УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПИЛОТАЖНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ

Название	УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПИЛОТАЖНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ
Разработчик (Авторы)	Ларкин Евгений Васильевич, Солдатов Евгений Сергеевич , Марков Николай Александрович, Прудников Сергей Игоревич , Клишин Григорий Юрьевич
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	202554
Дата регистрации	24.02.2021
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук"
Область применения (класс МПК)	A61B 5/16 (2006.01)

Описание изобретения

Полезная модель относится к области эргономики и может применяться для информирования оператора эргатической системы о текущем психофизиологическом состоянии, динамике его изменения в реальном времени с возможностью учета оценки текущей и прогностической оценки состояния оператора в контуре управления эргатической системы.

Из уровня техники известен монитор психофизиологического состояния человека (патент на полезную модель RU №183786), состоящий из корпуса, выполненного в виде пылевлагозащитного противоударного прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью и блок приема информации, на одной из боковых внешних граней корпуса вмонтирован USB-порт, на верхней грани вмонтировано цифровое табло и три двухрежимных индикатора, на нижней грани вмонтировано крепление в виде липучки, причем накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и двухрежимные индикаторы соединены проводами с микрокомпьютером. Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности в условиях воздействия пилотажной перегрузки.

Технической задачей полезной модели является развитие арсенала устройств для мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности в рамках поиска способов эффективного ответа общества на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий.

Решение технической задачи достигается тем, что устройство для мониторинга состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия пилотажной перегрузки состоит из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью, аккумулятор и блок приема информации; в одну из внешних боковых граней корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтирован USB-порт; в смежную с ней внешнюю боковую грань корпуса вмонтировано цифровое табло и трехрежимный световой индикатор; накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и трехрежимный световой индикатор соединены проводами с микрокомпьютером; блок приема информации, USB-порт, цифровое табло, трехрежимный световой индикатор и микрокомпьютер соединены проводами с аккумулятором; внешняя боковая грань корпуса, противоположная грани с цифровым табло, выполнена из материала с магнитными свойствами и оборудована креплением, встроенным заподлицо с поверхностью грани; отличающееся тем, что: устройство выполнено в пылевлагозащитном противоударном пожаровзрывобезопасном исполнении; блок приема информации выполнен с возможностью приема по беспроводному интерфейсу информации о частоте пульса, частоте дыхания, температуре тела и влажности кожных покровов человека с датчиков, встроенных в экипировку оператора эргатической системы и подключенных к встроенному в эту экипировку блоку передачи информации; в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены и соединены с микрокомпьютером датчик ускорений, датчик температуры воздуха и датчик влажности воздуха; а микрокомпьютер выполнен с возможностью расчета оценки состояния оператора эргатической системы по величинам уровня ускорений, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора.

Технический результат, достигаемый заявленной совокупностью признаков, заключается в сокращении времени мониторинга состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия пилотажной перегрузки за счет комплексирования в одном устройстве блоков регистрации и обработки показателей, необходимых для мониторинга состояния оператора эргатической системы в процессе деятельности.

Составные части заявляемой полезной модели известны из уровня техники:

микрокомпьютером является встраиваемая система (англ. embedded system) - специализированная микропроцессорная система управления, концепция разработки которой заключается в том, что такая система работает, будучи встроенной непосредственно в устройство, но в то же время не воспринимается как компьютер (так как не имеет обычного монитора и клавиатуры, не отображает привычной операционной системы и другого программного обеспечения) - модельный ряд микрокомпьютеров насчитывает тысячи наименований и модификаций;

материал с магнитными свойствами может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2136069;

крепление может быть реализовано согласно техническому решению, изложенному в патенте на полезную модель №191276;

блок приема информации может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2350045;

экипировка оператора может быть выполнена https://fashionunited.ru/novostee/beeznyes/k-2022-godu-postavki-umnoj-odezhdy-prevysyat-31-mln-shtuk/2017112219913;

трехрежимный световой индикатор может быть реализован в виде сигнальной башни LT70 DC24v (красный, желтый и зеленый цвет);

блок передачи информации по беспроводному интерфейсу может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2713603;

датчик ускорений (пилотажная перегрузка физически характеризуется величинами ускорений) может быть реализован согласно техническому решению, изложенному в патенте на изобретение №2117299;

кабель, которым соединены компоненты заявляемого устройства, обеспечивают двунаправленную передачу сигналов - например, типовой кабель витой пары 6 или 5 категории.

С помощью кабеля компоненты устройства соединяются по топологии «активная звезда», центром которой является микрокомпьютер.

