吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子檢測領域，尤其涉及一種吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]吊車是一種廣泛用于港口、車間、電力、工地等地方的起吊搬運機械。吊車這個名稱是起重機械統(tǒng)一的稱號。頻繁叫吊車的主要還是汽車吊、履帶吊和輪胎吊。吊車的用處在與吊裝設備、搶險、起重、機械、救援。由此可見，吊車的應用領域廣泛，但因為涉及到各種重型設備的操作，具有一定的危險性。
[0003]對于吊車操作這種需要人為操控的高危行業(yè)，需要操作員一直保持著高度的注意力集中，如果稍有走神，很容易造成不可想象的后果，例如，提起的重型設備突然墜下或放錯位置等。為了保障操作員在吊車行業(yè)的工作狀態(tài)，需要一種操作員狀態(tài)電子檢測機制，在操作員處于清醒時不進行任何操作，在操作員由于長時間作業(yè)而進入疲憊或睡眠狀態(tài)時，及時將這些疲憊或睡眠狀態(tài)檢測出來，并報警或者上報給有關管理部門，以提醒這些操作員，甚至另派其他操作員進行替換。
[0004]然而，現(xiàn)有技術中的吊車操作員狀態(tài)電子檢測機制的都基于單一模式進行檢測，由于每一種檢測模式都存在一些固有的缺陷，這些過于單一的檢測模式，不可避免帶來一些內在的誤差，影響了檢測的效率。因此，需要一種新的吊車操作員狀態(tài)電子檢測機制，能夠有機結合兩個以上的檢測模式，提高檢測性能，避免檢測誤差發(fā)生。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)，替換了原有的單一檢測機制，將基于腦電波檢測和基于嘴唇檢測的兩種機制有機地結合起來，更重要的是，使用了一些經(jīng)過實驗室多次試驗而確定無誤的數(shù)據(jù)，保障了檢測系統(tǒng)的檢測精度和可靠性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括第一檢測子系統(tǒng)、第二檢測子系統(tǒng)和綜合判定子系統(tǒng)，所述第一檢測子系統(tǒng)對操作員的腦電波進行檢測以獲得腦電波特征，所述第二檢測子系統(tǒng)對操作員的嘴唇進行檢測以獲得嘴唇特征，所述綜合判定子系統(tǒng)與所述第一檢測子系統(tǒng)和所述第二檢測子系統(tǒng)分別連接，基于所述腦電波特征和所述嘴唇特征確定操作員的當前狀態(tài)。
[0007]更具體地，在所述吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)中，還包括:供電子系統(tǒng)，用于為所述第一檢測子系統(tǒng)、所述第二檢測子系統(tǒng)和所述綜合判定子系統(tǒng)提供電力供應；所述供電子系統(tǒng)包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；所述第一檢測子系統(tǒng)包括:接地電極，放置于操作員的頭前部中點，用于排除干擾；參考電極，作為操作員身體相對零電位點的電極，采用雙耳垂接法放置于操作員的耳垂上；作用電極，放置于操作員的頭皮上；信號接收器，與所述接地電極、所述參考電極和所述作用電極分別連接，將所述作用電極接收到的信號減去所述參考電極接收到的信號以作為腦電波信號輸出，所述腦電波信號的采樣頻率為256Hz ;AT89C51單片機，與所述信號接收器連接，從所述腦電波信號中解析出其中的α波、β波和Θ波，所述α波的頻率范圍為8-14Ηζ，所述β波的頻率范圍為14-30ΗΖ，所述Θ波的頻率范圍為4-8Ηζ，分別計算功率以獲得α波功率、β波功率和Θ波功率，將α波功率和Θ波功率相加后除以β波功率獲得的除值作為腦電波狀態(tài)檢測因子；所述第二檢測子系統(tǒng)包括:CMOS視覺傳感設備，用于對操作員的面部進行拍攝，以獲得面部圖像，所述面部圖像的分辨率為3840X2160 ;自適應遞歸濾波設備，與所述CMOS視覺傳感設備連接，用于對所述面部圖像執(zhí)行自適應遞歸濾波處理，以獲得濾波面部圖像；顏色空間轉換設備，與所述自適應遞歸濾波設備連接，用于將所述濾波面部圖像轉換為RGB顏色空間下的圖像，獲得RGB面部圖像；嘴唇區(qū)域分割設備，與顏色空間轉換設備和移動硬盤分別連接，對于所述RGB面部圖像的每一個像素，分別計算其RGB三顏色通道的像素值，獲得R像素值、G像素值和B像素值，將G像素值減去B像素值以獲得第一差值，將R像素值減去G像素值以獲得第二差值，將第一差值除以第二差值后的除值取絕對值以獲得顏色特征值，當所述顏色特征值小于等于顏色特征值閾值時，則認定該像素為嘴唇像素，否則則認定該像