Устройство для определения утомления оператора

Устройство для определения утомления оператора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в аппаратуре проверки и контроля функционального состояния оператора в системе человек - техника Сущность изобретения устройство содержит измерительные каналы кожно - гальванической реакции рук и электрического сопротивления кожи, сумматор, дифференциальный усилитель, аналоговый делитель, компаратор, блок предупредительной сигнализации. Устройство позволяет не только вычислять коэффициент асимметрии , но и автоматически контролировать превышение порогового значения и наступление утомления у оператора 1 ил.

Кемитет Российской Федерации пв патентам и товарным знакам ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;- ;.

К ПАТЕНТУ

W (21) 4823837/» (22) 07.0ЫЮ (46).30.»93 Б(ол Йа 43-44 (71) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) Шевандин МА; Грибков ОИ; Таратынова ГВ;

Подкпетнова И;М. (73) Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСП ОйСтВО ДЛЯ ОПЩДВаНИЯ

УТОВЙЕНИЯ ОПЕРАТОРА (57) Использование: в аппаратуре проверки и конт(lay Ê RÖ (и) 2003541 Cl (51) 5 В6113 20 А61В5 16 роля функционального состояния оператора в системе- человек — техника Сущность изобретения: устройство содержит измерительные каналы кожно — гальванической реакции рук и электрического сопротивления конщ сумматор, дифференциальный усилитель, аналоговьат делитель, компаратор, блок предупредительной сигнализации. Устройство позволяет не только вычислять коэффициент асимметрии, но и автоматически контролировать превышение порогового значения и наступление утомления у оператора. 1 ип.

2003541 ции. Постоянно следя за уровнем бдительности и не давая уснуть, данное устройство может привести к ситуации когда количество ошибок операторов возрастает, Цена ошибки очень велика, т.к. это связано с безопасностью движения поездов. Другими словами, для известного устройства характерны ограниченные функциональные возможности, низкая комфортность оператора, относительно низкая достоверность, В деятельности операторов, например, можно выделить два наиболее опасных состояния: психологическую перегрузку и недогруженность полезной информацией, Последняя возникает из-за монотонности в

Изобретение относится к аппаратуре проверки и контроля функционального состояния оператора, Известно устройство контроля бдительности машиниста. 5

Зто устройство работает совместно с типовым устройством автоматической локомотивной сигнализации и содержит датчики для съема информации, усилитель, источник тока управляемого напряжения, блок фор- 10 мирования сигнала управления, фильтр нижних частот, полосовой фильтр, усилитель физической составляющей электрического . сопротивления кожи (ЗСК), формировательограничитель, селектор помех, логический блок, одновибратор, генератор, две группы счетчиков, рукоятку бдительности (РБ) и электропневматический клапан (ЭПК). Устройство выделяет физическую составляющую ЭСК и подает предупредительный сигнал ЗПКв слу-. чае увеличения межимпульсных интервалов до 60 с, В ответ на предупредительный свисток машинист нажимает РБ, цепь ЭПК замыкается. Если РБ была нажата рефлекторно, как это часто бывает в типо- 25 вой системе контроля, то через 3 с цепь 3 ПК вновь разомкнется. Если первый предупредительный свисток вызовет необходимую активацию, появится сигнал физической составляющей, в результате чего цепь ЭПК 30 замкнется до следующего случая снижения уровня бодрствования. Данное устройство следит за уровнем блидетльности машиниста, не давая ему уснуть, отменяя все периодические проверки бдительности.

Недостаток известного устройства — невозможность контроля ранней стадии утомления до потери бдительности. Жесткая настройка временных селекторов не исключает воэможность ложных срабатываний сви- 40 стка ЗПК, Кроме того, данное устройство будет малоэффективным при применении его для

-контроля функционального состояния, например, диспетчера или дежурного по станработе, ограниченности информации, что приводит в конечном итоге к потере бдительности и засыпанию, Психологическая перегрузка возникает из-за избытка информации для принятия решения и в связи с необходимостью одновременно совершать ряд управляющих действий. Автоматизация процессов управления, компоновка nynbioa с учетом требований эргономики, рациональный режим труда и отдыха операторов способствуют снижению вероятностио возникновения этого состояния. Однако аппаратурных решений, предупреждения возникновения психологической перегрузки по психофизиологическим показателям человека до сих пор нет.

Наиболее близким к предложенному яв- ляется устройство для определения утомле" ния оператора, содержащее регистратор и измерительные каналы ко>кно-гальванической реакции рук,и ЭСК, содержащие последовательно соединенные электроды, источник тока, режекторный фильтр, первый усилитель, полосовой фильтр и второй усилитель, сумматор, дифференциальный усилитель, первые входы которых соединены с выходом измерительного канала кож-. но-гальванической реакции рук, вторые входы — с выходами измерительного канала

ЗСК, а выходы — с входами блока аналогового делителя, выход которого соединен с вхбдом регистратора.

