安全人機工程

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試驗1巷道環(huán)境條件下人體機能影響性試驗

試驗類型：綜合性試驗學時：2試驗要求：必修

一、試驗目的

1.認識智能人工氣候試驗室的基本構成和基本功能；2.加深理解人機環(huán)三者關系；

3.把握測試心率、體溫等參數(shù)的方法和原理。

二、試驗內(nèi)容

不同巷道條件和不同身體狀態(tài)下的人生理特征參數(shù)（心率、體溫、呼吸等）測試及分析。

三、試驗儀器

礦井模擬環(huán)境人體特征測量系統(tǒng)、測功儀。

模擬系統(tǒng)采用中央控制面板集中控制，實現(xiàn)遠程控制所有環(huán)境參量并顯示相應參數(shù)，并將人體參數(shù)進入計算機工作站，便利操作和數(shù)據(jù)查詢存儲，系統(tǒng)立體圖如圖1所示。系統(tǒng)通過改變溫度，濕度，風速，光度，煙霧濃度等參數(shù)，來觀測測試人員隨著環(huán)境變化而引起的人體特征參數(shù)的變化（主要包括：血壓，脈搏，體溫，血氧飽和度等），從而找出環(huán)境因素對人體影響的相對規(guī)律，并結合人體運動狀態(tài)作出分析。

圖1礦井模擬環(huán)境人體特征測量系統(tǒng)立體圖

1.巷道風速變化模擬：采用變頻控制軸流風機來改變風速，利用遠傳風速表顯示在控制棉板上。實現(xiàn)訓練房間內(nèi)模擬井下巷道不同風速不同的效果。風速大小可以通過變頻器外接控制面板遠程控制，并在控制柜的數(shù)顯表上實時顯示出當前風速大小。采用西門子變頻器可以從0~50HZ調(diào)理軸流風機的頻率轉數(shù)，從而達到調(diào)理風速的目的，風速用遠傳風速傳感器輸入到中央控制柜上的風速數(shù)顯表，根據(jù)顯示調(diào)理變頻器控制棉板到達指定速度。

2.巷道溫度變化模擬：采用遠程反饋控制電熱風機來改變環(huán)境溫度，利用遠傳溫度傳感器反饋控制。實現(xiàn)在訓練房間內(nèi)模擬井深及巷道不同溫度不同的效果。溫度高低可以通過數(shù)顯表遠程控制，并實時顯示出當前溫度大小，溫度可以最高到45~50度，根據(jù)空間大小及密閉狀況。采用中間繼電器，控制按鈕，交流接觸器，溫度傳感器，溫度控制數(shù)顯表，實現(xiàn)溫度調(diào)理和保護。

3.模擬巷道濕度變化：采用自動加濕系統(tǒng)來改變環(huán)境濕度，利用濕度傳感器來反饋控制。實現(xiàn)在訓練房間內(nèi)模擬不同巷道不同溫度下的濕度不同的效果。濕度高低通過控制面板設定調(diào)理。通過濕度傳感器探測濕度，形成閉環(huán)控制，通過面板調(diào)理濕度大小。

4.黑暗系統(tǒng)模擬：采用4組燈光模擬調(diào)理房間光暗度，IPCS智能環(huán)境控制系統(tǒng)來實現(xiàn)燈光光度的256級變化。

5.煙霧系統(tǒng)模擬：通過煙霧發(fā)生器來模擬井下黑暗、可見度接近為零的災難狀態(tài)。通過地煙機和懸掛式發(fā)煙機可以在規(guī)定的時間將訓練室內(nèi)的煙霧濃度達到要求狀態(tài)。系統(tǒng)采用2臺發(fā)煙機能快速使室內(nèi)充滿煙霧。

6.人體體征監(jiān)測系統(tǒng)：采用人體監(jiān)測系統(tǒng)來測量訓練房間內(nèi)人體體溫、呼吸、心率、血壓等變化，可以就地顯示及遠傳計算機工作站顯示。

