu)選的，所述煤礦井下的工作人員疲勞監(jiān)測方法包括人員疲勞信號采集方法、區(qū)域人員疲勞信號識別方法、決策控制方法。

具體方法步驟如下：

(1)收集井下工作人員的腦電信號、心電信號、心理興趣水平、血速、血壓、心率、皮溫、肌電信號、眼皮閉合頻率、瞳孔大小變化幅度等生理與反應(yīng)心理水平的信號；

(2)人員疲勞特征識別的決策控制軟件對信號自動融合與分析，判斷所監(jiān)測的工作人員是否為疲勞狀態(tài)；

(3)當(dāng)被監(jiān)測工作人員狀態(tài)為輕微疲勞狀態(tài)，中央處理器將信號返回至被監(jiān)測工作人員的聲報警單元，提醒該工作人員調(diào)整自身狀態(tài)；

(4)工作人員狀態(tài)為一般疲勞狀態(tài)，中央處理器將信號傳送至班組長聲報警單元處，提示班組長調(diào)換該監(jiān)測工作人員換班；

(5)工作人員狀態(tài)為非常疲勞狀態(tài)，中央處理器將信號返回至被監(jiān)測工作人員的啟停設(shè)備上，強(qiáng)制停止操作設(shè)備；

(6)工作人員狀態(tài)為正常狀態(tài)，系統(tǒng)無動作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：從結(jié)構(gòu)上設(shè)計上，所有監(jiān)測設(shè)備采用隱藏式設(shè)計，所有測試信號的信號采集器均隱藏設(shè)計在工作服和防護(hù)設(shè)備內(nèi)部，可使得被測試人員活動范圍增大并且更易于活動。同時，所有設(shè)備采用防爆理念進(jìn)行設(shè)計，增加了防爆橡膠隔絕外界的干擾，增強(qiáng)了監(jiān)測設(shè)備的抗干擾能力和監(jiān)測應(yīng)用范圍。在制作方面，由于縮小了用于信號采集的干電極片的設(shè)計，在設(shè)備制作階段可以縮減原材料的使用，降低了干電極片的部分制作成本。從能耗方面，由與井下設(shè)備繁多，許多通電設(shè)備供電均可為本發(fā)明提供一定的電能來源。防止井下設(shè)備搶電、浪費(fèi)電能的現(xiàn)狀。從工序節(jié)省方面，以往監(jiān)測儀器設(shè)備龐大，安裝程序眾多，而所述井下工作人員疲勞監(jiān)測設(shè)備生產(chǎn)流程縮減了設(shè)備傳輸線的生產(chǎn)流程。從工序上節(jié)約了時間。從效率方面，可以有效監(jiān)測人員疲勞狀態(tài)。通過信號對工作人員和管控人員的提醒，可以降低疲勞生產(chǎn)所發(fā)生事故的概率。從操作方面，以往的井下人員生產(chǎn)都有督導(dǎo)隊對生產(chǎn)人員進(jìn)行督導(dǎo)和控制，而本發(fā)明的使用，可以代替督導(dǎo)人員對生產(chǎn)人員疲勞狀態(tài)的督導(dǎo)作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的方法流程圖。

圖中：1-穿戴部分、11-防爆橡膠包裹式eego^tmmylab全移動腦電儀安全帽、12-防爆玻璃鏡框tobiiglasses2便攜式眼動儀、13-便衣腕帶式多導(dǎo)生理儀、14-防爆橡膠壓力測試鞋墊、2-人員操作設(shè)備部分、21-計時面板、22-聲報警單元、23-操作設(shè)備、24-自動控制停開關(guān)、3-人員終端部分、31-信號收集終端、32-信息傳送節(jié)點(diǎn)、4-信號終端處理部分、41-中央處理器、42-人員疲勞特征識別的決策控制軟件。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：1.一種煤礦井下的工作人員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)，包括穿戴部分1、人員操作設(shè)備部分2、人員終端部分3和信號終端處理部分4，所述人員穿戴部分包括防爆橡膠包裹式eego^tmmylab全移動腦電儀安全帽11、防爆玻璃鏡框tobiiglasses2便攜式眼動儀12、便衣腕帶式多導(dǎo)生理儀13和防爆橡膠壓力測試鞋墊14，監(jiān)測被監(jiān)測工人的各項(xiàng)生理數(shù)據(jù)。

