本發(fā)明屬于紅外監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及利用近紅外光譜檢測技術(shù)對易疲勞人群以及交通駕駛?cè)巳旱难鹾推跈z測以及疲勞預(yù)警的技術(shù)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會，人們對汽車的依賴程度越來越高，這也使得疲勞駕駛現(xiàn)象越發(fā)普遍，全社會每年都會因疲勞駕駛造成了巨大的經(jīng)濟、社會損失。根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查，由疲勞駕駛造成的交通事故達每年10萬起，每年有7.1萬人疲勞駕駛造成的事故中致殘致傷，更有3500余人在這些事故中失去了生命。尤其在貨運行業(yè)，57％的致命卡車交通事故是由于司機的疲勞駕駛，疲勞駕駛已成為交通事故的頭號原因。

但是在疲勞駕駛檢測中出現(xiàn)了尷尬的問題：疲勞駕駛不像酒駕檢測一樣易于量化執(zhí)行，它的檢測技術(shù)多是模糊的，現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品多基于眼瞼識別，面部識別和車輛行駛特征的檢測，這使得疲勞駕駛很難準(zhǔn)確界定和量化執(zhí)行。

中華人民共和國的“道路安全交通法”規(guī)定，不得有連續(xù)駕駛機動車超過4小時未停車休息或者停車休息時間少于20分鐘的行為，可實際上即使連續(xù)駕車不到4個小時也會出現(xiàn)疲勞駕駛的情況。在檢測率方面，因為他沒有考慮駕駛?cè)嗽趧偵宪嚨臅r候是不是困倦的，漏檢率比較高。

如今市場并沒有對疲勞程度進行檢測并預(yù)警的產(chǎn)品，而人們幾乎家家有車，而司機和乘客的安全也是放在第一位的，因此社會上亟需一種可以一站式的解決疲勞駕駛問題的裝置，來幫助駕駛員群體定性的界定疲勞駕駛與非疲勞駕駛，以及提醒駕駛員中止疲勞駕駛，這具有強烈需求性。但是現(xiàn)有的疲勞駕駛檢測裝置不能滿足市場的需求，造成了市場的相對空缺，也讓疲勞駕駛的現(xiàn)象產(chǎn)生了嚴(yán)重危害。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提出了一種可移動式疲勞駕駛監(jiān)測儀，采用了可以發(fā)射近紅外光的光源和接收反射光強的光電傳感器，以及控制近紅外光源和光電傳感器、并可以進行信號分析處理的系統(tǒng)控制裝置，最終經(jīng)由移動終端進行數(shù)據(jù)處理，進行血氧檢測和疲勞分級預(yù)警。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：可移動式疲勞駕駛監(jiān)測儀，包括：用于獲取血氧信息的信號探測裝置，用于控制信號探測裝置工作的系統(tǒng)控制裝置；

還包括：穩(wěn)固裝置、移動終端裝置、云端服務(wù)器、預(yù)警裝置和電源裝置；所述移動終端裝置通過通訊模塊與系統(tǒng)控制裝置相連，所述移動終端裝置還與云端服務(wù)器相連，所述電源裝置與系統(tǒng)控制裝置相連；所述預(yù)警裝置與系統(tǒng)控制裝置相連；所述穩(wěn)固裝置用于固定信號探測裝置以及系統(tǒng)控制裝置的穩(wěn)固裝置；所述移動終端裝置用于對信號探測裝置獲取的血氧信息進行數(shù)據(jù)處理，得到疲勞信息；所述預(yù)警裝置在系統(tǒng)控制裝置的控制下根據(jù)移動終端裝置得到的疲勞信息進行預(yù)警；所述電源裝置為系統(tǒng)控制裝置供電；

所述穩(wěn)固裝置包括第一穩(wěn)固部分、第二穩(wěn)固部分以及第三穩(wěn)固部分；所述第一穩(wěn)固部分將信號探測裝置固定于人腦前額葉中心區(qū)域；所述第二穩(wěn)固部分用于將系統(tǒng)控制裝置與預(yù)警裝置固定于耳部，所述第三穩(wěn)固部分用于固定連接電路部分；且所述第一穩(wěn)固部分通過第三穩(wěn)固部分與第二穩(wěn)固部分相連；

所述信號探測裝置包括：近紅外光源與光電傳感模塊；

所述系統(tǒng)控制裝置包括：微處理單元、光源驅(qū)動模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；所述光源驅(qū)動模塊與微處理單元相連，根據(jù)微處理單元的控制指令驅(qū)動信號探測裝置中的近紅外光遠進行發(fā)光；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與微處理單元相連，在微處理單元的控制下將信號探測裝置中光電傳感模塊測得的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；

