[发明专利]一种城轨列车司机生理状态监测系统

说明书

本发明涉及一种城轨列车司机生理状态监测系统，包括智能手环，所述智能手环通过无线方式连接终端存储设备，所述智能手环包括信号分析模块和分别与信号分析模块连接的发射模块、接收模块、通讯模块和预警输出模块，所述接收模块与信号分析模块之间设有带通滤波模块，所述发射模块为绿色LED光发射器，所述接收模块为感光光电二极管接收器，通过接收模块采集得到PPG信号。与现有技术相比，本发明可监测列车司机岗前和在线工作的生理状态，通过主动监测、主动预防，减少因列车司机生理状态欠佳带来的运营生产中的安全隐患，适用于现有轨道交通车辆司机室。

技术领域

本发明涉及轨道交通安全技术领域，尤其是涉及一种城轨列车司机生理状态监测系统。

背景技术

纵使城市轨道交通设备设施自动化程度高，自动驾驶技术日趋完善，却依然需要列车司机、车站站务员、车站值班员等一线岗位的工作者来进行运营生产。轨道交通运营管理人员通过视频监控记录一线岗位的工作者的工作状态，而视频监控不具备时效性，通常作为绩效考核或抽查的依据。城轨电动列车作为轨道交通运营生产的关键环节，更加有必要通过实时监测其生理情况和作业状态来保证运营生产安全。

医院和市场的心率检测设备和心率变异性分析软件中，基于心电图(Electrocardiogram，ECG)传感器的心电生物电信号的监测得到了广泛的认可和应用。从临床医学治疗角度，ECG这种监测方法准确、可靠。因其复杂的设备使用，该方法并不适合用于城轨电动列车司机在工作状态下的生理状态监测。光电容积脉搏波描记法(PhotoPlethysmoGraphy，PPG)是借光电手段获取心脏有关的心理参数信息，是一种无创检测方法。当心脏处于舒张状态时，外周血液减少，检测到的光强较大；相反，当心脏收缩时，外周血液增加监测到的光强减少。本发明设计一种城市城轨电动列车生理状态实时监测系统，以采集城轨电动列车司机的PPG脉搏波，用脉搏变异性(Pulse Rate Variablity,PRV)代替传统的心率变异性(Heart Rate Variablity,HRV)分析和判断列车司机的生理状态。

中国专利CN10814344A公开了一种基于多源信息融合的疲劳驾驶预警系统，包括方向套盘、信息采集单元、数据处理单元、预警单元、手环，采用信息融合技术处理驾驶员的疲劳状态。上述基于多源信息融合的疲劳驾驶预警系统实现了信息互补，提高预警系统的可靠性，但是并不适用于特殊驾驶性质的城轨电动列车和列车司机。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城轨列车司机生理状态监测系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种城轨列车司机生理状态监测系统，包括智能手环，所述智能手环通过无线方式连接终端存储设备，所述智能手环包括信号分析模块和分别与信号分析模块连接的发射模块、接收模块、通讯模块和预警输出模块，所述接收模块与信号分析模块之间设有带通滤波模块，所述发射模块为绿色LED光发射器，所述接收模块为感光光电二极管接收器，通过接收模块采集得到PPG信号。

优选的，所述PPG信号首先通过预处理除去噪声，随后通过时域分析和频域分析两路进行信号分析，得到监测指标。

优选的，所述预处理包括低通滤波处理、去基线漂移处理、分离伪影噪声处理。

优选的，所述时域分析包括：将脉搏跳动间隔作为窦性心率间隔，将平均脉搏作为平均心率，根据脉搏跳动间隔均值和平均脉搏计算得到平均心率、心率变异性指标。

优选的，所述频域分析包括：

对信号的RR间期进行三次样条插值成为等距采样序列，采用韦尔奇周期图法和自回归模型算法两种方法同步计算频率估计结果，相互验证估计结果。

优选的，所述智能手环分析列车员设定时间的某段PPG信号，当该段信号在时域分析、频域分析结果中至少各出现一项监测指标异常时，通过预警输出模块报警。