基于车载人体多参数监测终端的驾驶管控系统及方法与流程

本发明涉及健康体征测量与车辆辅助驾驶技术领域，具体涉及到一种基于车载人体多参数监测终端的驾驶管控系统及方法。

背景技术：

随着社会的不断进步，科技的发展，人们生活水平不断提高，私家车拥有量与日俱增，城市交通的压力也越来越大，安全驾驶就逐渐成为严峻的问题。城市车辆是除地铁以外的主要交通工具，其安全性低，在以往也出现过许多驾驶员因疲劳或身体原因导致事故的案例，车辆如果一旦失去驾驶员的掌控，是非常危险的，很容易造成事故。

基于此，有必要设置专门的多功能人体健康自检终端来实时监测驾驶员的身体状况，典型的如专利文献1（cn103976715b）公开的多功能人体健康自检系统，又如专利文献2（cn105748050a）公开的车载健康诊断系统。但专利文献1为独立系统，与车辆的结合性差，驾驶员使用不便；专利文献2的性能单一，只能检测体温、心率等少数参数，难以全面监测驾驶员的整体身体状态，容易漏检、误检。

目前我国的公交系统里并没有有效的处理手段来避免这类事故的发生，目前车内的监控系统仅是监控上下车门及钱箱等，无法对驾驶员的健康状况进行监控和预警。而我国公交系统的驾驶员很多都是40岁左右，精力已开始下滑，长时间驾驶很容易让感到疲惫，长时间保持精神紧张还会对身体造成很大损害。专利文献1（cn103976715b）公开的多功能人体健康自检系统和专利文献2（cn105748050a）公开的车载健康诊断系统能都可以对驾驶员的身体健康参数作监控，但其与安全驾驶的结合度并不高，难以真正起到提前预警的作用。因此目前急需一套监管及控制系统来进行对驾驶员的身体状况进行监控，使得驾驶员能及时得到提醒，管理部门也能远程实时监控。

技术实现要素：

为了能对驾驶员的身体状况是否适于驾驶进行实时管控，本发明提供了一种基于车载人体多参数监测终端的驾驶管控系统。

本发明采用的技术方案如下，一种基于车载人体多参数监测终端的驾驶管控系统，包括：车载人体多参数监测终端，用于采集驾驶员的人体健康参数，包括体脂率、心电、脉搏波信号、心率、血氧及血压趋势；人脸识别单元，基于图像识别技术，用于确定驾驶员的身份信息；车载电脑，包括健康评估单元、驾驶预警单元、网络传输单元、面板及存储单元；所述健康评估单元基于驾驶员的人体健康参数信息，获取健康评估信息，评估出驾驶员可能存在的健康异常；所述驾驶预警单元基于健康评估信息、用于对驾驶员进行预警；所述面板用于操作或显示；远程服务数据库，用于存储、更新、分析整理驾驶员的身份、人体健康参数及健康评估信息，形成索引以便于检索；车联网管控平台，通过所述网络传输单元与所述车载电脑通讯连接，为驾驶员进行健康预警。

本发明的有益效果是：本发明通过车载人体多参数监测终端在车辆内对驾驶员进行健康状态监测，实现了在驾驶前和驾驶过程中实时获取健康评估信息，然后通过健康评估信息来确定是否需要车辆和驾驶员进行预警提示或实时干预内容，利用车联网管控平台对各车辆联动管控，保障用户出行安全；另一方面，能对驾驶员的身体状况实现长期健康管控，通过驾驶过程及驾驶间隙的长期健康数据对比分析，为企业针对司机员工的健康管控提供决策依据。

优选的：所述车载人体多参数监测终端包括：电特性采集模块，用于人体体脂率信号的采集；心电信号采集模块，用于人体心电信号的获取；脉搏波采集模块，用于人体脉搏波信号的采集；心率血氧采集模块，用于人体心率与血氧信号的采集；血压趋势测量模块，通过心电图及脉搏波的关联特征参数分析或通过脉搏波特征参数的综合分析获取血压趋势及血压参考值；辅助测量模块，用于获取手指压力、环境温度与手指温度；主处理器，用于信号的控制、放大、滤波、采集计算，通讯连接各部件；通讯模块，用于所述主处理器与所述车载电脑的通讯连接；金属电极组，作为所述电特性采集模块与心电信号采集模块的信号采集端；光电传感窗，接收绿光/经红光/红外光发光管照射人体手指或皮肤后透射或反射回来的光，作为所述脉搏波采集模块、血压趋势测量模块的信号采集端；所述金属电极组与光电传感窗均布置在汽车的方向盘上。

