RU183867U1

RU183867U1 - DEVICE FOR PSYCHOPHYSICAL STATE OPERATOR CONTROL

Info

Publication number: RU183867U1
Application number: RU2018115599U
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Данилюк; Роман Евгеньевич Антипов; Максим Александрович Гребенников; Александр Юрьевич Нелин
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-10-05

Abstract

Полезная модель относится к автоматике, в частности к системам контроля, определения, измерения или регистрации функционального состояния операторов для диагностических целей, и может быть использована при профессиональном отборе и психофизических исследованиях.С датчиков контроля деятельности сердечно-сосудистой системы 1, контроля температуры тела 2 и анализа влажности покрова кожи 3 информация о психофизическом состоянии обобщается в электронной схеме 5, затем в виде нечетких переменных поступает в блок нечеткого логического вывода 7, где сравнивается со всеми возможными комбинациями значений и на основе сопоставления лингвистических переменных, находящихся в матрице базы правил, и переменных, характеризующих состояние оператора, выдается заключение о допуске оператора к работе.The utility model relates to automation, in particular to systems for monitoring, determining, measuring or recording the functional state of operators for diagnostic purposes, and can be used in professional selection and psychophysical studies. From sensors monitoring the activity of the cardiovascular system 1, monitoring body temperature 2 and moisture analysis of the skin cover 3 information on the psychophysical state is summarized in electronic circuit 5, then in the form of fuzzy variables it enters the block of fuzzy logical output and 7, where it is compared with all possible combinations of values and on the basis of a comparison of linguistic variables in a rule base matrix, and the variables that characterize the state of the operator, issued an opinion on the admission of the operator to work.

Description

Полезная модель относится к автоматике, в частности к системам контроля, определения, измерения или регистрации функционального состояния операторов для диагностических целей, и может быть использована при профессиональном отборе и психофизических исследованиях.The utility model relates to automation, in particular to systems for monitoring, determining, measuring or recording the functional state of operators for diagnostic purposes, and can be used in professional selection and psychophysical studies.

Аналогом предполагаемой полезной модели является мобильное диагностическое устройство (патент RU 128469 от 2013), содержащее корпус, датчики контроля деятельности сердечно-сосудистой системы, температуры тела, основной модуль, канал радиосвязи, датчики контроля деятельности дыхательной системы, датчики анализа гидрофильности тканей и водного баланса организма пользователя, датчики двигательной активности, положения тела в пространстве и функцию регистрации полноценной одноканальной ЭКГ, вариабельность сердечного ритма, динамику ST сегмента кардиограммы, позволяющую классифицировать различные виды аритмий сердца, функцию регистрации факта падения пользователя, функцию записи и анализа индивидуальной биометрической карты пользователя, представленной статистической информацией по параметрам его жизнедеятельности в течение определенного периода времени, функцию мониторинга биофизических параметров в режиме 24 ч в сутки 7 дней в неделю; при этом корпус основного модуля содержит электронную схему, управляющую датчиками контроля биофизических параметров организма, микроконтроллеры, внутреннюю память на электронном носителе, модуль беспроводной передачи данных, автономный источник питания, геолокационный контроллер, модуль для сотовой связи, пластину из эластичного материала с клеевой поверхностью; корпус основного модуля устройства крепится к пластине из эластичного материала с клеевой поверхностью, обработанной токопроводящим веществом, за счет которой фиксируется на коже человека в области проекции органа, предусмотренного для регистрации биофизических параметров; корпус основного модуля устройства и самоклеющаяся поверхность образуют разъемное соединение, за счет которого корпус является сменным и взаимозаменяемым.An analogue of the proposed utility model is a mobile diagnostic device (patent RU 128469 from 2013), containing a housing, sensors for monitoring the activity of the cardiovascular system, body temperature, a main module, a radio channel, sensors for monitoring the activity of the respiratory system, sensors for analyzing the hydrophilicity of tissues and the body's water balance the user, sensors of motor activity, body position in space and the registration function of a full single-channel ECG, heart rate variability, dynamics of the ST segment that cardiogram, which allows to classify various types of cardiac arrhythmias, the function of registering the fact of a user’s fall, the function of recording and analyzing an individual biometric user’s card, presented by statistical information on the parameters of his vital activity for a certain period of time, the function of monitoring biophysical parameters 24 hours a day for 7 days in Week; the main module case contains an electronic circuit that controls sensors for monitoring the biophysical parameters of the body, microcontrollers, internal memory on an electronic medium, a wireless data transmission module, an autonomous power supply, a geolocation controller, a module for cellular communications, a plate made of an elastic material with an adhesive surface; the body of the main module of the device is attached to a plate of elastic material with an adhesive surface treated with a conductive substance, due to which it is fixed on the human skin in the area of the projection of the organ provided for recording biophysical parameters; the housing of the main module of the device and the self-adhesive surface form a detachable connection, due to which the housing is interchangeable and interchangeable.