素為非嘴唇像素，將所述RGB面部圖像中的所有嘴唇像素組成嘴唇圖像；嘴唇開合度確定設備，與所述嘴唇區(qū)域分割設備連接，基于所述嘴唇圖像計算所述嘴唇圖像的高度和寬度，將所述高度除以所述寬度以獲得嘴唇開合度；所述綜合判定子系統(tǒng)包括:USB接口，用于插接外部U盤，以自動讀取外部U盤所預先存儲的顏色特征值閾值、開合度閾值、第一檢測因子閾值和第二檢測因子閾值，所述第一檢測因子閾值大于所述第二檢測因子閾值；移動硬盤，與所述USB接口連接，用于接收并存儲所述顏色特征值閾值、所述開合度閾值、所述第一檢測因子閾值和所述第二檢測因子閾值；數(shù)字信號處理器，與所述AT89C51單片機、所述嘴唇開合度確定設備和所述移動硬盤分別連接，在當前面部圖像的嘴唇開合度大于等于所述開合度閾值且腦電波狀態(tài)檢測因子大于等于所述第一檢測因子閾值時，輸出睡眠狀態(tài)信號，在當前面部圖像的嘴唇開合度大于等于所述開合度閾值且腦電波狀態(tài)檢測因子小于所述第一檢測因子閾值但大于等于所述第二檢測因子閾值時，輸出疲倦狀態(tài)信號，在當前面部圖像的嘴唇開合度小于所述開合度閾值且腦電波狀態(tài)檢測因子小于所述第二檢測因子閾值時，輸出清醒狀態(tài)信號；無線通信接口，與所述數(shù)字信號處理器連接，用于將與所述睡眠狀態(tài)信號、所述疲倦狀態(tài)信號或所述清醒狀態(tài)信號分別對應的提示文字無線發(fā)送到操作員所在單位局域網(wǎng)和操作員所在單位負責人的移動終端；語音播放設備，與所述數(shù)字信號處理器連接，用于實時播放與所述睡眠狀態(tài)信號、所述疲倦狀態(tài)信號或所述清醒狀態(tài)信號分別對應的語音播放文件；其中，所述自適應遞歸濾波設備、所述顏色空間轉換設備、所述嘴唇區(qū)域分割設備和所述嘴唇開合度確定設備分別采用不同的FPGA芯片實現(xiàn)，所述分別采用的FPGA芯片均為XILINX 公司的 XC3S1000FT256。
[0008]更具體地，在所述吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)中:所述綜合判定子系統(tǒng)還包括顯示設備，所述顯示設備與所述數(shù)字信號處理器連接，用于實時顯示與所述睡眠狀態(tài)信號、所述疲倦狀態(tài)信號或所述清醒狀態(tài)信號分別對應的提示文字。
[0009]更具體地，在所述吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)中:所述顯示設備為液晶顯示屏。
[0010]更具體地，在所述吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)中:所述開合度閾值取值為0.68。
[0011]更具體地，在所述吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)中:所述語音播放設備包括雙聲道揚聲器和語音播放芯片。
【附圖說明】
[0012]以下將結合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)的結構方框圖。
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)的第一檢測子系統(tǒng)的結構方框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將參照附圖對本發(fā)明的吊車操作員狀態(tài)綜合檢測系統(tǒng)的實施方案進行詳細說明。
[0016]吊車主要包括起升機構、運行機構、變幅機構、回轉機構和金屬結構等。起升機構是起重機的基本工作機構，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。運行機構用以縱向水平運移重物或調整起重機的工作位置，一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。變幅機構只配備在臂架型起重機上，臂架仰起時幅度減小，俯下時幅度增大，分平衡變幅和非平衡變幅兩種。回轉機構用以使臂架回轉，是由驅動裝置和回轉支承裝置組成。金屬結構是起重機的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結構或桁架結構，也可為腹板結構，有的可用型鋼作為支承梁。
[0017]吊車行業(yè)由于其行業(yè)特殊性，需要對操作員的狀態(tài)進行重點監(jiān)控。現(xiàn)有技術中的吊車操作員狀態(tài)檢測的技術方案，雖然都是采用了電子檢測的手段，替換了費時費力的人工檢測手段，但所使用的電子檢測手段比