优选的：所述金属电极组包括四个生物电信号电极，两两成对设置在所述方向盘的30~60°、120~150°方向的轮壁外侧；所述光电传感窗设置在方向盘的0°方向的轮壁上方。

优选的：所述电特性采集模块包括有基于芯片ad8532的阻抗测量电路；所述心电信号采集模块包括有基于芯片ads1292的心电检测电路；所述脉搏波采集模块包括有基于传感器sfh7060的脉搏波检测电路；所述心率血氧采集模块包括有基于芯片afe4490的心率血氧检测电路。

优选的：所述辅助测量模块包括有设置方向盘上、用于采集驾驶员手指体温的ntc传感器。

优选的：所述车载电脑还包括有健康管控单元，收集驾驶员长期体征数据，为驾驶员提供饮食、健身方面的咨询或方案。

优选的：所述健康评估单元包括疲劳检测模块、焦虑紧张检测模块及失眠检测模块。

优选的：所述远程服务数据库包括：用户管理模块，用于存储用户以及社区资料，形成有效的索引以便于检索；健康数据管理模块，用于存储健康测量数据，形成有效的索引以便于检索；报表管理模块，用于用户定期或不定期地分析健康数据，根据不同健康状况范围划分人群，生成报表；数据挖掘管理模块，用于进行大数据量的运算、分析、统计，从而挖掘出用户的健康行为特征数据，提供相对应的服务；增值服务系统接口模块，用于向第三方健康服务运营提供商按规范的格式和接口传输所需的数据，便于其他运营系统的接入，提供更好的服务；数据订阅接口模块，用于第三方厂商根据设定的条件，订阅所属的数据；或者家庭用户、好友之间的健康关注、数据订阅服务。

一种基于车载人体多参数监测终端的驾驶管控方法，步骤如下：

步骤1．车辆启动，系统上电自检；

步骤2．人脸识别单元进行身份确认；

步骤3．按车载电脑的操作指示，通过车载人体多参数监测终端的各个采集模块采集驾驶员的人体健康参数；

步骤4．车载电脑的健康评估单元基于即时获取的驾驶员人体健康参数信息及远程服务数据库中存储的驾驶员人体健康参数作比对，用于获取健康评估信息，评估出驾驶员可能存在的健康异常，并将健康评估信息分别传输至远程服务数据库、车联网管控平台、及车载电脑的驾驶预警单元；

步骤5．驾驶预警单元与车联网管控平台按先后顺序对驾驶员进行预警或直接车辆进行干预。

附图说明

图1是本发明实施例的系统框图。

图2是本发明实施例中车载人体多参数监测终端的系统框图。

图3是本发明实施例中车载电脑的系统框图。

图4是本发明实施例中远程服务数据库的系统框图。

图5是本发明实施例的方向盘的示意图。

图6是本发明实施例利用金属电极组作监测的示意图。

图7是本发明实施例利用光电传感窗作监测的示意图。

车载人体多参数监测终端100、电特性采集模块101、心电信号采集模块102、脉搏波采集模块103、心率血氧采集模块104、血压趋势测量模块105、辅助测量模块106、主处理器107、通讯模块108、金属电极组109、光电传感窗110、方向盘111、ntc传感器112、压力传感器113、车内温度传感器114，

人脸识别单元200，

车载电脑300、健康评估单元301、驾驶预警单元302、网络传输单元303、面板304、存储单元305、健康管控单元306、疲劳检测模块307、焦虑紧张检测模块308、失眠检测模块309，

远程服务数据库400、用户管理模块401、健康数据管理模块402、报表管理模块403、数据挖掘管理模块404、增值服务系统接口模块405、数据订阅接口模块406，

车联网管控平台500。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例中，如图1~7所示：一种基于车载人体多参数监测终端的驾驶管控系统，包括：车载人体多参数监测终端100，用于采集驾驶员的人体健康参数，包括体脂率、心电、脉搏波信号、心率、血氧及血压趋势；人脸识别单元200，基于图像识别技术，用于确定驾驶员的身份信息；车载电脑300，包括健康评估单元301、驾驶预警单元302、网络传输单元303、面板304及存储单元305；所述健康评估单元301基于驾驶员的人体健康参数信息，获取健康评估信息，评估出驾驶员可能存在的健康异常；所述驾驶预警单元302基于健康评估信息、用于对驾驶员进行预警；所述面板304用于操作或显示；远程服务数据库400，用于存储、更新、分析整理驾驶员的身份、人体健康参数及健康评估信息，形成索引以便于检索；车联网管控平台500，通过所述网络传输单元303与所述车载电脑300通讯连接，为驾驶员进行健康预警。本实施例通过车载人体多参数监测终端100在车辆内对驾驶员进行健康状态监测，实现了在驾驶前和驾驶过程中实时获取健康评估信息，然后通过健康评估信息来确定是否需要车辆和驾驶员进行预警提示或实时干预内容，利用车联网管控平台500对各车辆联动管控，保障用户出行安全；另一方面，能对驾驶员的身体状况实现长期健康管控，通过驾驶过程及驾驶间隙的长期健康数据对比分析，为企业针对司机员工的健康管控提供决策依据。

实施例中，如图2、5~7所示：所述车载人体多参数监测终端100包括：电特性采集模块101，用于人体体脂率信号的采集；心电信号采集模块102，用于人体心电信号的获取；脉搏波采集模块103，用于人体脉搏波信号的采集；心率血氧采集模块104，用于人体心率与血氧信号的采集；血压趋势测量模块105，通过心电图及脉搏波的关联特征参数分析或通过脉搏波特征参数的综合分析获取血压趋势及血压参考值；辅助测量模块106，用于获取手指压力、环境温度与手指温度；主处理器107，用于信号的控制、放大、滤波、采集计算，通讯连接各部件；通讯模块108，用于所述主处理器107与所述车载电脑300的通讯连接；金属电极组109，作为所述电特性采集模块101与心电信号采集模块102的信号采集端；光电传感窗110，接收绿光/经红光/红外光发光管照射人体手指或皮肤后透射或反射回来的光，作为所述脉搏波采集模块103、血压趋势测量模块105的信号采集端，其中绿光是测量血压，红光/红外是测量血氧；所述金属电极组109与光电传感窗110均布置在汽车的方向盘111上。本实施例是一种多功能集成化的人体健康自检终端，可采集人体的血压、心率、呼吸率、血氧、体脂率、bmi等多项体征参数，从而为驾驶员在驾驶过程及驾驶间隙的长期健康数据提供基础数据与参考数据；特别的，本实施例将各种参数采集模块的信号采集端均结合在方向盘111的不同位置上，监测方便，人车结合度高。

实施例中，如图5~7所示：所述金属电极组109包括四个生物电信号电极，两两成对设置在所述方向盘111的30~60°、120~150°方向的轮壁外侧；所述光电传感窗110设置在方向盘111的0°方向的轮壁上方。本实施例的设计符合人体工程学，四个生物电信号电极能很方便的用双手握住，而光电传感窗110能方便用大拇指指肚监测。

实施例中，如图2所示：所述电特性采集模块101包括有基于芯片ad8532的阻抗测量电路；所述心电信号采集模块102包括有基于芯片ads1292的心电检测电路；所述脉搏波采集模块103包括有基于传感器sfh7060的脉搏波检测电路；所述心率血氧采集模块104包括有基于芯片afe4490的心率血氧检测电路。本实施例的各个芯片是成本与性能综合考虑后的选择，并非对实施方式的限定。

实施例中，如图2所示：所述辅助测量模块106包括有设置方向盘111上、用于采集驾驶员手指体温的ntc传感器112。本实施例的辅助测量模块6用于监测环境信息，除了ntc传感器112外，可进一步设置压力传感器113、车内温度传感器114的装置，以一定程度上消除监测杂音，提高测量精度。

实施例中，如图3所示：所述车载电脑300还包括有健康管控单元306，收集驾驶员长期体征数据，为驾驶员提供饮食、健身方面的咨询或方案。本实施例的健康管控单元306与专利文献1中的原理类似，一是可以为驾驶员自动生成简单的健康方案，二是为更合理的方案提供数据。

实施例中，如图3所示：所述健康评估单元301包括疲劳检测模块307、焦虑紧张检测模块308及失眠检测模块309。

疲劳检测模块307是基于心率变异性，作精神疲劳检测，针对采集到的心电波形数据，通过对心电信号的噪声来源分析，将产生的噪声分别使用经典滤波器和小波变换方法对信号噪声的去除进行对比分析，最终选择较优的滤波方法，然后对心电信号的特征参数r波进行检测分析，并将r波检测算法的实验结果与麻省理工学院提供的各种心电数据库的注释文件中标注的r波位置进行对比验证，证明了该检测算法达到了99.59%的检测正确率，通过检测出的r波，计算得到了心律以及rr间期并做了hrv的时频域分析。根据采集到的人体正常与疲劳状态的对比数据，提取出时频域指标sdnn，rmssd，tp，lf，hf，lf/hf，建立svr模型，经验证，模型预测准确率达90%以上。此外，也可采用文献cn106326644b所公开的疲劳检测装置。

焦虑紧张检测模块308是基于血压、血氧、心率、呼吸率的变化来检测出人体焦虑、紧张等状态。根据采集的数万条血压、血氧、心率和呼吸率的数据，同一个人采集其正常以及紧张、焦虑状态下的数据，对数据进行预处理后建立朴素贝叶斯分类器，通过十折交叉验证的方式来验证模型分类的准确率，经反复调整参数优化模型后，最终模型分类准确率达到95%以上，即通过上述方法可以很准确的区分出用户是否处于焦虑或者紧张状态。此外，也可采用文献cn1297231c所公开的评估人体紧张度的装置。

失眠检测模块309是基于心电波形数据进行对比检测。失眠者常伴有焦虑、抑郁、注意力不集中等心理表现，严重影响驾车安全。根据在门诊采集到的上千例失眠患者的心电波形数据以及正常人的心电波形，用适当的滤波器对其进行滤波后，找出心电波形各个特征波，同时提取心率变异性时频域参数，对比正常状态下和失眠状态下各波差异以及心率变异性各参数的差异，发现从st-t段的变化以及心率变异性sdnn，rmssd可以明显区分出正常状态以及失眠状态，且经验证，分类准确率可达90%以上。关于心电波形和失眠程度的关系，可参考文献《失眠症患者治疗前后的心电图变化》（万清华，朱记军）。

实施例中，如图4所示：所述远程服务数据库400包括：用户管理模块401，用于存储用户以及社区资料，形成有效的索引以便于检索；健康数据管理模块402，用于存储健康测量数据，形成有效的索引以便于检索；报表管理模块403，用于用户定期或不定期地分析健康数据，根据不同健康状况范围划分人群，生成报表；数据挖掘管理模块404，用于进行大数据量的运算、分析、统计，从而挖掘出用户的健康行为特征数据，提供相对应的服务；增值服务系统接口模块405，用于向第三方健康服务运营提供商按规范的格式和接口传输所需的数据，便于其他运营系统的接入，提供更好的服务；数据订阅接口模块406，用于第三方厂商根据设定的条件，订阅所属的数据；或者家庭用户、好友之间的健康关注、数据订阅服务。

实施例中，图6是利用金属电极组109作监测，主要用于人体电特性、心电信号的采集，图7是利用光电传感窗110作监测，主要用于脉搏波、心率及血氧的采集。

基于上述实施例的驾驶管控方法，具体步骤如下：

步骤1．车辆启动，系统上电自检；

步骤2．人脸识别单元200进行身份确认；

步骤3．按车载电脑300的操作指示，通过车载人体多参数监测终端100的各个采集模块采集驾驶员的人体健康参数；

步骤4．车载电脑300的健康评估单元301基于即时获取的驾驶员人体健康参数信息及远程服务数据库400中存储的驾驶员人体健康参数作比对，用于获取健康评估信息，评估出驾驶员可能存在的健康异常，并将健康评估信息分别传输至远程服务数据库400、车联网管控平台500、及车载电脑300的驾驶预警单元302；

步骤5．驾驶预警单元302与车联网管控平台500按先后顺序对驾驶员进行预警或直接车辆进行干预。

通过上述步骤，即可实现了在驾驶前和驾驶过程中实时获取健康评估信息，然后通过健康评估信息来确定是否需要车辆和驾驶员进行预警提示或实时干预内容。此处的实时干预可以是对车辆远程操作干预，也可以是对组织管理方面对驾驶员进行干预。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。