城建安全人机工程课程设计.doc

河南城建学院安全人机工程课程设计 我校二区C座学生公寓楼的 照度值适用程度分析与改进设计 班 级 专 业 安全工程 课程名称 安全人机工程 指导教师 杨豪 马春莲 学 号 姓 名 市政与环境工程学院 2014年 6月 13日 我校二区C座学生公寓楼的 照度值适用程度分析与改进设计【摘要】本文根据安全人机工程学中有关人的视觉特征的原理，加上本人所学知识，对我校二区C座学生公寓楼的照度值进行实测、调查、分析和综合评价，并参照国家有关照度的标准找出其存在的不足，并针对其不合理的进行设计改进，以达到较好的光环境效果，以降低视觉疲劳，提高工作学习效率。【关键词】学生公寓照度值分析视觉特征改进设计【Abstract】:Principleaboutpeoplesvisioncharacteristicinsafeman-machineengineeringoffoundationofthistext,inaddition,knowledgethatIstudy,goonsurvey,investigate,analysisandcomprehensiveappraisaltothreeapartmentofintensityofilluminationvalues,studentofourschool,andhavestandard,kindconsiderationofdegreefindoutdeficiencythatexistitsaccordingtocountry,andunreasonabletodesignimprovingtoit,inordertoreachbettermere environmentalresult,inordertolowerthevisualfatigue,improveworkinglearningefficiency.【Keywords】:studentsflatilluminationanalysis designsofimproving;Senseofvisioncharacteristic 目录1 前言12 设计的目的13 设计的内容14 设计的要求25 理论依据25.1 照明标准25.2 良好的照明环境35.3 照明对作业的影响56 照明设计66.1 自然光和人工光76.2 光源选择86.3 避免眩光86.4 照度的均匀度96.5 亮度分布106.6 照明的稳定性106.7 灯具116.8 光通量127 数据及分析127.1 照明分布情况127.2 照度适用性分析及改进138 改进措施138.1 增加荧光灯保持照度的均匀度138.2 充分保证天然采光的利用率138.3应该保证电压稳定148.4 室内照度保持良好状态148.5 增加视野内的亮度，均匀分布148.6 室内照明应推行“绿色照明”计划148.7 保证室内照度149 心得体会1510 参考文献151 前言 安全人机工程学安全人机工程学是从安全的角度和着眼点出发,运用人机工程学的原理和方法去解决系统中人机结合面的安全问题的一门新兴学科.其立足点放在安全上，以工效为限制条件，以活动过程中对人实行保护为目的，研究人、机、环境三者之间的相互关系，探讨如何使机械、环境符合人的形态学、生理学、心理学方面的特性，使人-机-环境相互协调，以达到人的能力与作业活动要求相适应，创造安全、高效、舒适、健康的劳动环境和条件的学科。随着人类社会的进步,让人类劳动、生活、生存在一个安全和谐的社会之中,安全成为人类社会共同努力的目标。因此我们运用安全人机工程学的原理和方法去解决系统中人机结合面的安全问题实现一定的生产效率的同时，如何最大限度地保障人的安全健康与舒适愉快。学生公寓作为我们学习、工作的重要场所，寝室照明的目的是为学生学习、活动的视觉工作创造一个满足光的数量和质量要求的光环境，良好的照明能使学生减少视觉疲劳，集中注意力，学习效率高，寝室对大学生来说是非常重要的，有些大学生三分之二的时间呆在寝室里，因此良好的寝室照明会改善学生的视觉感受能力，因而提高学习效率，为学生的活动环境增强舒适感、愉快感。本文对我校学生公寓楼的照度值适用程度进行分析并提出了改进设计。2 设计的目的 课程设计是理论和实践相结合的重要环节，也是培养学生实际动手能力的有效途径。