Способ регулирования технологического процесса с учетом психофизического состояния оператора Российский патент 2023 года по МПК G06Q10/63 

Изобретение относится к способам регулирования технологических процессов с участием оператора, в частности, к способам регулирования технологических процессов с учетом психофизического состояния оператора.

В рамках ответственных технологических процессов, отклонение параметров которых от нормативных значений может привести к порче имущества и / или травмированию людей, возникает необходимость контроля оператора, принимающего решения в рамках указанных процессов. Контроль состояния оператора позволяет фиксировать отклонения его психофизического состояния, которые могут приводить к ошибочным действиям, сопровождающимся переходом технологического процесса в опасное состояние.

Известен способ определения плохого физического состояния, реализуемый посредством известного устройства определения плохого физического состояния, согласно которому при помощи блока обнаружения изображения облучают глаз фотовспышкой, формируют при помощи цифровой фотокамеры изображение глаз, затем при помощи блока получения экспозиции регистрируют параметр экспозиции при захвате изображения, при помощи блока определения диаметра зрачка определяют фактический диаметр зрачка на основе полученного изображения, при помощи блока определения эталонного диаметра зрачка определяют эталонный диаметр зрачка с учетом данных об экспозиции; сравнивают с использованием блока обнаружения плохого физического состояния фактический и эталонный диаметры зрачка и формируют информацию о физическом состоянии (WO 2020059116 A1, A61B 5/18, A61B 3/11, 26.03.2020).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности регулирования технологического процесса путем регулирования длительностей допусков к проведению работ, допуска к использованию средств управления, продолжительности рабочей смены и плана работ, а также управления человеческими ресурсами.

Известен способ поддержания работоспособности водителя транспортного средства, заключающийся в том, что определяют психофизическое состояние водителя за счет измерения длительности интервала между импульсами физической составляющей кожно-гальванической реакции при помощи носимого устройства телемеханической системы контроля бодрствования машиниста или измерения пульса; определяют параметры транспортного средства: скорость движения, давления, напряжения, электрической мощности и т. п.; далее сопоставляют текущие параметры с данными, хранящимися в блоке памяти предаварийных ситуаций и формируют прогноз на ближайший период времени; если прогноз неблагоприятен, то при помощи процессора инициализируют формирование стимулов и команд с учетом тяжести прогноза в случайной последовательности; регистрируют реакции водителя на стимулы и команды и определяют состояние «бодрствования» в случае соответствия смыслового содержания стимула / команды и реакции водителя; в случае регистрации состояния «бодрствования» прекращают формирование стимулов и команд; если состояние «бодрствования» не зарегистрировано, то процессор дает заключение о невозможности дальнейшей работы водителя или команду на включение аварийной системы (RU 2111134 C1, B60K 28/06, 20.05.1998).

Недостатком известного способа поддержания работоспособности водителя транспортного средства является отсутствие возможности регулирования продолжительности смены или состава работ с учетом динамики изменения психофизического состояния оператора.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения состояния водителя, реализуемый известным устройством определения состояния водителя и характеризующийся тем, что во время вождения фотографируют голову и лицо оператора транспортного средства, по результатам обработки видеоизображений определяют диаметр зрачка глаза, направление движения глаз, вычисляют частоту изменения направления взгляда водителя и скорость изменения диаметра зрачка водителя, на основании которых определяют состояние водителя, при сужении диаметра зрачка относительно номинальной величины фиксируют онемение, а при увеличении диаметра зрачка относительно номинальной величины определяют напряженное состояние, причем за номинальную величину диаметра зрачка принимают диаметр зрачка водителя в момент начала движения при обнаружении отклонений в состоянии оператора транспортного средства информируют его посредством громкоговорителя и управляют тормозной системой транспортного средства (JP 2002367100 А, , G08G 1/16, A61B 3/11, B60K 28/08, B60R 16/02, B60R 21/00, B60R 27/00, B62D 6/00, B62D 101/00, B62D 109/00, 20.12.2002).

Известный способ взят за прототип.

Недостатком указанного способа является отсутствие возможности регулирования процесса вождения транспортного средства, а именно, с учетом динамики изменения психофизического состояния водителя.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является регулирование уровня безопасности технологического процесса за счет контроля психофизического состояния оператора.