Указа н и ое устройство предназначено для исследований и экспериментов и не позволяет автоматически контролировать наступление состояния усталости у оператора и подавать предупредительный сигнал. Зто можно сделать только путем расшифровки записанных на регистратор (например ленты самописца) и измерения коэффициента асимметрии, Состояние усталости наблюдается, например, у поездных диспетчеров, особенно при опоздании поездов и нарушении графика движения. Такая ситуация характеризуется психологической нагрузкой. В помощь диспетчеру выделяются помощники, а весь диспетчерский участок разбивается на малые. То же самое происходит с авиадиспетчерами, операторами, конвеерных производств и т.п.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения утомления onepampa содержит регистратор и измерительные каналы кожно-гальванической реакции рук и ЗСК, содержащие последовательно соединенные электроды, источник тока, ðå2003541

>кекторный фильтр, усилители и паласовой фильтр, сумматор, дифференциальный усилитель, первые входы которых соединены с выходом измерительного канала кожногальванической реакции рук, вторые входы — c выходами измерительного канала ЭСК, а выходы — с входами блока аналогового делителя, снабжено компаратором, один из входов которого подключен к выходу аналогового делителя, задатчиком эталонного коэффициента асимметрии каналов и блоком предупредительной сигнализации, соединенным входом с выходом компаратора, подключенного вторым входом к выходу задатчика эталонного коэффициента асимметрии.

Нэ чертеже показа структурная схема устройства.

Первый какал определения кожно-гальванической реакции (КГР) рук 1 и второй канал выделения физической составляющей ЭСК 2, связаны с сумматором 3 и дифференциальным усилителем 4, выходы которых подключены ка входам аналогового делителя 5. Выход последнего подключен к первому входу кампаратара б, на второй вход которого подано напря>кение от эталонного задатчика коэффициента асимметрии, Выход кампаратора б подключен ко входу блока 7 предупредительной сигнализации.

Работает устройство =ледующим образом, Перед началом работы диспетчер надевает электроды первого измерительного канала 1 нэ пальцы правой руки, а электроды второго измерительного канала 2 на пальцы левой руки. Затем включает питание устройства. Измерительные каналы КГР 1 и

2 выделяют физическую составляющую электрического сопротивления кожи правой и левой руки. Электрический сигнал напряжения, эквивалентный физической составляющей ЭСК, подается с обеих рук на входы сумматора 3 и дифференциального усилителя 4, где формируются сигналы соответственно (01+ U2) и (U1- U2). Последние поступают на входы аналогового делителя 5, формиру201 — 02 ющего частотное + . Таким обра01 + 02

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УТОМЛЕНИЯ ОПЕРАТОРА, содержащее регистратор и измерительные каналы кожно-гальванической реакции рук и электрического сопротивления кожи, содержащие последовательна соединенные источник тока, электрод, рвжекторный фильтр, усилители и паласовой фильтр, сумматор; зом, на выходе аналогового делителя будет присутствовать сигнал напряжения, эквивалентный коэффициенту асимметрии. Именно этот сигнал поступает на первый вход

5 компарэтора 6. На второй вход компаратора подано напряжение от эталонного задатчика.

Если с выхода аналогового делителя 5 подается сигнал, больший опорного напря10 жения, то компаратор 6 находится в исходном состоянии и на его выходе низкий уровень напряжения лог.0. Если же состояние оператора таково, что коэффициент асимметрии будет меньше опорного напряжения, то

15 кампаратар 6 опрокинется и сменит свое состояние. При этом на выходе будет присутствовать высокий уровень напряжения, соответствующий лог.1. Логическими сигналами 0 и 1 управляется блок предупредительной

20 сигнализации. При лог.0 предупредительный сигнал не подается, а при лог,1 включается сигнал предупредительной сигнализации, что соответствует состояния утопления человека, Оператор отстраняется от выполнения

25 работ до полного восстановления. В качестве компаратора б можно использовать схемы репейных элементов выполнение на базе операционных усилителей, или интегральные микросхемы, Задатчиком эталон30 ного коэффициента асимметрии может служить источник стабилизированного напряжения, выполненный по известным схемам, В простейшем случае таковым мажет быть резисторный делитель напряжения, 35 питаемый от минусовой шины, Таким образом, предложенное устрой.ство лишено недостатков известных аналогов, в том числе прототипа. Оно позвляет не только вычислять коэффициент эсиммет40 рии, но и автоматически контролировать наступление утомления у оператора с включением предупредительной сигнализации, Тем самым повышается качество контроля психофизиологического состояния

45 человека, надежность и безопасность управляемого процесса (56) Авторское свидетельство СССР

Мг 1531991, кл, А 61 В 5/16, 1987, дифференциальный, усилитель, первые входы которых соединены с выходом измерительного канала кожно-гальванической реакции рук, вторые входы - с выходами измерительного канала электрического со- . противления кожи, а выходы - с входами блока аналогового делителя, выход которого соединен с входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено кампаратором, 2003541

Составитель Л, Морозов

Редактор Т. Павловская Техред М.Моргентал Корректор С. Патрушева

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3301

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 один из входов которого подключен к вы-. лизации, соединенным входом с выходом ходу аналогового делителя, задатчиком, компаратора, подключенного другим вхоэталонного коэффициента асимметрии ка- дом к выходу задатчика эталонного коэфналов и блоком предупредительной сигна-: фициента асимметрии.