информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии

Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Вход в систему

Недавно присоединились

  • Абдусаламов Магом...
  • Комиссаров Мэлор ...
  • Олег Матвеевич
  • вусенко алена ива...
  • Краснозобов Жигер...
аватар: Бушуев Кирилл Сергеевич

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ БОДРСТВОВАНИЯ
ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В УСЛОВИЯХ МОНОТОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

На сегодняшний день, общеизвестным стало утверждение о том, что человеческий фактор определяет почти полностью безопасность функционирования технических средств, представляющих потенциальную опасность. Это относится к водителям, рулевым, диспетчерам, операторам атомных электростанций и т.д. Ошибка в работе каждого из них чревата как минимум экономическими потерями, а часто и человеческими жертвами. Введение в широкую практику средств, обеспечивающих необходимый уровень работоспособности операторов, стало актуальной задачей. Условием эффективности применения таких средств является мониторинг состояния человека в каждый момент рабочего времени [3].
В настоящее время существует огромное количество предложений, законченных научных разработок и даже промышленных изделий, в той или иной степени решающих проблему контроля состояния оператора. Эти системы основаны на анализе одного или нескольких физиологических и/или поведенческих параметров.
Существуют исторически сложившиеся «народные методы» борьбы со сном, такие как кофе, энергетические напитки, различные таблетки, леденцы и даже семечки. Многие люди, оберегая своё здоровье, предпочитают не использовать данные продукты, а ведь иной раз необходимо:
·       долго и монотонно ехать за рулём, в том числе и в ночное время суток;
·       бодрствовать на посту во время несения дежурства на работе, объекте;
·       готовиться ночью к защите проекта или сессии;
·       нести «вахту» у постели больного человека или караулить сон маленького ребёнка и т.д.
                Чтобы избежать последствий засыпания, в наше время, существует множество различных средств и систем по контролю состояния бодрствования человека-оператора. В данной статье рассматриваются современные системы контроля бодрствования, начиная с простых устройств и заканчивая более сложными.
                Первое и самое простое устройство это DriveAlert «Антисон», приведено на рис.1 [1].
 
//www.avto-torg.ru/images/-0961.jpg
Рис.1. DriveAlert «Антисон»
 
Данное устройство крепится за правым ухом водителя, при помощи своей формы, представляющей собой «крючок». Как только голова водителя наклоняется вперед - звучит звуковой сигнал. «Антисон» не реагирует на наклон головы в стороны и назад. В прибор встроен выключатель, электронная и механическая схемы, а также сирена с элементом питания.
После включения устройства – «Антисон» размещается за правым ухом человека, управляющего автомобилем. Водитель подстраивает наклон прибора до необходимой степени срабатывания и отправляется в поездку.
Несмотря на надежность устройства, пользователи  должны понимать, что в уставшем состоянии нельзя садиться за руль, а также расслабляться, полагая, что устройство, выручит в абсолютно любой ситуации. Прибор лишь даёт  получить дополнительный шанс в безопасности, а он никогда не бывает лишним.
                Также пытливый ум наших граждан, возможно, найдет множество применений данному прибору. “Антисон” может пригодиться, например учащимся, компьютерным пользователям, вахтерам, охранникам и т.д.
Технические характеристики Drive Alert "Антисон":
·         Звуковое давление: 65 Дб
·         Питание: 1,5В (LR44)
·         Размер: 54х47,6 мм

                Достоинства Недостатки
1.Можно изготовить самому
2.Маленькие размеры
3.Не мешает работе
4.Работает от пальчиковой батарейки.
5.Дешевизна.
1.Работает только при наклоне головы.
2.На наклоны в бок не реагирует
 
 
 

 
                Следующая система контроля бодрствования человека-оператора-это система Vigiton, фирмы Neurocom.[3] (Рисунок 2)
 
 Система поддержания работоспособности водителя Vigiton
Рисунок 2 - Система поддержания работоспособности водителя Vigiton
 