通过本次课程设计，使学生能更加系统掌握安全人机工程学的原理、方法和内容，通过对某一具体的人机系统的分析评价和改进设计，提高人机工程学知识的应用能力，培养学生对人机实际问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学的思维体系，为以后专业工作和设计打下良好的基础。3 设计的内容 3.1调查课题的现状、呈现的特征、存在的问题并指出研究的意义和目的。 3.2存在问题的原因分析以及评价过程与结论（运用人机工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状分析的结果作出评价，并得出结论等）。 3.3对存在问题的改进措施和设计（包括改进设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）和步骤等）。 3.4本次设计的水平、存在的问题等总结。4 设计的要求 1.原则上每位学生单独完成一个课题，课题可从下面的参考课题中选择（但同一课题最多3人同时选择），鼓励同学们自己做自选课题（自选课题要与本课程设计紧密相连，源自实际应用，且须经指导老师审核和确认方可有效）； 2.课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠。同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料记录等形式来收集； 3.课程设计的内容要求：立论有理有据，评价分析合理和透彻，结论可靠正确，设计大胆合理，充分体现以人为本的人机学原理。5 理论依据 5.1 照明标准 照度是指在单位面积上所接受到的光通量，符合是E，它亦表示被照面上的光通量密度。当光通量均匀分布在被照面的照度为： 式中 S-被照表面面积，； -被照面入射的光通量，。 照度的常用单位为勒克司，符合为lx,它等于1流明的光通量均匀分布在1平方米的被照面积上。 人们在观察外界景物时，要求被观察的景物上具有一定的照度，在一定的范围内提高照度值，有利于提高视觉功能，但照度值并非越大越好，当景物超过1000lx后，再提高照度，视觉功能的改善并不显著，为此，需要根据技术经济水平，规定适宜的照度标准。照明标准是照明设计和管理的重要论据，我国于1979年颁布了新的工业企业照明设计标准，我国的照度标准是采用间接法而制定的，即从保证一定的视觉功能来选择最低照度值，同时，进行大量的调查、实测，并且结合我国当前的电力生产和消费水平。而直接法则主要是根据劳动生产率及单位产品成本来选择照度标准。 我国根据当前经济水平和供电能力，并考虑节约能源等方面的具体情况，于1990年发布了民用建筑照明设计标准）GBJ133-90）、照度按下面系列分级：民用建筑照明照度标准值应按以下系列分级：0.5、1、2、3、5、10、15、20、30、50、75、100、150、200、300、500、750、1000、1500和2000lx。，照度值指工作面（参考平面）上的平均维持照度值。 对照度的部分感性认识，举例如下： （1）晴天的阳光直射下为10000lx，晴天室内为100500lx，多云白天的室内为100010000lx； （2）满月晴空的月光下约0.21lx； （3)照度为1lx，仅能辨识物体的轮廓； （4）照度为510lx，看一般书籍比较困难。 5.2 良好的照明环境 5.2.1亮度亮度是指发光体在视线发向上单位面积发出的发光强度。它唯一能够直接引起眼睛感觉的量。虽然照明及采光标准中，常用照度来衡量采光或照明设计的优劣，但从整个视觉过程而言，眼睛并不能直接感受到物质上照度的作用。由于物体的反射，人们的眼镜只能够感受到一定的亮度作用。照度和亮度的关系是光源亮度和它形成的照度间的关系。 5.2.2眩光 眩光是人们在视野内出现亮度极高的物体或过大的亮度对比时，引起眼睛不舒适或视度下降。在光环境中要充分保证天然光环境和人工光环境的质量，为此应避免日光直射或过亮光源引起的眩光现象。 5.2.3实现良好的照明环境的原则 主要注意以下几点： （1）照度的平均水平要适当； （2）在同一环境内，亮度和照度既不宜过高，也不宜过低，同时也不宜过于单调； （3）光源投光的方向性和扩散性要适当，不产生影响学习的阴影； （4）由光源直接投向眼睛的光线，应不使之产生耀眼现象，且光线照射到对象物的反射光，射向眼睛时，应不影响正常视觉和不使人感到烦恼； （5）光源本身的光要适当，且有良好的显色性； （6）通过照明和色彩的协调，能够形成人们所希望的环境美感； （7）创造良好的照明环境时还应考虑经济效益。 （8）为了追求生活的舒适性，对室内环境的要求更高，除了照明问题外，还包含有色彩、室内装饰以及它们之间的协调。如图1所示：室内良好的照明的作用。如图2所示： （1）生理上的作用（使学生装集中精力学习）； （2）心理上的作用（造成良好的激励作用和情绪）； （3）保证安全（建立学习生活更为安全的先决条件）； （4）卫生方面的作用，这种作用促使保持清洁。 5.3 照明对作业的影响 5.3.1照明与学习效率改善照明条件不仅可以减少视觉疲劳，而且也会提高学习效率。为提高照度值可以提高阅读速度和主体视觉，从而提高学习效率。创造舒适的光线条件，在从事逻辑思维的脑力劳动时，有助于提高学习效率。 5.3.2照明与情绪据生理和心理方面的研究表明，照明会影响人的情绪，影响人的一般兴奋性和积极性，从而也影响学习效率。一般认为，明亮的房间总是令人愉快的，如果让被试者在不同照度的房间中选择工作场所的话，一般选择比较明亮的地方。眩目的光线使人感到不愉快，被试者都尽量避免眩光和反射光。如表1所示：照度/lx10020050010002000500010000人数/111832201711 总之，改善寝室的照明，可以改善视觉条件，节省时间，保护视力，减轻疲劳，提高学习效率。 5.3.3照明与疲劳 人在照明不好的环境中作业，会很快地疲劳，学习效率低，效果差，不同照度下，看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化率不定期说明，如表2和图3所示： 表2 照度与视觉疲劳照度/lx101001000最初及最后5秒阅读眨眼次数356035463639最后5秒眨眼增多百分数71.531.48.3 6 照明设计 环境照明的设计，已由过去不断提高照明亮度转向提高照明质量，所谓照明质量，就是恰当的确定视野范围内的亮度和消除耀眼的眩光，创造一个舒适愉快的照明条件。作业中的照明有两种，即自然光和人工光。自然光是人工光源所不能比拟的，光质好，照度大，光线均匀，光谱中的紫外线对人体生理机能还有良好的影响，在设计时应最大限度地利用自然光。选择人工光源时，应注意其光谱成分，使其尽可能接近自然光。在人工照明中荧光灯的光谱近似日光，而且与普通白炽灯相比，具有发光效率高（比白炽灯高4倍左右）、光线柔和、亮度均匀及热辐射量小等优点。但为消除光流波动，应采用多管装置为宜。照明不宜选择有色光源，因为有色光源会使视力效能降低。 6.1 自然光和人工光 6.1.1照明方式 可分为以下两个照明方式： A一般照明：一般照明也叫全面照明，是指不考虑特殊局部的需要，为照亮整个假定工作面而设置的照明，它虽然对光源的投射方向没有特殊要求，但多表现为光源的直射照度，以及少量的工作间立体各方面的相互反射所产生的扩散照度和来自窗的自然光照度，这种照明方式相对于局部照明，其效率和均匀性都比较好，使人感到愉快，它的一次性投资费用较少，但是耗电量较大。 B局部照明局部照明是指为增加某些特定地点的照度而设置的照明。由于它靠近工作面使用较少的照明器具便可以获得较高的照度，故耗电量少，但要注意避免眩光和周围变暗造成强对比的影响，当对工作面照度要求不超过3040LX时，不必采用局部照明。 6.1.2自然光 1）自然光的功能自然光的功能很多，除了能给人类带来光明之外，还有其他的作用： A心理功能 人是一种既有自然属性、又有社会属性的动物。人的自然属性决定了人不可能脱离自然，决定了人类具有向往自然的天性。自然光正是这样一种重要的自然因素，长期生活在没有自然光的地下室中的人们就很容易产生沉闷压抑的心理感受，而晒入室内的自然光线能够使用人感受到自然的温暖，体会到人与自然的沟通与交流，满足人们回归自然的心理要求。 B卫生功能 每天接受一定的日照相馆是人类必需的一项生理要求，太阳光的紫外线能有效地杀来细菌。此外，天然光还能向人们提示一天的时间变化，使人们容易感受到生物钟的周期，利于人体健康。 C节能功能 节约能源、保护环境是目前设计界的一大趋势，这对于促进我国的可持续发展具有重要意义。一般而言，建筑能耗占国家总能耗的30%到40%，而采暖、照明用能又是建筑物用能的主要内容之一。