所述人員操作設(shè)備部分包括計時面板21、聲報警單元22、操作設(shè)備和自動控停開關(guān)23，所述計時面板和所述聲報警單元以及所述自動控停開關(guān)分別安裝于井下該人員崗位操作設(shè)備機(jī)身周圍，聲報警單元可提醒被監(jiān)測工作人員，自動控制開關(guān)可控制改人員操作設(shè)備的停止與運(yùn)行。

所述人員終端部分包括人員工作區(qū)包括信號收集終端31和信號傳送節(jié)點(diǎn)32，所述人員終端部分采用信號傳送天線，信息通過信號傳送節(jié)點(diǎn)傳輸至信息終端處理部分，所述信號傳輸天線均布置于人員操作設(shè)備的電池處。

所述信號終端處理部分包括中央終端處理器41和人員疲勞特征識別的決策控制軟件42。

具體而言，所述監(jiān)測系統(tǒng)布置在煤礦井下操作頻繁的設(shè)備周圍，所述操作頻繁的設(shè)備為連采機(jī)、錨桿機(jī)和采煤機(jī)等。

具體而言，所述煤礦井下的工作人員疲勞監(jiān)測方法包括人員疲勞信號采集方法、區(qū)域人員疲勞信號識別方法、決策控制方法。

具體方法步驟如下：

(1)收集井下工作人員的腦電信號、心電信號、心理興趣水平、血速、血壓、心率、皮溫、肌電信號、眼皮閉合頻率、瞳孔大小變化幅度等生理與反應(yīng)心理水平的信號，將信號利用信號傳送節(jié)點(diǎn)通過集成信號天線將收集到的工作人員生理信號傳送至中央監(jiān)控室的中央終端處理器上；

(2)人員疲勞特征識別的決策控制軟件對信號自動融合與分析，判斷所監(jiān)測的工作人員是否為疲勞狀態(tài)，通過中央終端處理器將信號傳入電腦，打開所述人員疲勞特征識別的決策控制軟件對信號自動融合與分析，判斷所監(jiān)測的工作人員是否為疲勞狀態(tài)；

(3)監(jiān)測工作人員狀態(tài)為輕微疲勞狀態(tài)，當(dāng)被監(jiān)測工作人員的心電信號、心理興趣水平、血速、血壓、心率、皮溫、肌電信號、眼皮閉合頻率、瞳孔大小變化幅度處于非正常區(qū)間但處于偏離范圍較小時，中央處理器將信號返回至被監(jiān)測工作人員的聲報警單元，提醒該工作人員調(diào)整自身狀態(tài)；

(4)監(jiān)測工作人員狀態(tài)為一般疲勞狀態(tài)，當(dāng)被監(jiān)測工作人員的心電信號、心理興趣水平、血速、血壓、心率、皮溫、肌電信號、眼皮閉合頻率、瞳孔大小變化幅度處于非正常區(qū)間但處于偏離范圍較小時，中央處理器將信號傳送至班組長聲報警單元處，提示班組長調(diào)換該監(jiān)測工作人員換班；

(5)監(jiān)測工作人員狀態(tài)為非常疲勞狀態(tài)，當(dāng)被監(jiān)測工作人員的心電信號、心理興趣水平、血速、血壓、心率、皮溫、肌電信號、眼皮閉合頻率、瞳孔大小變化幅度處于非正常區(qū)間但處于偏離范圍在偏離的中等范圍時，中央處理器將信號返回至被監(jiān)測工作人員的啟停設(shè)備上，強(qiáng)制停止操作設(shè)備；

(6)監(jiān)測工作人員狀態(tài)為正常狀態(tài)，當(dāng)被監(jiān)測工作人員的心電信號、心理興趣水平、血速、血壓、心率、皮溫、肌電信號、眼皮閉合頻率、瞳孔大小變化幅度處于非正常區(qū)間但處于偏離范圍在較大范圍時，系統(tǒng)無動作。

工作原理：本發(fā)明中，在井下巷道周圍增加信號傳送區(qū)及信號采集錨點(diǎn)。在井下人員操作的機(jī)械機(jī)身處安裝聲報警器。集成天線采用超寬帶技術(shù)。即uwb無載波通信技術(shù)，利用納秒(ns)至皮秒(ps)級的非正弦波窄脈沖傳傳輸生理信號數(shù)據(jù)，傳送速度高，耗電量低。并具有精準(zhǔn)的信號識別能力。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。