安全人机工程实验指导书 中国矿业大学（北京） 周心权 教授 62331942 vipzxq@vip.sina

1. 安全人机工程实验指导书 中国矿业大学（北京）周心权 教授62331942 vipzxq@vip.sina.com

2. 实验一 巷道环境条件下人体机能影响性实验 中国矿业大学（北京）周心权 教授62331942 vipzxq@vip.sina.com

3. 实验目的 • 1. 认识智能人工气候实验室的基本构成和基本功能； • 2. 加深理解人机环三者关系； • 3. 掌握测试心率、体温等参数的方法和原理。

4. 原理说明 • 所有的人机系统都处于一定的环境之中。广义的分，环境分为物理的、物化的和社会心理的。如矿井的高湿环境、接触粉体的粉尘、接触有毒气体等都属于物理、化学环境条件。这些条件与从事作业的人员的健康密切相关。常见的环境因素包括照明、色彩、噪声、振动及气候条件等。 • 矿井生产条件下，影响作业人员的主要气候条件包括温度、湿度、能见度、风速。人在在不同的气候条件下会通过自身调节达到另外一种平衡。这种平衡的外在表现就是血管系统、呼吸系统和体温调节系统的变化。血管系统的变化主要包括心率、血压、血液成分等参数的改变。呼吸系统的变化主要为呼吸频率的改变。体温调节系统主要是保持稳定的核心温度，以保证作业人员正常的生理活动。

5. 原理说明 • 矿井人工气候模拟和监测系统是可人工控制光照、温度、湿度和气体成分等因素的密闭隔离设备，可以模拟矿井条件下的环境条件，用以研究环境条件变化对人体生理活动的影响。其规模及可控条件则根据需要确定。一般由人工气候室和监测室组成。人工气候室包括控制室、空气处理室和环境实验室三部分组成。 • 控制室内装有控制各种因素的调节器和巡测器以及各种生理指标的监测终端，调节器指示所需要的各种环境因素的设定值，并根据巡测器连续不断地检测环境实验室的实际值与设定值之间的偏差，自动发出动作信号分别传递给各种执行机构（如热源、光源、气体成分控制系统）进行动作。

6. 原理说明 • 空气处理室内装有空气过滤器、热源、冷源、除湿器、加湿器等设备，这些设备按控制室内调节器的指令动作；环境实验室内装有电光源和监测光、温度、湿度、气体成分等因素的感应元件，并与巡测器监测终端相连接，将各感应到的实际值传给巡测器转到控制室的调节器上进行偏差识别及对生理监测数据进行保存和显示。监测室主要监测人工气候室内各设备的工作状态和生命体征检测设备的监测数据，不断进行保存和显示。根据不同环境条件下测试者生理参数的变化，可以确定矿井条件下适合正常生产的环境参数，为改善环境条件提供基础支持。

7. 原理说明 • 3. 虚拟环境生成器。 其功能是根据任务的性质和用户的要求，在VR工具软件和数据库的支持下产生多维的虚拟环境，并使用户具有亲临其境的沉浸感和交互能力。VR工具软件用来接收来自用户的输入信息，调用各种数据库，选用各种CAD软件，生成三维显示图形等。 • 4. 高性能的计算机处理系统。VR生成虚拟环境中的图像、音响和压力，通过人机接口系统作用到用户的感觉器官，并实时通过传感器测试和跟踪用户的行为与反应，将得到的输入数据反馈到VR中，经计算机处理后再生成新的图像、音响和作用力，如此不断循环。由于人的视觉系统要求视频图像的刷新速度很快，因而要求计算机系统具有高处理速度、大存储容量和强联网特征。

8. 实验设备 • 矿井模拟环境人体特征测量系统、测功仪

9. 实验内容 • 不同巷道条件和不同身体状态下的人生理特征参数（心率、体温、呼吸等）测试及分析 。 • 1. 连接导线，打开电源，检查人工气候室设备的状态。 • 2. 测试各系统的状态是否够正常。 • 3. 测试人员进入气候室，连接体征监测导线，测试静止状态时不同气候条件下的生理参数，记录数据。 • 4. 测试人员启动测测仪，连接体征监测导线，测试不同运动强度时不同气候条件下的生理参数，记录数据。

10. 实验内容

11. 注意事项 • 1. 人体特征测试设备为精密仪器，请注意安全使用和佩戴。 • 2. 人工气候室内温度升高和有烟雾时环境条件比较恶劣，故测试人员要求身体健康，无禁忌症。 • 3. 人工气候室内要保留至少两人（一人测试，一人辅助）。

12. 思考题 • 1. 环境条件变化时，人的生理反应规律及适应性如何？ • 2. 对于矿井特定条件，你认为采取那些措施能保证作业人员保持安全高效率的工作状态？

13. 实验报告 • 1. 试验报告包括实验目的、内容、操作步骤。 • 2. 根据实验数据评价不同环境条件对人生理特征的影响。 • 3. 思考题的论述。 • 4. 其它（包括实验心得、体会及意见等）。

14. Thank You !