基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力自动监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空中交通安全管理领域，具体的是，是一种基于智能耳麦的空中交通 管制员安全能力自动监控系统。
【背景技术】
[0002] 事故致因理论表明，造成事故的直接原因不外乎人的不安全行为和物的不安全状 态两种因素。实践证明，在空中交通管理活动中，物的不安全因素具有相对的客观性和稳定 性，而人的生理心理状态因容易受到自身及外界的影响，具有相当大的主观性和偶然性，是 激发不安全事件的主要因素。
[0003] 在空中交通管理活动中，人是决策和控制主体，人的行为对空中交通安全有着决 定性的影响。因此，空中交通管制员（以下简称：管制员）在管制现场的生理心理状态对飞 行安全至关重要。
[0004] 大量空中交通管理不安全案例表明，疲劳是导致空管安全事故发生的重要因素。 管制员的疲劳如长时间得不到消除，就会发生疲劳积累效应，造成过度疲劳，从而导致一系 列心理、生理功能的变化，致使各种差错增多。生理和心理疲劳的状态体征，主要表现为血 压、心率不稳定，且数值偏离正常区间。
[0005] 此外，安全实践证明，人在工作、生活中遇到困难、挫折或不幸时，容易产生慌乱、 愤怒、忧愁、焦虑、悲哀等不良情绪。在这些情绪影响下，管制员极易出现意识混乱、注意范 围狭窄、精神难以集中、自控能力下降等状况，从而导致安全事故的发生。因此，应避免管制 员带着不良情绪上岗，防止引发不安全行为。
[0006] 科学实验表明，人在不同的环境下具有不同的生理心理状态，这种状态将通过人 的身体直接表现出来，比如体温、血压、心率等等，这些信息形成了一种特有的状态数据，一 旦掌握了这些数据，就可以深入解读每个人的实时状态。对于空中交通管理系统来说，获取 这些数据，就可以为科学动态配备空中交通管制班组的人力资源提供依据，从而有效降低 安全风险。然而传统的安全管理由于缺乏对此类数据的采集手段和评价模型，实时监测管 制员的生理心理状态是十分困难的，因此只能依靠人工（主要是带班）现场判断，不仅缺乏 客观依据，影响公正性和透明度，同时还存在判断和决策的滞后性，极易触发安全问题。
【发明内容】
[0007] 针对目前对管制员现场安全能力判定缺乏科学手段和评价模型，极易影响飞行安 全的现状，本发明公开了一种基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力自动监控系统。
[0008] 本发明采用如下技术方案：
[0009] 基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力自动监控系统，它包括状态数据量化模 块、状态信息数据库模块、安全能力评价模块、安全能力实时监视模块及安全能力管理模 块；所述状态数据量化模块，用以采集管制员生理心理状态数据，传输到状态信息数据库模 块；
[0010] 所述状态信息数据库模块，用于存储管制员生理心理状态的历史数据、实时数据 和状态场景库，与安全能力评价模块、安全能力监视模块和安全能力管理模块分别连接；
[0011] 所述安全能力评价模块，通过该模块设定的安全能力评价模型，对管制员生理心 理要素导致的安全能力动态地进行识别、判断，并实现对管制员安全能力的综合评价；
[0012] 所述安全能力实时监视模块，依据安全能力评价模块提供的状态评价数据、动态 评价基准值和安全能力容忍区间，对管制员安全能力进行实时监视并自动告警；
[0013] 所述安全能力管理模块，对管制员生理心理数据进行统计分析，建立和规范提升 管制员安全能力的管理策略，并提供空中交通管制班组人力资源管理建议；
[0014] 其中，所述管制员生理心理要素的安全能力评价模型为A，其中氏为1 的实时采样值，PiSi的安全能力评价值，i为体温、血压、脉率、心电、脑电、血氧含量、血 液流速等生理心理要素，为管制场景修正值（由状态信息数据库模块的状态场景库提 供）；
[0015] 管制员安全能力综合评价模型为，其中凡为特定 生理心理要素的相对安全权重，m为生理心理要素的个数，P为管制员安全能力综合评价 值。
[0016] 进一步的，状态数据量化模块包括智能耳麦。
[0017] 更进一步的，智能耳麦检测人体状态特征包括体温、血压、脉率、心电、脑电、血氧 含量、血液流速。
[0018] 进一步的，状态数据量化模块与状态信息数据库模块之间通过无线通信方式（蓝 牙、WiFi、移动通信）通讯。
[0019] 进一步的，状态场景库包括动态评价基准值和安全能力容忍区间，所述动态评价 基准值为均值，所述安全能力容忍区间为最大值和最小值之差。