Недостатками данного мобильного диагностического устройства являются: невозможность определения влажности покрова кожи в ходе работы оператора, передача множества различных параметров по одному каналу радиосвязи, что перегружает последний и приводит к снижению надежности, представление сигнала набором дискретных отсчетов при цифровой обработке приводит к потере информации, так как ничего неизвестно о поведении сигнала в промежутках между отсчетами - периодах дискретизации, при обработке сигнала в вычислительных устройствах его отсчеты представляются в виде двоичных чисел, имеющих ограниченное число разрядов, вследствие чего отсчеты могут принимать лишь конечное множество значений и, следовательно, при представлении сигнала неизбежно происходит его округление, при этом возникают ошибки округления, называемые шумами.The disadvantages of this mobile diagnostic device are: the inability to determine the moisture content of the skin during the operator’s work, the transmission of many different parameters through one radio channel, which overloads the latter and leads to a decrease in reliability, signal presentation by a set of discrete samples during digital processing leads to loss of information, since nothing is known about the behavior of the signal in the intervals between samples - sampling periods, when the signal is processed in computing devices from couple represented as binary numbers having a limited number of bits, whereby the samples can take only a finite set of values, and therefore, the presentation of the signal occurs inevitably its rounding, the rounding errors occur, called noise.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемой полезной модели является устройство контроля психофизического состояния оператора (патент RU 174788 от 2017), содержащее датчики контроля деятельности сердечно-сосудистой системы и температуры тела, основной модуль, канал радиосвязи, при этом корпус основного модуля содержит электронную схему, управляющую датчиками контроля биофизических параметров организма, модуль беспроводной передачи данных, автономный источник питания, датчик анализа влажности покрова кожи, модуль обработки аналоговых сигналов и блок нормировки полученных данных, причем датчик анализа влажности покрова кожи подключен к электронной схеме, управляющей датчиками контроля биофизических параметров организма, электронная схема, управляющая датчиками контроля биофизических параметров организма, соединена с модулем обработки аналоговых сигналов, к которому подключен блок нормировки полученных данных, соединенный с модулем беспроводной передачи данных.The closest in technical essence to the proposed utility model is a device for monitoring the psychophysical state of the operator (patent RU 174788 from 2017), containing sensors for monitoring the activity of the cardiovascular system and body temperature, a main module, a radio channel, while the body of the main module contains an electronic circuit, controlling sensors for monitoring the biophysical parameters of the body, wireless data transmission module, autonomous power source, skin cover moisture analysis sensor, processing module tax signals and a unit for normalizing the received data, the sensor for analyzing the moisture of the skin integument being connected to an electronic circuit controlling the sensors for monitoring the biophysical parameters of the body, an electronic circuit controlling the sensors for monitoring the biophysical parameters of the body is connected to an analog signal processing module to which the unit for normalizing the received data is connected connected to the wireless data transmission module.

Недостатком данного устройства контроля психофизического состояния оператора является то, что контролирующее лицо принимает решение о допуске оператора к работе только на основе показаний системы датчиков, не учитывая при этом массив различных комбинаций переменных, который позволил бы допустить оператора к работе, вследствие чего правильность решения зависит только от опыта и компетентности самого контролирующего лица, поэтому снижается степень объективности оценки психофизического состояния оператора, повышается возможность выдачи неверного заключения о допуске оператора к работе вследствие неверной интерпретации контролирующим лицом диагностической информации о состоянии оператора.The disadvantage of this device for monitoring the psychophysical state of the operator is that the controlling person decides to allow the operator to work only on the basis of the sensor system, without taking into account the array of various combinations of variables that would allow the operator to work, as a result of which the correctness of the decision depends only from the experience and competence of the controlling person himself, therefore, the degree of objectivity in assessing the psychophysical state of the operator decreases, the possibility of Achi wrong conclusions about admission to the operator as a result of misinterpretation of the controlling person of diagnostic information about the state of the operator.

