鐵路司乘人員睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、安全第一，是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)管理的第一要?jiǎng)?wù)，是保證運(yùn)營(yíng)的首要條件。所有與鐵路運(yùn)輸安全相關(guān)的人員中，司乘人員是核心子系統(tǒng)，在事故原因中，司乘人員的各種失誤是最重要的影響因素。為了保證司乘人員的工作狀態(tài)，首先要確保其有足夠的休息時(shí)間，同時(shí)還要對(duì)他們的睡眠狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，制定科學(xué)的出勤考核制度。目前，鐵路部門(mén)對(duì)于司乘人員班前的作息制度制定比較完善，實(shí)施和管理的比較好，但是，對(duì)于司乘人員進(jìn)入獨(dú)立空間后的睡眠狀況則缺乏科學(xué)的監(jiān)測(cè)手段和客觀的評(píng)價(jià)結(jié)

2、果，仍以查崗的方式進(jìn)行監(jiān)控，不能有效實(shí)施安全管理。傳統(tǒng)的睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以解決睡眠監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，但復(fù)雜的測(cè)量手段和諸多的電極貼片，反而會(huì)影響司乘人員的正常睡眠，無(wú)法真正無(wú)縫的融入司乘人員的生活而達(dá)到保證鐵路安全運(yùn)營(yíng)的目的。
　　為了解決這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套低負(fù)荷的睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠在不影響司乘人員正常睡眠的基礎(chǔ)上，采集人體由于心臟搏動(dòng)、呼吸、體動(dòng)等引起的振動(dòng)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和挖掘，得出心搏率、呼吸率以及體動(dòng)頻率等參數(shù)，

3、并利用這些參數(shù)和睡眠狀況之間的耦合關(guān)系，完成對(duì)人體睡眠狀態(tài)的評(píng)估。所做的主要工作包括:
　　1.進(jìn)行了睡眠參數(shù)采集裝置的硬件電路設(shè)計(jì)。本文汲取了國(guó)內(nèi)外關(guān)于低負(fù)荷檢測(cè)技術(shù)的設(shè)計(jì)理念，將壓敏電纜傳感器集成在床毯上，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體信號(hào)的無(wú)負(fù)荷采集;利用單片機(jī)作為參數(shù)采集模塊的處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和傳輸。所設(shè)計(jì)的硬件電路主要包括放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電路等。
　　2.進(jìn)行了信號(hào)處理裝置的硬件電路設(shè)計(jì)。本文以嵌入式技術(shù)為基

4、礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一套以ARM芯片作為核心處理器的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理和挖掘，配合該功能要求，硬件電路設(shè)計(jì)主要包括:電源電路、存儲(chǔ)器電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路等。
　　3.進(jìn)行了嵌入式系統(tǒng)軟件的核心算法研究。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理和挖掘，本文在綜合各種信號(hào)處理方法的基礎(chǔ)上，利用巴特沃斯數(shù)字濾波器對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行去噪處理;并且設(shè)計(jì)了特征波的提取算法，完成了對(duì)心搏率、呼吸率、體動(dòng)次數(shù)的計(jì)算;最后設(shè)計(jì)了比對(duì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了兩類(lèi)核心算法的可靠性。