                Система поддержания работоспособности  водителя Vigiton предназначена для непрерывного контроля физиологического состояния водителя транспортного средства и предотвращения перехода водителя из активного состояния в состояние психофизиологической релаксации или дремотную стадию сна. 
                Система выдает команды для включения исполнительных устройств безопасности, например, включает аварийную световую сигнализацию для информирования других участников движения, в случае не восстановления активного работоспособного состояния, потери сознания или смерти.
"Ноу хау" в данном устройстве составляют выработанные на огромном статистическом материале пороги и критерии определения состояний, а также помехоустойчивый способ регистрации измеряемого физиологического показателя. Функциональное состояние водителя определяется в соответствии с выработанными критериями по результатам непрерывного измерения электродермального сопротивления.
Критический уровень бодрствования  это состояние, при котором человек  работоспособен, но количество совершаемых  им ошибок может резко увеличиться. Из соображений безопасности и с учетом индивидуального разброса физиологических параметров людей  критический уровень бодрствования  зафиксирован вблизи границы работоспособного состояния. Устройство препятствует наступлению сна, подавая сигнал тревоги за несколько десятков секунд до наступления этого состояния.
 Состав системы Vigiton:
·         Cвето-звуковой индикатор состояния водителя
·         Наручные датчики, встроенные в браслет и перстень
·         Блок взаимодействия с системами автомобиля. 
 Технические характеристики:
·         Дальность радиоканала не менее 10 м
·         Продолжительность непрерывной работы "часов" не менее 10 час
·         Вес носимой части 50 г
 Устройство обеспечивает существенное повышение безопасности движения на всех видах транспорта за счет мобилизации человека - оператора.
 

Достоинства Недостатки
1.Удобен
2.Не мешает работе
3.Возможность взаимодействия с системами автомобиля
1.Необходим блок  управления
2.Высокая цена
3.Увесистая носимая часть
 

               
Ещё один прибор, похожий на тот, что описан выше, - это StopSleep [1] (Рисунок 3).
 
//www.stopsleep.com/ttx/images/pribor3.jpg
Рисунок 3 - Прибор для контроля активности
пользователя и предотвращения засыпания StopSleep
 
                Компактный  прибор для контроля уровня активности пользователя. Имеет два режима: StopSleep и Стрессометр. В режиме StopSleep прибор выдает предупреждающие сигналы при критическом падении уровня реакции человека на окружающее и препятствует засыпанию. Основные пользователи: водители, охранники. Принципиальным отличием прибора от имеющихся на рынке является его срабатывание до засыпания, а также  универсальность применения (не привязан к определенному транспортному средству). Продукт, интегрирован с системами GPS/ГЛОНАСС.
                В режиме Стрессометр прибор выдает на вход USB компьютера сигнал, характеризующий уровень активности пользователя. Для ПК создана программа, выдающая график изменения напряженности человека по методике проф. Рыжова Б.Н. Цель — контроль психологических характеристик человека, а также формирование навыков управления своим состоянием. По сути это система биологической обратной связи основанная на сигнале КГР (кожно-гальваническая реакция). Основные потребители: психологи (школьные и клинические), логопеды, спортивные врачи и их клиенты, а также другие категории людей.
Технические характеристики:
·         Вес прибора: 40г. Размеры прибора: 40×25×12 мм.
·         Время работы прибора на одной зарядке               15 часов.
Дополнительные характеристики
1. Прибор констатирует не факт засыпания, а оповещает носителя о том, что сон наступит через 2-3 минуты.
2. Оповещение о засыпании происходит вибрационным, звуковым и световым сигналами.
3. Использование прибора не требует специальной подготовки или обучения.
               

Достоинства Недостатки
1.Не мешает работе
2.Длительное время работы без подзарядки
3.Срабатывание за 2-3 мин до засыпания
4.Приемлимая цена
1.Стесняет движения пальцев
2.Грамоздкость на руке
 

 
Далее рассмотрим устройство Avita “Антисон”[5](Рисунок 4).
 
 Fuho AVITA A Bluetooth
Рисунок 4 - Avita “Антисон”
 
                Устройство Аvita "Антисон" представляет собой компактный прибор, размером с небольшой мобильный телефон, которое с помощью специального приспособления закрепляется на ремне безопасности автомобиля, примерно на 3 сантиметра выше уровня "солнечного сплетения". Данное устройство прослушивает и определяет ритмы сердечных сокращений и на этой основе определяет момент засыпания человека.
Точность работы Avita A Bluetooth составляет 80 – 85%.
Технические характеристики:
·         Встроенная память 1Гб
·         Беспроводная связь Bluetooth 2.0;
·         Порт USB,mini USB;
·         Батарея Li-Ion 770 мАч (до 8.0 часов);
·         Вес 100гр;
·         Габариты 56x20x86 мм
 

                Достоинства Недостатки
1.Не мешает работе
2.Наличие внутренней памяти
3.Срабатывание за несколько минут до   засыпания
4.Приемлимая цена
5.Наличие USB-порта
1.Низкое время работы без подзарядки
2.Не всегда может срабатывать именно из-за засыпания.
 