所述移動終端裝置至少包括：運算模塊以及顯示模塊，所述運算模塊用于根據(jù)系統(tǒng)控制裝置發(fā)送來的數(shù)字信號，進行運算處理，得到疲勞信息；所述顯示模塊用于對運算模塊得到的疲勞信息進行顯示；

所述預(yù)警裝置至少包括：馬達模塊和語音提醒模塊；所述馬達模塊在系統(tǒng)控制單元的控制下進行震動預(yù)警；所述語音提醒模塊在系統(tǒng)控制單元的控制下進行語音預(yù)警。

進一步地，所述近紅外光源采用至少一個可以發(fā)射出至少兩種波長的多波長近紅外集成led光源。

進一步地，所述信號探測裝置的有效探測區(qū)域為位于眉心上方1～3cm處的橢圓形區(qū)域，該橢圓形區(qū)域長軸與眉毛平行，長度為3cm；短軸與眉毛垂直并與眉心在一條直線上，長度為2cm。

進一步地，所述光電傳感模塊包括至少一個光電傳感器。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過移動終端軟件進行數(shù)據(jù)處理，通過信號探測裝置獲取血氧信息，經(jīng)系統(tǒng)控制裝置預(yù)處理后，在移動終端裝置中采用相應(yīng)的算法計算出使用人員血氧含量的相對變化和疲勞程度，同時將檢測結(jié)果直觀的顯示在移動式終端的屏幕上，采用藍牙模塊實現(xiàn)信息無線實時傳遞與信息實時反饋，根據(jù)疲勞信息迅速準(zhǔn)確的進行疲勞預(yù)警及預(yù)防；并且借助互聯(lián)網(wǎng)的云端服務(wù)，深化了疲勞預(yù)警的能力，使得預(yù)警能力得到大大提高；本發(fā)明具有可以實時監(jiān)測、準(zhǔn)確性高、價格低廉、無創(chuàng)檢測、無線傳輸以及輕便可家用的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的可移動式疲勞駕駛監(jiān)測儀的實物結(jié)構(gòu)組成示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的探測區(qū)域以及最佳探測區(qū)域示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的信號探測裝置近紅外光源和光敏傳感器的示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的可移動式疲勞駕駛監(jiān)測儀的系統(tǒng)控制裝置的工作原理圖；

圖5是本發(fā)明提供的探頭塑形裝置剖面圖；

圖6是本發(fā)明提供的探頭塑形裝置俯視圖。

具體實施方式

為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容進一步闡釋。

所以本發(fā)明提供了這款可移動式疲勞駕駛監(jiān)測儀，可以從檢測到分析，再到疲勞預(yù)警，可以提供了一站式的疲勞駕駛的預(yù)警和解決方案，時刻提醒使用者的疲勞狀況，并針對疲勞狀況做出相應(yīng)的預(yù)警措施。根據(jù)在人體逐漸疲勞的情況下，血液內(nèi)的血氧飽和度隨著時間有著明顯的變化情況，人腦前額葉中心含氧血紅蛋白(hbo2)和脫氧血紅蛋白(hb)對不同波長的紅外光的吸收系數(shù)有明顯差異。本發(fā)明利用近紅外光譜檢測技術(shù)，以組織中的血紅蛋白為信息載體，通過特定算法界定使用者的疲勞等級，實現(xiàn)了在自然情境下進行實時且非侵入式檢測。相對于社會上已有的技術(shù)，提供了一種完全無損的血氧檢測方式，同時具有時間分辨率高、空間分辨率高的優(yōu)點。這里所說的利用近紅外光譜檢測技術(shù)，以組織中的血紅蛋白為信息載體，通過特定算法界定使用者的疲勞等級可以參考現(xiàn)有的技術(shù)實現(xiàn)，不是本申請的主要創(chuàng)新點，在此不做詳細說明。

如圖1所示為本發(fā)明的方案示意圖，本發(fā)明的技術(shù)方案為：可移動式疲勞駕駛監(jiān)測儀，包括：用于獲取血氧信息的信號探測裝置，用于控制信號探測裝置工作的系統(tǒng)控制裝置；

還包括：穩(wěn)固裝置、移動終端裝置、云端服務(wù)器、預(yù)警裝置和電源裝置；所述移動終端裝置通過通訊模塊與系統(tǒng)控制裝置相連，所述移動終端裝置還與云端服務(wù)器相連，所述電源裝置與系統(tǒng)控制裝置相連；所述預(yù)警裝置與系統(tǒng)控制裝置相連；所述穩(wěn)固裝置用于固定信號探測裝置以及系統(tǒng)控制裝置的穩(wěn)固裝置；所述移動終端裝置用于對信號探測裝置獲取的血氧信息進行數(shù)據(jù)處理，得到疲勞信息；所述預(yù)警裝置在系統(tǒng)控制裝置的控制下根據(jù)移動終端裝置得到的疲勞信息進行預(yù)警；所述電源裝置為系統(tǒng)控制裝置供電。