Технический результат достигается тем, что перед началом рабочей смены методом биометрической идентификации определяют его идентификационный номер, после чего проводят предсменный медицинский осмотр оператора, в том числе осуществляют проверку содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе, и определяют его психофизическое состояние методом пупиллографии, полученные результаты регистрируют с привязкой к идентификационному номеру оператора в памяти аппаратно-программного устройства системы контроля, и при отсутствии медицинских противопоказаний, алкоголя в выдыхаемом воздухе и положительном психофизическом состоянии оформляют допуск на выполнение соответствующих работ, данные о которых, с указанием идентификационного номера оператора, записывают в память носимого оператором терминала, выполненного с возможностью определения местоположения при прохождении оператора к рабочему месту и осуществляют контроль его маршрута с помощью системы технического зрения и носимого терминала, результаты контроля направляют в аппаратно-программное устройство системы контроля, которое при выявлении запрещенных действий со стороны оператора формирует отзыв допуска на выполнение работ и направляет его в аппаратно-программное устройство системы планирования работ технологического процесса для смены оператора, а при отсутствии отклонений от маршрута следования к рабочему месту и запрещенных действий со стороны оператора - подтверждает допуск на выполнение работ, доступ оператора на рабочее место разрешают после подтверждения личности оператора и в течение выполнения работ технологического процесса с помощью блока контроля состояния оператора, расположенного на рабочем месте, контролируют психофизическое состояние оператора по направлению его взгляда и по состоянию зрачков методом пупиллографии, обрабатывают результаты контроля психофизического состояния и передают в аппаратно-программное устройство системы контроля, при постепенном ухудшении психофизического состояния оператора аппаратно-программное устройство системы контроля информирует аппаратно-программное устройство системы планирования работ технологического процесса с рекомендацией о сокращении объема работ и изменения продолжительности рабочей смены, с последующим оповещением оператора путем передачи соответствующего сообщения на носимый терминал оператора, а при резком ухудшении психофизического состояния оператора аппаратно-программное устройство системы контроля формирует команду о прекращении технологических работ, которую передает на носимый терминал оператора, а также на аппаратно-программное устройство системы планирования работ технологического процесса и терминал руководителя работ для замены оператора.

При выполнении технологического процесса, связанного с маневровыми работами на железнодорожной станции, при постепенном ухудшении психофизического состояния машиниста блок контроля состояния, расположенный на рабочем месте машиниста, дополнительно передает соответствующую команду бортовому устройству безопасности, установленному на маневровом локомотиве, о снижении скорости движения маневрового локомотива, а при резком ухудшении психофизического состояния – соответствующую команду на остановку маневрового локомотива.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема системы, реализующей один из вариантов выполнения способа регулирования технологического процесса, связанного с маневровыми работами на железнодорожной станции, с учетом психофизического состояния машиниста маневрового локомотива.

Под оператором понимается машинист маневрового локомотива, осуществляющий управление подвижным составом как непосредственно из кабины, так и дистанционным методом и принимающий решения, оказывающие влияние на состояние ответственного технологического процесса.

Система регулирования технологического процесса, связанного с маневровыми работами на железнодорожной станции, с учетом психофизического состояния машиниста маневрового локомотива содержит терминал 1 стационарного предсменного медицинского осмотра, выход которого соединен с первым входом аппаратно-программного устройства 2 системы контроля, видеокамеры 3, расположенные вдоль маршрута служебного прохода в составе системы 4 технического зрения, подключенного ко второму входу аппаратно-программного устройства 2 системы контроля.

При этом входы/выходы аппаратно-программного устройства 2 системы контроля соединены с соответствующими входами/выходами аппаратно-программного устройства 5 системы биометрической идентификации и аппаратно-программного устройства 6 системы планирования работ. Система содержит также терминал 7 машиниста носимый, терминал 8 доступа к рабочему месту машиниста, терминал 9 руководителя работ, блок 10 контроля состояния машиниста, установленный в кабине локомотива, и включающий видеокамеру 11 и блок 12 обработки данных, выходом подключенный к входу локомотивного блока 13 безопасности.

Причем взаимодействие аппаратно-программного устройства 2 системы контроля с терминалом 7 машиниста носимым, терминалом 8 доступа к рабочему месту машиниста, блоком 12 обработки блока 10 контроля состояния машиниста, а также с терминалом 9 руководителя работ осуществляется посредством радиоканала.

В качестве терминала 1 может быть использован известный комплекс удаленного предрейсового медицинского осмотра водителей (https://predreysovye-osmotry.ru/kompleks-udalennogo-predreysovogo-medicinskogo-osmotra-voditeley/).