Задачей предполагаемой полезной модели является увеличение степени объективности оценки психофизического состояния оператора, повышение вероятности достоверного определения психофизического состояния оператора и выдача предварительного формального допуска к проведению работ на технике.The objective of the proposed utility model is to increase the degree of objectivity in assessing the psychophysical state of the operator, increasing the likelihood of a reliable determination of the psychophysical state of the operator and issuing preliminary formal admission to work on the equipment.

Сущность предполагаемой полезной модели заключается в том, что в известном устройстве, содержащем датчики влажности покрова кожи, контроля деятельности сердечно-сосудистой системы и температуры тела, основной модуль, канал радиосвязи, при этом корпус основного модуля содержит электронную схему, управляющую датчиками контроля биофизических параметров организма, модуль беспроводной передачи данных, автономный источник питания, дополнительно введены: фаззификатор, блок нечеткого логического вывода, база правил, дефаззификатор, причем электронная схема, управляющая датчиками контроля биофизических параметров организма, подключена к фаззификатору, который соединен с блоком нечеткого логического вывода, к которому подсоединена база правил, а модуль беспроводной передачи данных соединен с дефаззификатором, который подключен к блоку нечеткого логического вывода.The essence of the proposed utility model lies in the fact that in the known device containing sensors for humidity of the skin cover, monitoring the activity of the cardiovascular system and body temperature, the main module, the radio channel, while the main module housing contains an electronic circuit that controls sensors controlling the biophysical parameters of the body , a wireless data transmission module, an autonomous power supply, additionally introduced: a fuzzifier, a fuzzy logic output unit, a rule base, a defuzzifier, moreover electrons diagram administering sensors monitoring biophysical parameters of the body, connected to fazzifikatoru which is connected to the fuzzy inference unit, to which is connected the base of rules, and a wireless transmission unit coupled to defazzifikatorom which is connected to the fuzzy inference unit.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства контроля психофизического состояния оператора.In FIG. 1 shows a General view of the control device of the psychophysical state of the operator.

Устройство контроля психофизического состояния оператора состоит из датчиков: контроля деятельности сердечно-сосудистой системы 1, контроля температуры тела 2, анализа влажности покрова кожи 3, основного модуля 4, содержащего электронную схему 5, управляющую датчиками контроля биофизических параметров организма, фаззификатор 6, осуществляющий преобразование в нечеткие переменные, блок нечеткого логического вывода 7, предназначенный для выдачи заключения об объекте, базу правил 8, содержащую в себе все возможные комбинации параметров датчиков, дафаззификатор 9, осуществляющий обратное преобразования нечетких переменных в четкие, модуль беспроводной передачи данных 10, отправляющий информацию об операторе и формальное решение на допуск к работам по каналу радиосвязи 11 непосредственно в устройство вывода информации (УВИ), представляющее собой, например, персональный компьютер, автономный источник питания 12. Причем датчики контроля деятельности сердечно-сосудистой системы 1, контроля температуры тела 2 и анализа влажности покрова кожи 3 подключены к электронной схеме 5, управляющей датчиками контроля биофизических параметров организма, соединенной с фаззификатором 6, который соединен с блоком нечеткого логического вывода 7, к которому подсоединена база правил 8, а модуль беспроводной передачи данных 10 соединен с дефаззификатором 9, который подключен к блоку нечеткого логического вывода 7.The device for monitoring the psychophysical state of the operator consists of sensors: monitoring the activity of the cardiovascular system 1, monitoring body temperature 2, analyzing the moisture content of the skin 3, the main module 4, which contains an electronic circuit 5 that controls sensors for monitoring the biophysical parameters of the body, fuzzifier 6, which converts into fuzzy variables, fuzzy inference block 7, designed to issue an opinion about the object, rule base 8, containing all possible combinations of date parameters Chikov, a phase shifter 9, performing the inverse conversion of fuzzy variables to clear ones, a wireless data transmission module 10, sending information about the operator and a formal decision on admission to work via radio channel 11 directly to the information output device (UVI), which is, for example, a personal computer , an autonomous power source 12. Moreover, sensors for monitoring the activity of the cardiovascular system 1, monitoring the temperature of the body 2 and analyzing the moisture content of the skin 3 are connected to the electronic circuit 5, control which uses sensors for monitoring the biophysical parameters of the body, connected to a fuzzifier 6, which is connected to a fuzzy logic inference block 7, to which a rule base 8 is connected, and a wireless data transmission module 10 is connected to a defuzzifier 9, which is connected to a fuzzy logic inference 7.

