Устройство для контроля бодрствования водителя
Устройство Sleep Alert 2.0 предотвращает засыпание водителя за рулем. Козырек снабжен электронным блоком, который снимает электроэнцефалограмму и электромиограмму в онлайн-режиме и при обнаружении критических параметров подает звуковой сигнал.
Задача
Существуют сухие цифры статистики по авариям и катастрофам, но более показательны одни из самых ужасных катастроф и аварий недавнего прошлого, причиной которых стали усталость, рассеянность человека:
- Когда в 1989 году танкер Эксон Вальдез сел на мель у берегов Аляски, это вызвало второй по величине разлив нефти в истории. Перед отправкой в рейс руководство транспортной компании решило провести сокращение штата. Тем, кто остался, пришлось работать в 14-часовую смену. Один из помощников капитана заснул на рабочем месте и вовремя не сообщил о данных лоции. В результате 11000000 галлонов нефти попало в открытый океан;
- Ядерная авария на Три-Майл-Айленд. Активная зона реактора начала плавиться в 4 утра 28 марта 1979 года, после чего произошла утечка и взрыв. Исследование показало, что все дежурные в момент аварии спали и не могли принять соответствующих мер безопасности;
- Крупнейшая железнодорожная катастрофа произошла в Великобритании 28 февраля 2001 года. Скоростной поезд сошел с рельсов возле городка Сэлби по причине того, что уснувший машинист не стал тормозить на склоне.
Задачей сотрудников лаборатории в данном проекте стала разработка устройства для детектирования засыпания водителя и заблаговременного предупреждения о наступлении критического состояния.
Решение
В ходе реализации проекта разработано носимое устройство, которое снимает биометрические параметры пользователя и по ним распознает наступление засыпания. Биометрия в данном случае – это параметры морганий, ЧСС и ЭМГ.
После того как пользователь надевает устройство, рассчитываются индивидуальные средние и критические значения параметров для данного пользователя. Когда достигается критическое значение по одному или нескольким параметрам, устройство начинает издавать громкие звуки, чтобы предотвратить засыпание пользователя.
Данные пользователя за все время поездки записываются в мобильный телефон и после автоматически или вручную синхронизируются с облаком. Для работы с устройством разработано специальное мобильное приложение для настроек персональных параметров (уровни срабатывания, громкость гудка и т.д.)
Преимущества решения:- Снижение рисков и уменьшение потерь из-за человеческого фактора в работе водителя (или оператора);
- Возможность сбора статистики по утомляемости работников на определенных направлениях или участках.
Детали
Проект состоит из двух основных частей: разработки носимого беспроводного устройства и комплекса алгоритмов для определения функционального состояния водителя по физиологическим показателям, снимаемым в режиме реального времени.
Носимое устройство оборудовано 5-ю налобными электродами для измерения электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электромиограммы (ЭМГ) и пульсовой волны, а также инерциальным датчиком для измерения параметров движений головы водителя. Предобработка данных с датчиков и определение состояние водителя также осуществляется на устройстве.
Комплекс разрабатываемых алгоритмов включает в себя различные алгоритмы, определяющие состояние водителя на основании полученных с устройства данных. На данном этапе работы разработан алгоритм определения функционального состояния человека на основе параметров морганий, получаемых из сигнала ЭЭГ.
В данный момент производится переработка конструктива устройства с целью получения форм-фактора, позволяющего части устройства, содержащей электроды, быть спрятанной под головной убор. В дальнейшем необходимо в ходе проведения исследовательских испытаний собрать новую базу данных для разработки комплекса алгоритмов на основе расширенного числа показателей (интенсивность ЭЭГ-спектра, ЧСС, параметры движения головы).
Исследовательский стенд
Медицинский прибор «Энцефалан» с эталонным сигналом
Пример сигнала ЭЭГ, получаемого с медицинского устройства «Энцефалан»
Пример получаемых сигналов (чистый ЭЭГ, спектр ЭЭГ, пульсовая волна, положение головы) с разрабатываемого устройства
Технологии
| Языки программирования и фреймворки | C, C++, Qt |
| Платформы | АРМ |
| VCS | Git |
| IDE | IAR |
| Беспроводные технологии | Bluetooth 4.0 (BLE) |
| Микроконтроллер | STM32 |
РИД
Публикации
Ключевые исполнители
- Руководитель проекта: А.В. Бойков
- Инженеры: Г.С. Васильянов