В качестве аппаратно-программного устройства 2 системы контроля оператора используют удаленный сервер с установленным на нем прикладным программным обеспечением.

В качестве аппаратно-программного устройства 5 системы биометрической идентификации может быть использована в частности Единая корпоративная автоматизированная система биометрической идентификации и аутентификации в ОАО «РЖД» (https://zakupki.gov.ru/223/purchase/public/purchase/info/documents.html?regNumber=32110887304). В качестве программно-аппаратного устройства 6 системы планирования работ может использоваться известная автоматизированная система, в частности известная Автоматизированная система «Электронный маршрут машиниста» (https://infokom.org/emm/).

Терминал 7 машиниста носимый может быть выполнен как мобильное рабочее место (Солдатенков, Е. Г. Опыт эксплуатации МРМ-Ш / Е. Г. Солдатенков // Автоматика, связь, информатика. – 2022. – № 2. – С. 39-40.), наручные часты и т. п. Собственные функциональные возможности терминала 7 оператора носимого не ограничиваются заявляемым изобретением.

В качестве терминала 8 доступа к рабочему месту может служить известный терминал распознавания лиц в системах контроля доступа (https://habr.com/ru/post/518706/).

В заявляемом изобретении под пупиллограммой понимается зависимость площади или диаметра зрачка человеческого глаза от времени с учетом внешней освещенности. Под ответственным технологическим процессом понимается любой технологический процесс, отклонение параметров которого от нормативных значений может привести к порче имущества и / или травмированию людей.

В качестве допуска на проведение работ рассматривается преимущественно допуск к проведению работ по медицинским показаниям и текущему психофизическому состоянию оператора, но условия формирования допуска не ограничиваются вышеописанными. В частности допуск на проведение работ может рассматриваться в заявляемом изобретении и в других смыслах, например, как наличие разрешения на проведение определенного вида работ как с учетом медицинских показаний и текущего психофизического состояния оператора, так и с учетом проведенного инструктажа, обучения, наличия средств индивидуальной защиты, инструмента.

Способ регулирования технологического процесса с учетом психофизического состояния оператора реализуется следующим образом.

Перед началом рабочей смены машинист, задействованный в ответственном технологическом процессе, проходит идентификацию с последующим медицинским осмотром. Для этого с помощью встроенной камеры терминала 1 предсменного медицинского осмотра снимают фотографию или видео, содержащее изображение лица машиниста с целью исключения подмены или искажения данных о состоянии машиниста перед началом смены. Эта информация служит для идентификации личности машиниста на основе биометрии.

Далее формируют и передают от терминала 1 стационарного предсменного медицинского осмотра через аппаратно-программное устройство 2 системы контроля к аппаратно-программному устройству 5 системы биометрической идентификации запрос, содержащий фотографию или видео с изображением лица машиниста и получают ответ, содержащий уникальный идентификатор машиниста. Ответ в форме уникального идентификатора машиниста регистрируют в аппаратно-программном устройстве 2 системы контроля, например, в карточке допуска к работам, индивидуальном паспорте машиниста и т.п.

Одновременно при помощи терминала 1 стационарного предсменного медицинского осмотра в автоматическом режиме определяют посредством встроенной камеры (на схеме не указана) по состоянию зрачков методом пупиллографии (Куприянов, А. С. Методы обработки и анализа пупиллограмм / А. С. Куприянов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 2009. – Т. 52. – № 8. – С. 58-63.) психофизическое состояние машиниста, а также измеряют пульс, артериальное давление, содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе и регистрируют результаты во внутренней памяти терминала 1 стационарного предсменного медицинского осмотра, передают в аппаратно-программное устройство 2 системы контроля результаты предсменного осмотра и регистрируют их в привязке к ранее полученному уникальному идентификатору машиниста: в карточке допуска к работам или индивидуальном паспорте оператора и т.п.

При отсутствии медицинских противопоказаний, алкоголя в выдыхаемом воздухе и положительном психофизическом состоянии при помощи аппаратно-программного устройства 2 системы контроля формируют допуск на выполнение соответствующих работ, привязанный к уникальному идентификатору машиниста. Допуск может быть сформирован, в том числе, и с учетом проведенных инструктажей, уровня квалификации машиниста и иных сведений, которые определяются видом выполняемых работ. Одновременно запрашивают у программно-аппаратного устройства 6 системы планирования работ план работ для соответствующего уникального идентификатора машиниста.

