PPG信号用于高温高湿伤害预警的可行性研究

发布时间：2022-01-10 05:04

　　考虑到高温高湿环境对人体产生不良影响,影响安全生产,对光电容积脉搏波（PPG）信号用于识别人体进入高温高湿环境的可行性进行研究。采集人体处于高温高湿环境和舒适环境的光电容积脉搏波信号,将信号人工标记后输入残差神经网络进行训练,获得预警模型。研究结果表明:人体在高温高湿环境和舒适环境下光电容积脉搏波信号存在差异,这种差异可以被预警模型识别;训练集识别准确率为99.8%,测试集识别准确率为98.3%,训练集和测试集对高温高湿环境的查准率分别为99.8%和96.9%,查全率分别为99.8%和99.7%;训练结果的受试者工作特征曲线（ROC）与横坐标所围成的面积A_UC接近于1,因而认为该模型有较强的泛化能力;所使用的方法预警时间为0.512 s,即在人体生理参数变化后0.512 s对人员发出预警。 

【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(05)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

数据预处理过程信号的能量与频率的关系

残差神经网络训练共进行了489次迭代。在迭代过程中，训练集准确率、测试集准确率、训练集交叉熵、测试集交叉熵如图4所示。从图4可见：最终模型的训练集准确率为99.8%，测试集准确率为98.3%，训练集交叉熵为0.363，测试集交叉熵为0.383。训练集与测试集准确率相差较小，为1.5%，因而认为该网络的训练结果有较强的泛化能力。图4 训练过程中准确率与迭代次数的关系

实验开始前，调节实验室环境到指定的温度和湿度，调节完成后被试人员进入环境内。待实验室环境进一步稳定后，开始采集被试人员的PPG信号。采集完毕后，实验人员离开实验室充分休息，休息结束后进行下一次实验。本次实验共进行30组，每组采集数据时间为3～5 min，实验设备采样频率为500 Hz。采集到的PPG信号如图1所示。1.2 数据预处理


本文编号：3580102