信號探測裝置包括：可以發(fā)射近紅外光到人腦前額葉中心區(qū)域的近紅外光源14，以及接收從待測人腦區(qū)域反射回來的近紅外光的至少一個光電傳感器13。

如圖2所示，信號探測裝置的有效探測區(qū)域為人腦前額葉中心區(qū)域，其中在陰影處為最佳探測區(qū)域，位于眉心上方1～3cm處的橢圓形區(qū)域，長軸為與眉毛平行，其長度約3cm；短軸為與眉毛垂直并與眉心在一條直線上，其長度約2cm。

光電傳感模塊由至少一個在待測腦部區(qū)域的光電傳感器構(gòu)成。近紅外光源由可以產(chǎn)生至少兩種的多波長近紅外集成led光源，圍繞在光電傳感器周圍。具體分布位置如圖3所示，光電傳感器detector位于待測腦部區(qū)域的中心，近紅外光源led分布在以光電傳感器為圓心的圓周上。

本實施例中的紅外集成led光源發(fā)射三種不同波長光，所述其中三種發(fā)射波長范圍分別為710nm～755nm、790nm～820nm以及835～865nm，本申請實施例中三種多波長近紅外集成led光源發(fā)射波長分別選擇735nm、805nm以及850nm，并且實驗證明采用735nm、805nm以及850nm這三種發(fā)射波長所測得的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。

系統(tǒng)控制裝置11，用于發(fā)出指令控制控制近紅外光發(fā)射時間和頻率，而且可以將光電傳感器13測得的電信號進行信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并且將數(shù)字信號利用無線通信傳輸?shù)揭苿咏K端裝置29進行數(shù)據(jù)分析。同時系統(tǒng)控制裝置11還可以接收移動終端裝置29的反饋信號控制預(yù)警裝置進行疲勞預(yù)警。如圖4所示，系統(tǒng)控制裝置由微處理單元20，光源驅(qū)動模塊22，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊25組成。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊即a/d轉(zhuǎn)換模塊，以下統(tǒng)一采用a/d轉(zhuǎn)換模塊表示。

微處理單元20向光源驅(qū)動模塊發(fā)送時序控制指令，控制近紅外光源14的工作狀態(tài)并決定近紅外光信號的頻率。并將a/d轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號通過通訊模塊32傳到移動終端裝置29。本實施例中通訊模塊為藍牙模塊。

光源驅(qū)動模塊22，接收微處理單元20發(fā)送的時序控制指令，并將與指令相符頻率的控制信號發(fā)送給近紅外光源14，控制多波長近紅外集成led光源依次發(fā)出不同波長的近紅外光，與信號探測裝置的近紅外光源相連接。

當(dāng)系統(tǒng)控制裝置發(fā)出指令后，人腦前額處的近紅外光源14依次發(fā)射不同波長的近紅外光源到待測腦組織表面，后經(jīng)光電傳感器13接收到從腦組織表皮反射的光信號1并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號1，并將電信號1發(fā)送到a/d轉(zhuǎn)換模塊25。

a/d轉(zhuǎn)換模塊25與信號檢測裝置的光電傳感器13相連接，接收光電傳感器13發(fā)送的電信號1，經(jīng)過濾波放大，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號2傳入a/d轉(zhuǎn)換器，將傳遞的電信號2轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過微處理單元20將數(shù)字信號經(jīng)系統(tǒng)控制裝置的串口發(fā)送出去。

光信號1是近紅外光源14發(fā)射到腦組織表面后，經(jīng)過含氧血紅蛋白以及脫氧血紅蛋白吸收后的近紅外光的光強，其攜帶著待測腦組織的血氧變化信息。

系統(tǒng)控制裝置發(fā)送出來的數(shù)字信號經(jīng)藍牙模塊32發(fā)送到移動終端裝置29進行數(shù)據(jù)處理和分析。

穩(wěn)固裝置將系統(tǒng)控制裝置11固定在耳部，并且將近紅外光源14和光電傳感器13組成的信號探測裝置固定在人腦前額葉中心區(qū)域。如圖1所示，穩(wěn)固裝置包括三個穩(wěn)固部分，包括探頭穩(wěn)固的第一穩(wěn)固部分，固定系統(tǒng)控制裝置電路的第二穩(wěn)固部分以及連接電路固定的第三穩(wěn)固部分；所述第一穩(wěn)固部分通過第三穩(wěn)固部分與第二穩(wěn)固部分相連。

其中探頭穩(wěn)固，即第一穩(wěn)固部分由柔性pcb板15，遮光海綿16，以及可彎曲柔性物質(zhì)組成。如圖5，圖6所示，近紅外光源和光電傳感器固定在柔性pcb板15上，位于近待測腦組織端，遮光海綿16高于柔性pcb板15，將pcb板15包裹其中。如圖5所示在近紅外光源和光電傳感器處留出空間通道，供光信號通過，四周用黏性遮光物質(zhì)封閉，用于阻絕外界光線對近紅外光源發(fā)射以及大腦組織表皮的反射光的影響。整個探頭塑形裝置可以變形，以適應(yīng)人額頭弧度，提高佩戴舒適度以及信號探測裝置和額頭的貼合程度。可彎曲柔性物質(zhì)存在整個穩(wěn)固裝置中，用于固定形狀，包括但不僅限于鐵絲等物質(zhì)。柔性pcb板15和遮光海綿16組成的探頭塑形裝置可以和人腦前額葉中心區(qū)域緊密貼合。連接電路固定部分(即第三穩(wěn)固部分)用于連接探頭穩(wěn)固部分和系統(tǒng)控制裝置穩(wěn)固部分，并內(nèi)置導(dǎo)線由于供指令和數(shù)據(jù)傳輸，用可彎曲柔性物質(zhì)固定形狀。系統(tǒng)控制裝置電路固定部分(即第二穩(wěn)固部分)用于將系統(tǒng)控制裝置和預(yù)警裝置固定在耳部，如圖1的11處所示。

移動終端裝置29至少包括運算模塊，運算模塊根據(jù)藍牙模塊32發(fā)送來的數(shù)字信號，并根據(jù)該數(shù)字信號和內(nèi)置算法，進行待測腦部區(qū)域的血氧濃度的計算，同時通過算法分級得到使用人員的疲勞程度，將數(shù)據(jù)以圖形或者數(shù)字的方式實時顯示在移動終端裝置。并將該信息通過藍牙模塊32反饋給微處理單元20，微處理單元20依據(jù)反饋信息控制預(yù)警裝置進行疲勞預(yù)警。

在移動終端29得到使用人員的血氧濃度變化的計算和疲勞程度時，會自動備份數(shù)據(jù)到云端服務(wù)器30；當(dāng)該可移動式疲勞駕駛儀工作時，使用人員指定的聯(lián)系人可以通過云端服務(wù)器在另一移動終端隨時查看使用人員的疲勞程度，當(dāng)使用人員疲勞時，云端服務(wù)器通過軟件內(nèi)部向預(yù)設(shè)聯(lián)系人發(fā)送使用人員的疲勞信息。當(dāng)一段時間后仍舊處于疲勞狀態(tài)，云端服務(wù)器可以通過電話或短信告知的方式告知預(yù)設(shè)聯(lián)系人。

所述預(yù)警裝置，包括馬達模塊28和語音提醒模塊27。馬達模塊28，與微處理單元20相連接，根據(jù)微處理單元20的信號通過馬達震動的方式對使用人員進行疲勞預(yù)警。

語音提醒模塊27，與微處理單元20相連接，根據(jù)微處理單元20的信號通過語音提醒的方式對使用人員進行疲勞預(yù)警。

所述電源裝置，包括usb充電模塊、開關(guān)模塊、穩(wěn)壓模塊以及可充電電池。

usb充電模塊33，用于對可充電電池進行充電；

開關(guān)模塊34，用于控制疲勞駕駛監(jiān)測儀的系統(tǒng)開啟和關(guān)閉；

可充電電池31，用于給控制疲勞駕駛監(jiān)測儀的系統(tǒng)進行電路供電；

所述穩(wěn)壓模塊21，將可充電電池31供電電壓轉(zhuǎn)化為電路系統(tǒng)的正常工作電壓；

led模塊26，用于指示系統(tǒng)的充放電狀態(tài)及工作情況。

藍牙模塊32，通過串口通信，在微處理單元20和移動終端裝置29之間進行數(shù)據(jù)傳輸。將微處理單元20采集到的數(shù)字信號傳到移動終端裝置，并將移動終端裝置的反饋信息和控制指令發(fā)送到微處理單元20；

本發(fā)明通過移動終端軟件進行數(shù)據(jù)處理，通過藍牙模塊實現(xiàn)信息無線實時傳遞與信息實時反饋，并通過相應(yīng)的算法計算出使用人員血氧含量的相對變化和疲勞程度，同時將檢測結(jié)果直觀的顯示在移動式終端的屏幕上，迅速準(zhǔn)確的進行疲勞預(yù)警及預(yù)防；借助互聯(lián)網(wǎng)的云端服務(wù)，深化了疲勞預(yù)警的能力，使得預(yù)警能力得到大大提高。本發(fā)明具有可以實時監(jiān)測、準(zhǔn)確性高、價格低廉、無創(chuàng)檢測、無線傳輸以及輕便可家用的優(yōu)點。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。