 
                Ещё один из приборов спасающих жизнь и работу. Система аварийной тревоги при засыпании водителя на основе отслеживания глаз MR688GPK [4](Рисунок 5).
 
//www.russianelectronics.ru/files/65736/Antison2b9b.jpg
Рисунок 5 - Система аварийной тревоги при засыпании водителя на основе отслеживания глаз MR688GPK
 
                MR688GPK Eye-catching Pre-Crash Alarm / Driver Fatigue Monitor не только поддержит, но и позволит избежать аварии засыпающему водителю. Для дальнобойщиков, водителей автобусов, автомобилистов и.т.д.. Актуален также для людей на ответственных работах в ночное время и при монотонной обстановке. Кроме этого им могут пользоваться операторы систем наблюдения, охранники и даже надзиратели. Управление катером, автобусом, самолётом и даже научные исследования, требующие длительного наблюдения и оперативного управления.
                Это небольшое устройство, которое больше напоминает видеорегистратор располагается (крепиться) на приборной панели перед оператором. Камера со специальным программным обеспечением.
                Принцип работы по видеоидентификации состояния лица водителя – начиная от закрывания век, до наклона головы. В основе анализа расстояние между нижним и верхним веком. Причём не помешают солнцезащитные очки, изменение освещения и даже тип лица. Прибор настраивается под конкретное лицо и имеет даже инфракрасную подсветку. Чувствительность может быть установлена на четырех разных уровнях.
Оповещение о засыпании производиться «противным» звуковым сигналом и устройство начинает говорить.
                Не срабатывает на помехи, на быстрое моргание век. Настройка занимает несколько секунд, а при постоянном использовании прибор включается при запуске двигателя. При использовании вне автомобиля можно использовать переходник на 12V.
Технические характеристики:
·         Установка на съёмное крепление с магнитом. Питание 12 вольт – от прикуривателя.
·         Размер: 85 х 92 × 30 (мм)
·         Вес: 103 грамма.
·         Дальность распознавания в диапазоне 90 см – 70 см, в очках 60 -70 см. 20 ° влево и вправо, 30 ° вверх и вниз.

Достоинства Недостатки
1.Удобен
2.Не мешает вождению
3.Работает при частом моргании век
4.Индивидуальная настройка
5.Не реагирует на помехи (очки)
6.При оповещении используется речь
7.Возможность включения при запуске    двигателя
1.Необходим блок  управления
2.Высокая цена
3.Достаточно габаритный
4.Не работает без сети
 

 
Приборов и систем по контролю бодрствования человека-оператора много, причём совершенно различных, как по характеристикам, так и по функционалу.
                В настоящее время на российском рынке имеются следующие виды современных систем контроля бодрствования человека-оператора, приведены в табл.1
 

Название прибора DriveAlert Vigiton StopSleep Avita MR688GPK
Принцип определения состояния Угол наклона головы КГР КГР ЭКГ Видеоиндентификация
Время срабатывания Зависит от самого оператора. Несколько десятков секунд до засыпания. За 2-3 минуты до засыпания Около 5 минут до засыпания. Как только перестаёт регистрироваться интервал моргания (в момент засыпания)
Надёжность Менее 50% 75-80% 75-80% 80-85% 75%
Время работы без подзарядки Зависит от батрейки(в среднем 2-3 дня) 10ч 15ч Не работает без сети
Цена 300-800 руб. 8000 руб. 5900 руб. 4500 -6000 руб. 20 000 руб.

Таблица 1 – Общая информация о приборах
 
                Как мы можем видеть из данной таблицы, самыми эффективными по сей день является методы, основанные на принципе ЭКГ и КГР. Приборы StopSleep и Avita являются наиболее надёжными и приемлимыми по цене и качеству безопасности.
                Всё выше сказанное не говорит о том, какой прибор хороший, а какой плохой. Каждый из них имеет свои плюсы и недостатки. Какой из приборов приобретать решать каждому самому, но нужно всегда помнить, что прибор даёт человеку лишь шанс, на какие-либо действия. Всё зависит от нас.
 
Список использованных источников:
 
[1] http://www.stopsleep.com/
[2] http://www.avto-torg.ru/
[3] http://vigiton.ru/
[4] http://aver.ru/avernews/2013-12-20/ustroystvo-ot-zasypaniya-mr688gpk-eye/
[5] http://www.notik.ru/

Комментарии