充分利用天然光，在室内环境引入阳光，能够大大节约白天的照明耗能，有助于提高室内温度，因此，对于降低建筑能耗具有重要意义。 2）自然采光的形式 采用侧向采光的方式，侵室采用单向采光单向采光比较容易实现，设大面积玻璃窗或玻璃幕墙，能使整个侧面都成为采光面，把大量天然光引入室内，改善了采光的效果。 3）自然光的控制与调节 在工作面上避免使用直射日光，充分利用反射光尽量提高室内照度的有效性。 6.2 光源选择 室内采用自然光照明是最理想的照明方式。自然光明亮柔和，是人们所习惯的，而且光谱中的紫外线对 人体生理机能还有良好的影响，在设计中应尽量最大限度地利用自然光。但是，自然光受昼夜、季节和其他条件的限制，在生产环境中常常要用人工光源作补充照明。人工光源中一般采用白炽灯、荧光灯、荧光高压汞灯、长弧氙灯、高压钠灯及金属卤化物灯灯。 6.2.1白炽灯 白炽灯的光线呈橙黄色，可见度和显色性良好，适合于室内，但效率和寿命稍差，同时黑与紫、白与黄等色在白炽灯下较难辨认。在实际照明中，白炽灯一般适合于照度在500lx一下。 6.2.2荧光灯 一般来说，荧光灯耗电少、寿命长，而且不太耀眼，这些都比白炽灯优越。 6.3 避免眩光 眩光视觉效应的危害，主要是破坏视觉的暗适应，产生视觉后像，使工作区的视觉效率降低，产生视觉不舒适感和分散注意力，造成视觉疲劳。研究表明，做精细工作时眩光在20min内就会使差错明显，工效显著降低，眩光源对视觉效率的影响程度与视线和眩光源的相对位置有关。 为了防止可控制眩光产生，应采取如下措施： （1）限制光源亮度 当光源亮度大于时，无论亮度对比如何，都会产生严重的眩光。如普通白炽灯灯丝亮度达到以上，应考虑用氢氟酸进行化学处理使玻壳内表面变成内磨砂，或在玻壳内表面涂以白色无机粉末，以提高光的漫射性能，使灯光柔和。 （2）合理分布光源 尽可能将光源布置在视线外的微弱刺激区，如采用适当的悬挂高度，使光源在视线45以上时眩光就不明显了。另一种办法是，采用不透明材料将光源挡住，使灯罩边沿至灯丝连线和水平线构成一定的保护角，此角度以45为宜，至少不应小于30。 （3）改变光源或工作面的位置 对于反射眩光，通过改变光源与工作面的相对位置，使反射眩光不处于时限内；或在可能的条件下改变反射物表面的材质或涂料，降低反射系数，以求避免反射眩光。 （4）合理的照度 要去的合理的照度，需进行照度计算。根据所需要的照度值及其他已知条件（如照明装置形式及布置、房间各个面的反射条件及照明灯具污染等情况），来确定光源的容量或数量。在可能的条件下，适当提高照明亮度，减小亮度对比。 6.4 照度的均匀度 照度的均匀度是指参考平面（工作面）上的最低照度与平均照度的比值，当照度均匀度在0.7以上时，主观感觉比较均匀，低于0.5时，主观上感觉明显的不均匀，易引起视觉疲劳。如果在工作环境中有彼此极不同的表面，将导致视觉不舒从而可能导致视觉能力的降低，视觉能力的降低会引起眼睛和头部疼痛，恶化眼睛的调视和会聚能力，降低注意力，造成疲劳，它会降低反应速度，降低机体的心理和运动功能，并且经过一段时间后产生疲劳和易于激动。我国民用建筑照明设计标准规定：宿舍内的照度不宜低于工作面照度的1/5。为了获得满意的照明均匀度，灯具布置间距不应大于所选灯具最大允许距高比。当要求更高时，要采用间接型、半间接型灯具或光带等方式。表1列出了住宅建筑照明的照度标准值。 表3照明的照度标准值类别参考平面及其高度照度标准值(lx)起居室、卧室一般活动区0.75水平面20-30-50书写、阅读0.75水平面150-200-300床头阅读0.75水平面75-100-150精细作业0.75水平面200-300-500卫生间0.75水平面10-15-20 6.5 亮度分布 工作空间的亮度过于均匀也不好。工作对象和周围环境应存在必要的反差，柔和的阴影会使心理上产生主体感。如果把所有空间都设计成一样的亮度，不仅耗电量多，而且会产生单调感和漫不经心心理。因此，要求视野内有适当的亮度分布，既能造成工作处有中心感的效果，有利于正确评定信息，又使工作环境协调，富有层次和愉快的气氛。 6.6 照明的稳定性 照明的稳定性是指照度保持一定值，不产生波动，光源不产生闪烁频闪效应。照度稳定与否直接影响照明质量的提高。为此应使照明电源的电压稳定，并且在设计上要保证在使用过程中照度不低于标准值。 