[0020] 进一步的，安全能力监视模块包括安全能力监视和安全自动告警，安全能力监视 实时获取管制员安全能力评价值和综合评价值并分别与其对应的安全能力容忍区间进行 比较。
[0021] 中国民航空管系统要求，空中交通管制员在对空管制中，必须佩戴管制专用耳麦， 耳麦已经成为管制员对空管制的必要装备。本项发明，就是在管制专用耳麦上集成人体状 态体征测量传感器，使其具备人体状态体征测量的功能，使其为动态量化管制员生理心理 状态数据，提供了便捷且可靠的途径。
[0022] 本发明通过采集管制员的生理心理状态数据，动态分析管制员的生理心理状态， 实时判断管制员的安全能力，确定其是否适合在特定管制岗位上工作，避免出现因上岗管 制员状态不好引发的不安全行为。对于空中交通管制来说，采用本发明对人的生理心理状 态进行测量和动态量化，及时发现并化解人的生理心理突变对安全的干扰，对于巩固民航 空管的安全管理基础，促进安全可持续发展具有重要的作用。
【附图说明】
[0023] 图1是基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力自动监控系统的结构图；
[0024] 图2是基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力自动监控系统的安全能力容忍 区间。
【具体实施方式】
[0025] 为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部 分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参 考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中 的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0026] 现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0027] 参阅图1所示，本发明优选一实施例的基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力 自动监控系统，它包括状态数据量化模块1、状态信息数据库模块2、安全能力评价模块3、 安全能力监视模块4及安全能力管理模块5。
[0028] 状态数据量化模块1，用智能耳麦采集人体生理心理状态，并这些数据动态量化， 通过无线通信方式（如蓝牙、WiFi或移动通信等），将相关数据传输至状态信息数据库模块 2,并对数据库进行动态更新。
[0029] 中国民航空管系统要求，空中交通管制员对空管制中，必须佩戴管制专用耳麦。在 该实施例中管制员使用的是智能耳麦，智能耳麦上装有集成的体征传感器，用以检测人体 状态特征。
[0030] 智能耳麦上集成的体征传感器包括：1、体温传感器，实时感知管制员的体温变化； 2、热通量传感器，用来监测热量消耗情况；3、脉搏传感器，测量血压，脉率等数据；4、生物 电传感器，可用于心电、脑电数据采集；5、光学传感器，推算血氧含量，血流速。通过管制员 智能耳麦上集成的传感器，动态量化管制员的生理心理状态基础数据，并以无线通信的方 式对状态信息数据库模块2进行实时存储及更新，为管制员安全能力评价和监视提供数据 支持。
[0031] 需要说明的是，智能耳麦的体征传感器不仅包括上述传感器，根据需要，还可集成 其他的传感器，如呼吸频率传感器等。此外，该实施例状态数据量化模块1采用的是智能耳 麦检测人体状态特征，也可采用其他具有相同功能的设备检测人体状态特征。
[0032] 状态信息数据库模块2用于存储管制人员的个人信息，以及每个人生理心理状态 的历史数据和实时数据，为安全能力评价模块3、安全能力监视模块4和安全能力管理模块 5提供数据支持。状态信息数据库模块2接收状态数据量化模块1输送来的相关数据，存储 在指定位置，并实时更新相关数据。
[0033] 安全能力评价模块3是基于智能耳麦的空中交通管制员安全能力自动监控系统 的核心模块。安全能力评价模块3由安全能力评价模型和状态场景库两部分组成。通过该 模块设定的安全能力评价模型，对管制员各种生理心理状态带来的安全能力动态地进行识 另IJ、分析和综合评价。
[0034] 管制员生理心理要素的安全能力评价模型的表达式为：
[0035] Pi = ar ' Ri
[0036] 其中氏为i的实时采样值，PiSi的安全能力评价值，i为体温、血压、脉率、心电、 脑电、血氧含量、血液流速等生理心理要素，％为管制场景修正值（由状态信息数据库模 块的状态场景库提供）。系统根据上述不