基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空中交通安全管理領(lǐng)域，具體的是，是一種基于智能耳麥的空中交通 管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 事故致因理論表明，造成事故的直接原因不外乎人的不安全行為和物的不安全狀 態(tài)兩種因素。實(shí)踐證明，在空中交通管理活動(dòng)中，物的不安全因素具有相對(duì)的客觀性和穩(wěn)定 性，而人的生理心理狀態(tài)因容易受到自身及外界的影響，具有相當(dāng)大的主觀性和偶然性，是 激發(fā)不安全事件的主要因素。
[0003] 在空中交通管理活動(dòng)中，人是決策和控制主體，人的行為對(duì)空中交通安全有著決 定性的影響。因此，空中交通管制員（以下簡(jiǎn)稱：管制員）在管制現(xiàn)場(chǎng)的生理心理狀態(tài)對(duì)飛 行安全至關(guān)重要。
[0004] 大量空中交通管理不安全案例表明，疲勞是導(dǎo)致空管安全事故發(fā)生的重要因素。 管制員的疲勞如長(zhǎng)時(shí)間得不到消除，就會(huì)發(fā)生疲勞積累效應(yīng)，造成過(guò)度疲勞，從而導(dǎo)致一系 列心理、生理功能的變化，致使各種差錯(cuò)增多。生理和心理疲勞的狀態(tài)體征，主要表現(xiàn)為血 壓、心率不穩(wěn)定，且數(shù)值偏離正常區(qū)間。
[0005] 此外，安全實(shí)踐證明，人在工作、生活中遇到困難、挫折或不幸時(shí)，容易產(chǎn)生慌亂、 憤怒、憂愁、焦慮、悲哀等不良情緒。在這些情緒影響下，管制員極易出現(xiàn)意識(shí)混亂、注意范 圍狹窄、精神難以集中、自控能力下降等狀況，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，應(yīng)避免管制 員帶著不良情緒上崗，防止引發(fā)不安全行為。
[0006] 科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，人在不同的環(huán)境下具有不同的生理心理狀態(tài)，這種狀態(tài)將通過(guò)人 的身體直接表現(xiàn)出來(lái)，比如體溫、血壓、心率等等，這些信息形成了一種特有的狀態(tài)數(shù)據(jù)，一 旦掌握了這些數(shù)據(jù)，就可以深入解讀每個(gè)人的實(shí)時(shí)狀態(tài)。對(duì)于空中交通管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，獲取 這些數(shù)據(jù)，就可以為科學(xué)動(dòng)態(tài)配備空中交通管制班組的人力資源提供依據(jù)，從而有效降低 安全風(fēng)險(xiǎn)。然而傳統(tǒng)的安全管理由于缺乏對(duì)此類數(shù)據(jù)的采集手段和評(píng)價(jià)模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管 制員的生理心理狀態(tài)是十分困難的，因此只能依靠人工（主要是帶班）現(xiàn)場(chǎng)判斷，不僅缺乏 客觀依據(jù)，影響公正性和透明度，同時(shí)還存在判斷和決策的滯后性，極易觸發(fā)安全問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)目前對(duì)管制員現(xiàn)場(chǎng)安全能力判定缺乏科學(xué)手段和評(píng)價(jià)模型，極易影響飛行安 全的現(xiàn)狀，本發(fā)明公開了一種基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模 塊、狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、安全能力評(píng)價(jià)模塊、安全能力實(shí)時(shí)監(jiān)視模塊及安全能力管理模 塊；所述狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊，用以采集管制員生理心理狀態(tài)數(shù)據(jù)，傳輸?shù)綘顟B(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模 塊；
[0010] 所述狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，用于存儲(chǔ)管制員生理心理狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 和狀態(tài)場(chǎng)景庫(kù)，與安全能力評(píng)價(jià)模塊、安全能力監(jiān)視模塊和安全能力管理模塊分別連接；
[0011] 所述安全能力評(píng)價(jià)模塊，通過(guò)該模塊設(shè)定的安全能力評(píng)價(jià)模型，對(duì)管制員生理心 理要素導(dǎo)致的安全能力動(dòng)態(tài)地進(jìn)行識(shí)別、判斷，并實(shí)現(xiàn)對(duì)管制員安全能力的綜合評(píng)價(jià)；
[0012] 所述安全能力實(shí)時(shí)監(jiān)視模塊，依據(jù)安全能力評(píng)價(jià)模塊提供的狀態(tài)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài) 評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值和安全能力容忍區(qū)間，對(duì)管制員安全能力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視并自動(dòng)告警；
[0013] 所述安全能力管理模塊，對(duì)管制員生理心理數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立和規(guī)范提升 管制員安全能力的管理策略，并提供空中交通管制班組人力資源管理建議；
[0014] 其中，所述管制員生理心理要素的安全能力評(píng)價(jià)模型為A，其中氏為1 的實(shí)時(shí)采樣值，PiSi的安全能力評(píng)價(jià)值，i為體溫、血壓、脈率、心電、腦電、血氧含量、血 液流速等生理心理要素，為管制場(chǎng)景修正值（由狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的狀態(tài)場(chǎng)景庫(kù)提 供）；
[0015] 管制員安全能力綜合評(píng)價(jià)模型為，其中凡為特定 生理心理要素的相對(duì)安全權(quán)重，m為生理心理要素的個(gè)數(shù)，P為管制員安全能力綜合評(píng)價(jià) 值。
[0016] 進(jìn)一步的，狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊包括智能耳麥。
[0017] 更進(jìn)一步的，智能耳麥檢測(cè)人體狀態(tài)特征包括體溫、血壓、脈率、心電、腦電、血氧 含量、血液流速。
[0018] 進(jìn)一步的，狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊與狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊之間通過(guò)無(wú)線通信方式（藍(lán) 牙、WiFi、移動(dòng)通信）通訊。
[0019] 進(jìn)一步的，狀態(tài)場(chǎng)景庫(kù)包括動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值和安全能力容忍區(qū)間，所述動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià) 基準(zhǔn)值為均值，所述安全能力容忍區(qū)間為最大值和最小值之差。
[0020] 進(jìn)一步的，安全能力監(jiān)視模塊包括安全能力監(jiān)視和安全自動(dòng)告警，安全能力監(jiān)視 實(shí)時(shí)獲取管制員安全能力評(píng)價(jià)值和綜合評(píng)價(jià)值并分別與其對(duì)應(yīng)的安全能力容忍區(qū)間進(jìn)行 比較。
[0021] 中國(guó)民航空管系統(tǒng)要求，空中交通管制員在對(duì)空管制中，必須佩戴管制專用耳麥， 耳麥已經(jīng)成為管制員對(duì)空管制的必要裝備。本項(xiàng)發(fā)明，就是在管制專用耳麥上集成人體狀 態(tài)體征測(cè)量傳感器，使其具備人體狀態(tài)體征測(cè)量的功能，使其為動(dòng)態(tài)量化管制員生理心理 狀態(tài)數(shù)據(jù)，提供了便捷且可靠的途徑。
[0022] 本發(fā)明通過(guò)采集管制員的生理心理狀態(tài)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析管制員的生理心理狀態(tài)， 實(shí)時(shí)判斷管制員的安全能力，確定其是否適合在特定管制崗位上工作，避免出現(xiàn)因上崗管 制員狀態(tài)不好引發(fā)的不安全行為。對(duì)于空中交通管制來(lái)說(shuō)，采用本發(fā)明對(duì)人的生理心理狀 態(tài)進(jìn)行測(cè)量和動(dòng)態(tài)量化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并化解人的生理心理突變對(duì)安全的干擾，對(duì)于鞏固民航 空管的安全管理基礎(chǔ)，促進(jìn)安全可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖2是基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全能力容忍 區(qū)間。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為進(jìn)一步說(shuō)明各實(shí)施例，本發(fā)明提供有附圖。這些附圖為本發(fā)明揭露內(nèi)容的一部 分，其主要用以說(shuō)明實(shí)施例，并可配合說(shuō)明書的相關(guān)描述來(lái)解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參 考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。圖中 的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號(hào)通常用來(lái)表示類似的組件。
[0026] 現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027] 參閱圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選一實(shí)施例的基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊1、狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2、安全能力評(píng)價(jià)模塊3、 安全能力監(jiān)視模塊4及安全能力管理模塊5。
[0028] 狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊1，用智能耳麥采集人體生理心理狀態(tài)，并這些數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)量化， 通過(guò)無(wú)線通信方式（如藍(lán)牙、WiFi或移動(dòng)通信等），將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊 2,并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新。
[0029] 中國(guó)民航空管系統(tǒng)要求，空中交通管制員對(duì)空管制中，必須佩戴管制專用耳麥。在 該實(shí)施例中管制員使用的是智能耳麥，智能耳麥上裝有集成的體征傳感器，用以檢測(cè)人體 狀態(tài)特征。
[0030] 智能耳麥上集成的體征傳感器包括：1、體溫傳感器，實(shí)時(shí)感知管制員的體溫變化； 2、熱通量傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)熱量消耗情況；3、脈搏傳感器，測(cè)量血壓，脈率等數(shù)據(jù)；4、生物 電傳感器，可用于心電、腦電數(shù)據(jù)采集；5、光學(xué)傳感器，推算血氧含量，血流速。通過(guò)管制員 智能耳麥上集成的傳感器，動(dòng)態(tài)量化管制員的生理心理狀態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并以無(wú)線通信的方 式對(duì)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)及更新，為管制員安全能力評(píng)價(jià)和監(jiān)視提供數(shù)據(jù) 支持。
[0031] 需要說(shuō)明的是，智能耳麥的體征傳感器不僅包括上述傳感器，根據(jù)需要，還可集成 其他的傳感器，如呼吸頻率傳感器等。此外，該實(shí)施例狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊1采用的是智能耳 麥檢測(cè)人體狀態(tài)特征，也可采用其他具有相同功能的設(shè)備檢測(cè)人體狀態(tài)特征。
[0032] 狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2用于存儲(chǔ)管制人員的個(gè)人信息，以及每個(gè)人生理心理狀態(tài) 的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為安全能力評(píng)價(jià)模塊3、安全能力監(jiān)視模塊4和安全能力管理模塊 5提供數(shù)據(jù)支持。狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模塊2接收狀態(tài)數(shù)據(jù)量化模塊1輸送來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ) 在指定位置，并實(shí)時(shí)更新相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0033] 安全能力評(píng)價(jià)模塊3是基于智能耳麥的空中交通管制員安全能力自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 的核心模塊。安全能力評(píng)價(jià)模塊3由安全能力評(píng)價(jià)模型和狀態(tài)場(chǎng)景庫(kù)兩部分組成。通過(guò)該 模塊設(shè)定的安全能力評(píng)價(jià)模型，對(duì)管制員各種生理心理狀態(tài)帶來(lái)的安全能力動(dòng)態(tài)地進(jìn)行識(shí) 另IJ、分析和綜合評(píng)價(jià)。
[0034] 管制員生理心理要素的安全能力評(píng)價(jià)模型的表達(dá)式為：
[0035] Pi = ar ' Ri
[0036] 其中氏為i的實(shí)時(shí)采樣值，PiSi的安全能力評(píng)價(jià)值，i為體溫、血壓、脈率、心電、 腦電、血氧含量、血液流速等生理心理要素，％為管制場(chǎng)景修正值（由狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)模 塊的狀態(tài)場(chǎng)景庫(kù)提供）。系統(tǒng)根據(jù)上述不