[发明专利]吊车操作员状态综合检测系统

摘要

本发明涉及一种吊车操作员状态综合检测系统，包括第一检测子系统、第二检测子系统和综合判定子系统，所述第一检测子系统对操作员的脑电波进行检测以获得脑电波特征，所述第二检测子系统对操作员的嘴唇进行检测以获得嘴唇特征，所述综合判定子系统与所述第一检测子系统和所述第二检测子系统分别连接，基于所述脑电波特征和所述嘴唇特征确定操作员的当前状态。通过本发明，能够基于脑电波检测和嘴唇检测综合对吊车操作员的当前状态进行准确判断，避免在吊车操作员疲倦情况下的事故发生。

主权项

一种吊车操作员状态综合检测系统，所述检测系统包括第一检测子系统、第二检测子系统和综合判定子系统，所述第一检测子系统对操作员的脑电波进行检测以获得脑电波特征，所述第二检测子系统对操作员的嘴唇进行检测以获得嘴唇特征，所述综合判定子系统与所述第一检测子系统和所述第二检测子系统分别连接，基于所述脑电波特征和所述嘴唇特征确定操作员的当前状态；其特征在于，所述检测系统还包括：供电子系统，用于为所述第一检测子系统、所述第二检测子系统和所述综合判定子系统提供电力供应；所述供电子系统包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；所述第一检测子系统包括：接地电极，放置于操作员的头前部中点，用于排除干扰；参考电极，作为操作员身体相对零电位点的电极，采用双耳垂接法放置于操作员的耳垂上；作用电极，放置于操作员的头皮上；信号接收器，与所述接地电极、所述参考电极和所述作用电极分别连接，将所述作用电极接收到的信号减去所述参考电极接收到的信号以作为脑电波信号输出，所述脑电波信号的采样频率为256Hz；AT89C51单片机，与所述信号接收器连接，从所述脑电波信号中解析出其中的α波、β波和θ波，所述α波的频率范围为8‑14Hz，所述β波的频率范围为14‑30Hz，所述θ波的频率范围为4‑8Hz，分别计算功率以获得α波功率、β波功率和θ波功率，将α波功率和θ波功率相加后除以β波功率获得的除值作为脑电波状态检测因子；所述第二检测子系统包括：CMOS视觉传感设备，用于对操作员的面部进行拍摄，以获得面部图像，所述面部图像的分辨率为3840×2160；自适应递归滤波设备，与所述CMOS视觉传感设备连接，用于对所述面部图像执行自适应递归滤波处理，以获得滤波面部图像；颜色空间转换设备，与所述自适应递归滤波设备连接，用于将所述滤波面部图像转换为RGB颜色空间下的图像，获得RGB面部图像；嘴唇区域分割设备，与颜色空间转换设备和移动硬盘分别连接，对于所述RGB面部图像的每一个像素，分别计算其RGB三颜色通道的像素值，获得R像素值、G像素值和B像素值，将G像素值减去B像素值以获得第一差值，将R像素值减去G像素值以获得第二差值，将第一差值除以第二差值后的除值取绝对值以获得颜色特征值，当所述颜色特征值小于等于颜色特征值阈值时，则认定该像素为嘴唇像素，否则则认定该像素为非嘴唇像素，将所述RGB面部图像中的所有嘴唇像素组成嘴唇图像；嘴唇开合度确定设备，与所述嘴唇区域分割设备连接，基于所述嘴唇图像计算所述嘴唇图像的高度和宽度，将所述高度除以所述宽度以获得嘴唇开合度；所述综合判定子系统包括：USB接口，用于插接外部U盘，以自动读取外部U盘所预先存储的颜色特征值阈值、开合度阈值、第一检测因子阈值和第二检测因子阈值，所述第一检测因子阈值大于所述第二检测因子阈值；移动硬盘，与所述USB接口连接，用于接收并存储所述颜色特征值阈值、所述开合度阈值、所述第一检测因子阈值和所述第二检测因子阈值；数字信号处理器，与所述AT89C51单片机、所述嘴唇开合度确定设备和所述移动硬盘分别连接，在当前面部图像的嘴唇开合度大于等于所述开合度阈值且脑电波状态检测因子大于等于所述第一检测因子阈值时，输出睡眠状态信号，在当前面部图像的嘴唇开合度大于等于所述开合度阈值且脑电波状态检测因子小于所述第一检测因子阈值但大于等于所述第二检测因子阈值时，输出疲倦状态信号，在当前面部图像的嘴唇开合度小于所述开合度阈值且脑电波状态检测因子小于所述第二检测因子阈值时，输出清醒状态信号；无线通信接口，与所述数字信号处理器连接，用于将与所述睡眠状态信号、所述疲倦状态信号或所述清醒状态信号分别对应的提示文字无线发送到操作员所在单位局域网和操作员所在单位负责人的移动终端；语音播放设备，与所述数字信号处理器连接，用于实时播放与所述睡眠状态信号、所述疲倦状态信号或所述清醒状态信号分别对应的语音播放文件；其中，所述自适应递归滤波设备、所述颜色空间转换设备、所述嘴唇区域分割设备和所述嘴唇开合度确定设备分别采用相同的FPGA芯片实现，所述分别采用的FPGA芯片均为XILINX公司的XC3S1000FT256。