Перед началом применения заявляемого устройства его закрепляют с помощью крепления так, чтобы табло и двухрежимные индикаторы были видны оператору эргатической системы - пользователю устройства;

Предполагается, что в экипировку оператора эргатической системы - пользователя устройства монитора встроены датчики показателей психофизиологического состояния, необходимые для расчета интегрального показателя состояния (датчики частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов), подключенные к встроенному в эту экипировку блоку передачи информации, выполненному с возможностью передачи информации в реальном времени в устройство без создания помех выполнению деятельности оператором эргатической системы (передача информации в процессе профессиональной деятельности осуществляется равнодискретно с заранее заданными интервалами). Эти оценки принимает встроенный в устройство блок приема информации и передает их в микрокомпьютер.

Микрокомпьютер, находящийся в корпусе:

по заранее заданным алгоритмам (формулам) рассчитывает оценку состояния оператора эргатической системы по величинам ускорений, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора;

выдает сигнал, определяющий режим свечения трехрежимного светового индикатора.

Информация на табло и текущее свечение индикатора обновляются по команде микрокомпьютера.

Состояние оператора эргатической системы в контексте заявляемой полезной модели определяет функциональную надежность его профессиональной деятельности. Применяя заявляемое устройство оператор эргатической системы обеспечивается информацией о текущем состоянии. Динамика изменения интегрального показателя состояния сохраняется в накопителе с энергонезависимой памятью и может быть использована при решении практических задач анализа динамики состояния в зависимости от режимов и условий эксплуатации эргатической системы.

Таким образом, цель применения заявляемой полезной модели достигнута.

Описанные элементы заявляемого устройства функционально взаимосвязаны, размещены в одном корпусе и находятся в конструктивном единстве, а совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники - то есть заявляемое устройство представляет собой новое техническое решение.

Конструктивное единство заявленного технического решения обеспечивается тем, что элементы, входящие в состав устройства, выполнены в одном корпусе, соединены проводами по топологии «активная звезда», центральным элементом которой является микрокомпьютер, и запитаны от одного источника питания.

Функциональная взаимосвязь элементов заявленной системы обеспечивается топологией их проводного соединения. Микрокомпьютер анализирует информацию, поступающую от всех других элементов, управляет функционированием устройства в целом.

Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации (НШ-2553.2020.8).

Формула полезной модели

Устройство для мониторинга состояния оператора эргатической системы в условиях воздействия пилотажной перегрузки, состоящее из корпуса, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со скругленными углами, внутри которого закреплены микрокомпьютер, накопитель с энергонезависимой памятью, аккумулятор и блок приема информации;

в одну из внешних боковых граней корпуса заподлицо с ее поверхностью вмонтирован USB-порт;

в смежную с ней внешнюю боковую грань корпуса вмонтировано цифровое табло и трехрежимный световой индикатор;

накопитель с энергонезависимой памятью, блок приема информации, USB-порт, цифровое табло и трехрежимный световой индикатор соединены проводами с микрокомпьютером;

блок приема информации, USB-порт, цифровое табло, трехрежимный световой индикатор и микрокомпьютер соединены проводами с аккумулятором;

внешняя боковая грань корпуса, противоположная грани с цифровым табло, выполнена из материала с магнитными свойствами и оборудована креплением, встроенным заподлицо с поверхностью грани;

при этом устройство выполнено в пожаровзрывобезопасном исполнении;

отличающееся тем, что:

устройство выполнено в пылевлагозащитном противоударном исполнении;

блок приема информации выполнен с возможностью приема по беспроводному интерфейсу информации о частоте пульса, частоте дыхания, температуре тела и влажности кожных покровов человека с датчиков, встроенных в экипировку оператора эргатической системы и подключенных к встроенному в эту экипировку блоку передачи информации;

в верхнюю грань корпуса заподлицо ее внешней поверхности встроены и соединены с микрокомпьютером датчик ускорений, датчик температуры воздуха и датчик влажности воздуха;

а микрокомпьютер выполнен с возможностью расчета оценки состояния оператора эргатической системы по величинам ускорений, температуры воздуха, влажности воздуха, частоты пульса, частоты дыхания, температуры тела и влажности кожных покровов оператора.

Изобретение "УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПИЛОТАЖНОЙ ПЕРЕГРУЗКИ" (Ларкин Евгений Васильевич, Солдатов Евгений Сергеевич , Марков Николай Александрович, Прудников Сергей Игоревич , Клишин Григорий Юрьевич) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога