一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽及其监测方法技术

本发明专利技术公开了一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽及其监测方法，属于智能装备技术领域，包括安全帽主体、脑电信息传感模块、体征信息传感模块和信息处理模块；该安全帽佩戴时和普通的安全帽无异，不会给作业人员带来额外的负担，安全帽内置的脑电信息传感器和多种体征信息传感器实时、准确地获取各种生理体征和脑电信息，并通过无线通讯方式发送至后台智能终端，在这些智能终端上基于各类数据分析手段和人工智能算法对数据进行分析，得到用户当前的生理和情绪状态，并与人体正常指标进行对比，判断用户的生理和情感状态是否发生疲劳、嗜睡、紧张、焦虑、昏迷等异常，如发生异常则立即报警并采取相应措施保护生命财产安全，避免安全事故发生。安全事故发生。安全事故发生。

【技术实现步骤摘要】
一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽及其监测方法


[0001]本专利技术属于智能装备
，更具体地，涉及一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽及其监测方法。

技术介绍

[0002]在石化作业、长途运输、特种装备操作等动态、复杂或高危的作业环境中，由于行业的特殊性易发生火灾、环境污染、交通事故等突发灾害，且灾害发生后极易造成重大人员伤亡和财产损毁。一直以来，这些行业中由于操作人员自身因素导致的事故率居高不下，然而现有的监测类装备主要面向设备或有害物质，对工作人员的生理、心理和行为等相关信息的监测严重缺失。为了提高预防灾害和灾后救援能力、保障劳动者在生产过程中的生命安全和身体健康，亟需在不影响作业人员正常工作的情况下，能实时监测器生理、情感和行为状态的可穿戴设备。而目前商用的可穿戴人体健康监测设备主要为智能手表、智能手环等，只能监测心率、体温等基本的体征信息，无法判断用户的情感状态，而且存在作业过程汇总不方便佩戴、监测数据不准确的缺点。
[0003]近些年的脑科学研究表明，人体的脑电信号和情感状态间存在着相关性，通过一些分析手段和智能算法便可以构建脑电信号和情况状态之间的联系，从而根据脑电信号判断人体的情感状态。显然头部是采集脑电信号的最佳位置，而安全帽是各类作业现场工作人员必备的防护用品，通过将脑电信息传感器和各种体征信息传感器集成到安全帽上，开发一款能监测人体生理、情感状态的智能安全帽，有助于避免因操作人员自身因素导致的安全事故的发生。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，其目的在于利用内置的脑电信号传感模块和体征信息传感模块实时、准确地获取各种生理体征和脑电信息，从而帮助分析判断作业人员的生理和情感状态，达到实时监测和预防事故发生的作用。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，包括安全帽主体、脑电信号传感模块、体征信息传感模块和信息处理模块；
[0006]所述信息处理模块设置于所述安全帽主体的内腔；所述安全帽主体内侧设有环状帽衬，所述脑电信号传感模块和体征信息传感模块分别安装于所述帽衬的内表面；
[0007]所述脑电信号传感模块包括多个柔性生理电极，所述柔性生理电极分布于所述帽衬并分别用于采集人体头部额区、颞区及枕区的脑电检测信号；
[0008]所述体征信息传感模块用于采集人体体征检测信号，所述信息处理模块与所述脑电信号传感模块、所述体征信息传感模块电连接，用于接收采集到的人体体征检测信号和脑电检测信号，经分析和处理后得到人体体征信息和脑电信号。
[0009]优选地，所述脑电信号传感模块包括第一脑电信号传感模块和第二脑电信息传感
模块；所述第一脑电信号传感模块设置于所述帽衬的前部和中部从而与佩戴时头部的额区和颞区相对应；所述第二脑电信息传感模块设置于所述帽衬的尾部从而与佩戴时头部的枕区相对应。
[0010]优选地，所述柔性生理电极包括传感层、黏附层和疏水层；所述黏附层包覆于所述传感层，所述疏水层设置于所述黏附层的外侧；所述传感层用于贴附于人体头部以感应脑电信号，所述黏附层用于使所述传感层紧密黏附于人体皮肤。
[0011]优选地，所述传感层为图案化的高导电可拉伸柔性材料制成；所述黏附层为水凝胶制成；所述疏水层为疏水处理后的硅胶和疏水水凝胶薄膜制成。
[0012]优选地，体征信息传感模块包括心率传感器和体温传感器，所述心率传感器和所述体温传感器均设置于所述帽衬内侧，分别用于采集人体的心率信息和体温信息。
[0013]优选地，所述信息处理模块包括柔性电路板以及设置于所述柔性电路板上的采集前端、定位芯片和主控MCU；所述采集前端用于对采集到的人体体征检测信号和脑电检测信号进行滤波和放大，所述主控MCU用于对信号进行模数转换、编码，并将处理后得到的人体体征信息、脑电信号和定位芯片的位置信息发送至外部的智能终端。
[0014]优选地，还包括供电模块，所述供电模块固定安装于所述安全帽主体的内腔，其用于为所述脑电信号传感模块、体征信息传感模块和信息处理模块供电。
[0015]优选地，所述帽衬的尾端设有松紧旋钮，通过转动所述松紧旋钮从而收缩所述帽衬围度，以使所述脑电信号传感模块和所述体征信息传感模块紧贴人体头部。
[0016]按照本专利技术的另一方面，提供了一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽的监测方法，包括以下步骤：
[0017]采集人体体征信息和脑电信号，并转换为体征数据和脑电数据；
[0018]通过人工智能算法对体征数据和脑电数据进行分析，得到人体当前的生理和情绪状态数据，并与人体正常指标数据进行对比；
[0019]当对比发现人体处于异常状态时则发出警报信号。
[0020]优选地，通过人工智能算法对体征数据和脑电数据进行分析具体包括以下步骤：
[0021]采集多组人员作业时不同生理、情感状态下的体征信息和脑电信号，利用多数据融合的人工智能算法构建数学模型建立体征信息和脑电信号与人体不同状态间的联系；将体征数据和脑电数据输入数学模型中，从而得到人体当前的生理和情绪状态数据。
[0022]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，将人体体征和脑电信息采集装置与安全帽集成为一体，整个设备轻便舒适，佩戴方法与普通的安全帽无异，不添加额外的使用负担，特别契合特殊、高危行业从业人员的使用需求。
[0023]在石化作业、长途运输、特种装备操作等作业环境中的工作人员佩戴该智能安全帽，安全帽内置的人体体征信息传感模块和脑电信息传感模块，实时采集用户的各种体征信号(心率、体温等)和脑电信号，通过信号处理模块对信号进行初步处理，转换成各种体征数据和脑电数据，再利用信号处理模块上的无线通讯功能将数据传输至外部的智能终端(智能手机、监控中心的计算机)，在这些智能终端上进一步基于各类数据分析手段和人工智能算法对数据进行分析，得到用户当前的生理和情绪状态，并与人体正常指标进行对比，判断用户的生理和情感状态是否发生疲劳、嗜睡、紧张、焦虑、昏迷等异常，如发生异常则立即报警并采取相应措施保护生命财产安全，避免安全事故发生；如果发生突发状况需要采
取救援措施，却无法与用户取得联系获取用户的准确位置，则可以利用信号处理模块上集成的定位装置对人员进行定位，便于快速实施救援。
附图说明
[0024]图1是本专利技术监测人体体征和脑电信息的智能安全帽的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术监测人体体征和脑电信息的智能安全帽的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术监测人体体征和脑电信息的智能安全帽中安全帽主体与信息处理模块和供电模块之间的结构示意图；
[0027]图4是本专利技术监测人体体征和脑电信息的智能安全帽的系统原理图；
[0028]图5是本专利技术监测人体体征和脑电信息的智能安全帽中各传感器件的位置示意图；
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，其特征在于，包括安全帽主体(1)、脑电信号传感模块、体征信息传感模块(4)和信息处理模块(5)；所述信息处理模块(5)设置于所述安全帽主体(1)的内腔；所述安全帽主体(1)内侧设有环状帽衬(101)，所述脑电信号传感模块和体征信息传感模块(4)分别安装于所述帽衬(101)的内表面；所述脑电信号传感模块包括多个柔性生理电极，所述柔性生理电极分布于所述帽衬(101)并分别用于采集人体头部额区、颞区及枕区的脑电检测信号；所述体征信息传感模块(4)用于采集人体体征检测信号，所述信息处理模块(5)与所述脑电信号传感模块、所述体征信息传感模块(4)电连接，用于接收采集到的人体体征检测信号和脑电检测信号，经分析和处理后得到人体体征信息和脑电信号。2.根据权利要求1所述的一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，其特征在于，所述脑电信号传感模块包括第一脑电信号传感模块(2)和第二脑电信息传感模块(3)；所述第一脑电信号传感模块(2)设置于所述帽衬(101)的前部和中部从而与佩戴时头部的额区和颞区相对应；所述第二脑电信息传感模块(3)设置于所述帽衬(101)的尾部从而与佩戴时头部的枕区相对应。3.根据权利要求1所述的一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，其特征在于，所述柔性生理电极包括传感层、黏附层和疏水层；所述黏附层包覆于所述传感层，所述疏水层设置于所述黏附层的外侧；所述传感层用于贴附于人体头部以感应脑电信号，所述黏附层用于使所述传感层紧密黏附于人体皮肤。4.根据权利要求3所述的一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，其特征在于，所述传感层为图案化的高导电可拉伸柔性材料制成；所述黏附层为水凝胶制成；所述疏水层为疏水处理后的硅胶和疏水水凝胶薄膜制成。5.根据权利要求1所述的一种监测人体体征和脑电信息的智能安全帽，其特征在于，体征信息传感模块(4)包括心率传感器(401)和体温传感器(402)，所述心率传感器(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴豪，朱侃浩，郭伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：