四、所需耗材

無。

五、試驗原理、方法和手段

所有的人機系統(tǒng)都處于一定的環(huán)境之中。廣義的分，環(huán)境分為物理的、物化的和社會心理的。如礦井的高濕環(huán)境、接觸粉體的粉塵、接觸有毒氣體等都屬于物理、化學環(huán)境條件。這些條件與從事作業(yè)的人員的健康密切相關。常見的環(huán)境因素包括照明、色調(diào)、噪聲、振動及氣候條件等。

礦井生產(chǎn)條件下，影響作業(yè)人員的主要氣候條件包括溫度、濕度、能見度、風速。人在在不同的氣候條件下會通過自身調(diào)理達到另外一種平衡。這種平衡的外在表現(xiàn)就是血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和體溫調(diào)理系統(tǒng)的變化。血管系統(tǒng)的變化主要包括心率、血壓、血液成分等參數(shù)的改變。呼吸系統(tǒng)的變化主要為呼吸頻率的改變。體溫調(diào)理系統(tǒng)主要是保持穩(wěn)定的核心溫度，以保證作業(yè)人員正常的生理活動。

礦井人工氣候模擬和監(jiān)測系統(tǒng)是可人工控制光照、溫度、濕度和氣體成分等因素的密閉隔離設備，可以模擬礦井條件下的環(huán)境條件，用以研究環(huán)境條件變化對人體生理活動的影響。其規(guī)模及可控條件則根據(jù)需要確定。一般由人工氣候室和監(jiān)測室組成。人工氣候室包括控制室、空氣處理室和環(huán)境試驗室三部分組成?？刂剖覂?nèi)裝有控制各種因素的調(diào)理器和巡測器以及各種生理指標的監(jiān)測終端，調(diào)理器指示所需要的各種環(huán)境因素的設定值，并根據(jù)巡測器連續(xù)不斷地檢測環(huán)境試驗室的實際值與設定值之間的

偏差，自動發(fā)出動作信號分別傳遞給各種執(zhí)行機構（如熱源、光源、氣體成分控制系統(tǒng)）進行動作；空氣處理室內(nèi)裝有空氣過濾器、熱源、冷源、除濕器、加濕器等設備，這些設備按控制室內(nèi)調(diào)理器的指令動作；環(huán)境試驗室內(nèi)裝有電光源和監(jiān)測光、溫度、濕度、氣體成分等因素的感應元件，并與巡測器監(jiān)測終端相連接，將各感應到的實際值傳給巡測器轉到控制室的調(diào)理器上進行偏差識別及對生理監(jiān)測數(shù)據(jù)進行保存和顯示。監(jiān)測室主要監(jiān)測人工氣候室內(nèi)各設備的工作狀態(tài)和生命體征檢測設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，不斷進行保存和顯示。根據(jù)不同環(huán)境條件下測試者生理參數(shù)的變化，可以確定礦井條件下適合正常生產(chǎn)的環(huán)境參數(shù)，為改善環(huán)境條件提供基礎支持。

六、試驗步驟

1.連接導線，開啟電源，檢查人工氣候室設備的狀態(tài)。2.測試各系統(tǒng)的狀態(tài)是否夠正常。

3.測試人員進入氣候室，連接體征監(jiān)測導線，測試靜止狀態(tài)時不同氣候條件下的生理參數(shù)，記錄數(shù)據(jù)。

4.測試人員啟動測測儀，連接體征監(jiān)測導線，測試不同運動強度時不同氣候條件下的生理參數(shù)，記錄數(shù)據(jù)。

5.重復人員2-3人。

七、試驗結果及處理

將試驗數(shù)據(jù)填入表中，并分析結果。試驗結果試驗次數(shù)1234…………℃%m/s溫度濕度流速煙霧濃度%bpm次/min℃%脈搏呼吸體溫血氧飽和度

八、試驗本卷須知

1.人體特征測試設備為縝密儀器，請注意安全使用和佩戴。

2.人工氣候室內(nèi)溫度升高和有煙霧時環(huán)境條件比較惡劣，故測試人員要求身體健康，

無禁忌癥。

3.人工氣候室內(nèi)要保存至少兩人（一人測試，一人輔助）。

九、思考題

1.環(huán)境條件變化時，人的生理反應規(guī)律及適應性如何？

2.對于礦井特定條件，你認為采取那些措施能保證作業(yè)人員保持