При помощи аппаратно-программного устройства 2 системы контроля на терминал 7 машиниста носимый, привязанный к уникальному идентификатору, записывают сведения о допуске к проведению работ и план проведения работ. Терминал 7 машиниста носимый выполнен с возможностью определения своего местоположения посредством входящего в его состав приемника сигналов глобальной навигационной спутниковой системы.

При прохождении машиниста к рабочему месту посредством видеокамер 3 системы 4 технического зрения и носимого терминала 7 осуществляют контроль его маршрута, результаты контроля направляют в аппаратно-программное устройство 2 системы контроля. Это позволяет обеспечить контроль за соблюдением правил техники безопасности со стороны машиниста и зафиксировать возможное изменение состояния машиниста после прохождения им предсменного медицинского осмотра, связанное, в том числе, с отступлением от контролируемого маршрута служебного прохода. При выявлении запрещенных действий со стороны машиниста как то нарушения правил техники безопасности, отсутствие средств индивидуальной защиты, отступление от установленного и контролируемого маршрута служебного прохода на длительное время, дезориентация в пространстве и иные действия, которые могут быть отнесены к патологиям и т. н. девиантному поведению аппаратно-программное устройство 2 системы контроля формирует отзыв допуска к проведению работ и направляет его в аппаратно-программное устройство 6 системы планирования работ технологического процесса для смены машиниста. При отсутствии отклонений от маршрута следования к рабочему месту и запрещенных действий со стороны машиниста аппаратно-программное устройство 2 системы контроля подтверждает допуск на выполнение работ.

Доступ машиниста на рабочее место разрешают после подтверждения его личности. Для этого при помощи терминала 8 доступа к рабочему месту машиниста, снимают фотографию или видео, содержащее изображение лица машиниста, передают через аппаратно-программное устройство 2 системы контроля запрос к аппаратно-программному устройству 5 системы биометрической идентификации, содержащий фотографию или видео с изображением лица машиниста. В ответ на запрос получают уникальный идентификатор машиниста, формируют и передают запрос к аппаратно-программному устройству 2 системы контроля, содержащий уникальный идентификатор машиниста. Аппаратно-программное устройство 2 системы контроля подтверждает личность машиниста и сведения о наличии действительного допуска к проведению работ для указанного уникального идентификатора.

При наличии действительного допуска к проведению работ машинисту разрешают доступ к рабочему месту.

В течение выполнения работ технологического процесса контролируют при помощи видеокамеры 11 на рабочем месте машиниста присутствие машиниста на рабочем месте, направление его взгляда, а также его психофизическое состояние по состоянию зрачков методом пупиллографии, осуществляют обработку данных посредством блока 12 обработки и передают результаты контроля состояния машиниста в аппаратно-программное устройство 2 системы контроля.

При фиксации плавного ухудшения психофизического состояния машиниста формируют запрос от блока 12 обработки блока 10 контроля состояния машиниста к аппаратно-программному устройству 2 системы контроля. Аппаратно-программное устройство 2 системы контроля информирует аппаратно-программное устройство 6 системы планирования работ с рекомендацией о сокращении объема работ и изменения продолжительности рабочей смены, с последующим оповещением оператора путем передачи соответствующего сообщения на носимый терминал 7 машиниста о сокращении объема работ и изменении продолжительности рабочей смены. Это позволяет оперативно управлять человеческими ресурсами в рамках сложных технологических процессов, не допуская возникновения во время длительности смены снижения уровня психофизического состояния машиниста ниже допустимого для проведения соответствующего вида работ.

При фиксации резкого ухудшения психофизического состояния машиниста или по окончании плановой длительности рабочей смены формируют запрос от блока 12 обработки к аппаратно-программному устройству 2 системы контроля, который формирует команду о прекращении технологических работ и передает на носимый терминал 7 оператора, а также на аппаратно-программное устройство 6 системы планирования работ и терминал 9 руководителя работ команду на осуществление замены машиниста.

При помощи аппаратно-программного устройства 2 системы контроля определяют фактическую длительность рабочей смены машиниста как разность времени между первым проходом на рабочее место и отзывом допуска на проведение работ и регистрируют в его памяти с привязкой к уникальному идентификатору машиниста. В случае невыполнения плана работ аппаратно-программное устройство 2 системы контроля отправляет запрос к аппаратно-программному устройству 6 системы планирования работ, при помощи которого выбирают свободного машиниста для завершения технологического процесса и информируют руководителя работ посредством терминала 9 руководителя работ о наличии или отсутствии допусков на проведение работ у подчиненных машинистов, фактической длительности их рабочей смены и причинах отзыва допуска на проведение работ. Посредством терминала 9 руководителя работ вносят корректировки в план работ и регистрируют их в аппаратно-программном устройстве 6 системы планирования работ.

С целью повышения безопасности и снижения рисков нарушения технологического процесса при фиксации плавного ухудшения психофизического состояния машиниста блок 12 обработки блока 10 контроля машиниста, расположенный на рабочем месте, дополнительно передает соответствующую команду бортовому устройству 13 безопасности, установленному на маневровом локомотиве, о снижении скорости движения маневрового локомотива, а в случае резкого ухудшения психофизического состояния – соответствующую команду на остановку маневрового локомотива.

Изобретение относится к способам регулирования технологических процессов с учетом психофизического состояния оператора. Технический результат заключается в повышении уровня безопасности технологического процесса за счет контроля психофизического состояния оператора. В способе методом биометрической идентификации определяют идентификационный номер оператора, проводят предсменный медицинский осмотр оператора, определяют его психофизическое состояние, полученные результаты регистрируют с привязкой к идентификационному номеру в памяти аппаратно-программного устройства системы контроля, оформляют допуск на выполнение работ, данные о которых записывают в память носимого оператором терминала, при прохождении оператора к рабочему месту осуществляют контроль его маршрута с помощью системы технического зрения и носимого терминала, доступ оператора на рабочее место разрешают после подтверждения личности оператора, и в течение выполнения работ с помощью блока контроля состояния оператора контролируют психофизическое состояние оператора, при постепенном ухудшении психофизического состояния оператора сокращают объем работ и изменяют продолжительность рабочей смены с оповещением оператора путем соответствующего сообщения на носимый терминал, при резком ухудшении психофизического состояния оператора формируют команду о прекращении технологических работ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования технологического процесса с учетом состояния оператора, характеризующийся тем, что перед началом рабочей смены методом биометрической идентификации определяют его идентификационный номер, после чего проводят предсменный медицинский осмотр оператора, в том числе осуществляют проверку содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе, и определяют его психофизическое состояние методом пупиллографии, полученные результаты регистрируют с привязкой к идентификационному номеру оператора в памяти аппаратно-программного устройства системы контроля, и при отсутствии медицинских противопоказаний, алкоголя в выдыхаемом воздухе и положительном психофизическом состоянии оформляют допуск на выполнение соответствующих работ, данные о которых с указанием идентификационного номера оператора записывают в память носимого оператором терминала, выполненного с возможностью определения местоположения, при прохождении оператора к рабочему месту осуществляют контроль его маршрута с помощью системы технического зрения и носимого терминала, результаты контроля направляют в аппаратно-программное устройство системы контроля, которое при выявлении запрещенных действий со стороны оператора формирует отзыв допуска на выполнение работ и направляет его в аппаратно-программное устройство системы планирования работ технологического процесса для смены оператора, а при отсутствии отклонений от маршрута следования к рабочему месту и запрещенных действий со стороны оператора - подтверждает допуск на выполнение работ, доступ оператора на рабочее место разрешают после подтверждения личности оператора и в течение выполнения работ технологического процесса с помощью блока контроля состояния оператора, расположенного на рабочем месте, контролируют психофизическое состояние оператора по направлению его взгляда и по состоянию зрачков методом пупиллографии, обрабатывают результаты контроля психофизического состояния и передают в аппаратно-программное устройство системы контроля, при постепенном ухудшении психофизического состояния оператора аппаратно-программное устройство системы контроля информирует аппаратно-программное устройство системы планирования работ с рекомендацией о сокращении объема работ и изменения продолжительности рабочей смены, с последующим оповещением оператора путем передачи соответствующего сообщения на носимый терминал оператора, а при резком ухудшении психофизического состояния оператора аппаратно-программное устройство системы контроля формирует команду о прекращении технологических работ, которую передает на носимый терминал оператора, а также на аппаратно-программное устройство системы планирования работ технологического процесса и терминал руководителя работ для замены оператора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выполнении технологического процесса, связанного с маневровыми работами на железнодорожной станции, при постепенном ухудшении психофизического состояния оператора блок контроля состояния, расположенный на рабочем месте оператора, дополнительно передает соответствующую команду бортовому устройству безопасности, установленному на маневровом локомотиве, о снижении скорости движения маневрового локомотива, а при резком ухудшении психофизического состояния – соответствующую команду на остановку маневрового локомотива.