Работа происходит следующим образом. С датчиков контроля деятельности сердечно-сосудистой системы 1, контроля температуры тела 2 и анализа влажности покрова кожи 3 сигналы о психофизическом состоянии оператора поступают на электронную схему 5, управляющую датчиками контроля биофизических параметров организма, которая отправляет их в фаззификатор 6, осуществляющей преобразование в нечеткие переменные. В базе правил 8 на основе матрицы знаний записываются лингвистические правила вида ЕСЛИ - исходная ситуация, ТО - ответная реакция, которые вместе обычно называют рабочим правилом. Взаимодействие между входными и выходными физическими переменными типа ЕСЛИ-ТО обозначается как импликация. Импликация - это этап нечеткого вывода, представляющий собой процедуру нахождения степени истинности каждого из подзаключений логических правил вида ЕСЛИ-ТО, которые являются нечеткими лингвистическими высказываниями в форме лингвистических переменных. Соответствующей формулировкой правил достигается результат, при котором для любой лингвистической величины управляющего воздействия, как минимум, одно из правил оказывается приемлемым. Блок нечеткого логического вывода 7 на основе сопоставления лингвистических переменных, находящихся в базе правил, и переменных, поступающих с фаззификатора 6, выдает заключение об объекте. После чего дафаззификатор 9, осуществляет обратное преобразования нечетких переменных в четкие и посылает их в модуль беспроводной передачи данных 10, отправляющий информацию об операторе и формальное решение на допуск к работам по каналу радиосвязи 11 непосредственно в УВИ.The work is as follows. From sensors monitoring the activity of the cardiovascular system 1, monitoring body temperature 2, and analyzing the moisture content of the skin 3, signals about the psychophysical state of the operator are sent to electronic circuitry 5, which controls sensors controlling the biophysical parameters of the body, which sends them to fuzzifier 6, which converts into fuzzy variables . In rule base 8, on the basis of the knowledge matrix, linguistic rules of the form IF are written - the initial situation, THEN - the response, which together is usually called the working rule. The interaction between input and output physical variables of the IF-TO type is referred to as implication. Implication is a stage of fuzzy inference, which is a procedure for finding the degree of truth of each of the subclauses of logical rules of the form IF-THAT, which are fuzzy linguistic statements in the form of linguistic variables. An appropriate formulation of the rules results in that for any linguistic value of the control action, at least one of the rules is acceptable. The block of fuzzy inference 7 based on a comparison of the linguistic variables that are in the rule base and the variables coming from the fuzzifier 6, gives a conclusion about the object. After that, the phase shifter 9 performs the inverse conversion of fuzzy variables into clear ones and sends them to the wireless data transmission module 10, sending information about the operator and a formal decision for admission to work on the radio channel 11 directly to the UVI.

Преимущество предлагаемой полезной модели в том, что благодаря исчерпывающему объему имеющихся в базе правил моделей состояния оператора, увеличивается степень объективности оценки психофизического состояния оператора, исключается возможность выдачи неверного заключения о допуске оператора к работе, а также исключается возможность неверной интерпретации контролирующим лицом информации о состоянии оператора.The advantage of the proposed utility model is that due to the exhaustive volume of the operator’s state models available in the database, the degree of objectivity in assessing the psychophysical state of the operator increases, the possibility of issuing an incorrect conclusion about the operator’s admission to work is excluded, and the possibility of an incorrect interpretation by the controlling person of information about the state of the operator .

Claims

A device for monitoring the psychophysical state of the operator, containing sensors for humidity of the skin cover, monitoring the activity of the cardiovascular system and body temperature, a main module, a radio communication channel, while the main module housing contains an electronic circuit that controls sensors controlling the biophysical parameters of the body, a wireless data transmission module, autonomous a power source, characterized in that an additional fuzzifier, a fuzzy logic output unit, a rule base, a defuzzifier are additionally introduced into it, moreover electrons diagram administering sensors monitoring biophysical parameters of the body, connected to fazzifikatoru which is connected to the fuzzy inference unit, to which is connected the base of rules, and a wireless transmission unit coupled to defazzifikatorom which is connected to the fuzzy inference unit.