为了提高照明的稳定性，从照明供电方面考虑，可采取以下措施： (1)照明供电线路与负荷经常变化大的电力线路分开,必要时可采用稳压措施； (2)灯具安装注意避开工业气流或自然气流引起的摆动,吊挂长度超过1.5m的灯具宜采用管吊式； (3)被照物体处于转动状态的场合,可适当增加光源功率，采取避免光源闪烁的措施等。 6.7 灯具 灯具是能透光、分配和改变光源分布的器具，它包括除光源外所有用于固定和保护光源所需的全部零部件，以及与电源连接所必需的线路部件。 随着人们对室内照明环境的认识的逐渐完善与提高，灯具的地位越来越重要，它的明暗、颜色和形态等都关系到它在环境中的地位和感觉效果，灯具除有对外的照明作用外，灯具自身是一具柔和的发光体。 6.7.1灯具的选用 （1）注意色彩的协调，即冷色、暖色、视用色而定； （2）避免产生眩光，消除视觉的疲劳，保护视力，提高工作效率； （3）要全理分布光源，一般采用综合照明； （4）灯具的布置与顶端的高度和房间的大小、采光等相吻合； （5）灯光的照射方向和光的强弱要适宜； （6）还需要考虑节能。 室内灯具作照明用时，大部分采用均匀布置的方式，只需要局部照明或定向照明时，才根据具体情况采用选择性布置。 6.7.2室内灯具布置 室内灯具布置应满足的要求： （1）规定的照度； （2）工作面上照度的均匀； （3）光线的射向要适当，无眩光，无阴影 （4）灯光安装能量减至最小； （5）维护方便； （6）布置整齐美观，并与建筑空间相协调。 室内灯具作照明用时，大部分采用均匀布置的方式，只在需要局部照明或定向照明时，才根据具体情况采用选择性布置。 6.8 光通量光源所发出的能量，是以电磁波的形式存在，这种能量称为辐射能量，单位是焦耳(J),而光源每秒所发出的辐射能，则称为辐射通量，单位是瓦特（W）。就同一光源而眼，辐射通量大的越大，人眼就会觉得越亮。但辐射通量相同的两个光源，如果发射的是不同波长的光波，对人眼睛所能引起的亮暗度感觉也不一样，也就是说他们有不同的发光效率，发光效率越高，人眼也会觉得越亮。因此真正影响人眼视觉明暗感受的是辐射通量与发光效率的乘积，也就是我们所说的光通量，单位是流明（lm）。依据国际规定，波长为555奈米的单色光的发光效率定为1，這种波长的单色光每瓦特的辐射通量等于683流明。其他波长的单色光，其发光效率采用发光效率曲线，其光通量可由这個公式求得：光通量（流明）=683x發光強度x輻射通量（瓦特） 一个100瓦（w）的灯泡可产生1750lm的光通量，而一支40w的冷白日光灯管则可产生3150lm的光通量。 7 数据及分析 7.1 照明分布情况 每间宿舍有一扇宽1178mm、高1872mm的铝合金玻璃窗，自然采光条件较好，房间人工照明由两盏功率为25W的荧光灯提供。 不同条件下的照度值测量，如表4所示： 表4 二区C座学生公寓102室测量数据表8:5012:009:008:509:008:50阴天（自然采光）阴天（自然采光）阴天（人工照明）晴天（自然采光）晴天（自然采光）晴天（人工照明）1354257404250235445348525533645603032324505979141152525445277506274637455333353673836687890528485578120142509137146148268282651040485814815640 7.2 照度适用性分析及改进 7.2.1 由表中可以看出1、2、3、6、7五组测量点的照度均很低，无法达到照度标准，学生学习时必然影响其视力。 7.2.2 要实现良好的照明环境就必须要有良好的光线质量和适宜的照度。且由于天气、测量点的不同，所得到的数据不同，由此可以看出该宿舍的照明的不稳定性，易损坏学生视力。 7.2.3 由表4可知，同一时间段，阴天的照度值要远低于晴天的照度值。阴天在换成人工照明后，照度值有所增加，而晴天换成人工照明后，照度值变化不大，因此，在晴天的情况下，充分利用自然光照是最有效、也是最好的办法。 7.2.4 测量点的不同，宿舍内各个位置的光照时不一样的。靠近窗户和日光灯的地方，照度值大一些。另外在相同情况下，向光面比背光面的光照大，对学生而言，不易产生疲劳感，更容易集中精神，提高学习效率。8 改进措施 8.1 增加荧光灯保持照度的均匀度 减少视觉疲劳，要求室内满足照度，应在天花板上均匀安装三盏荧光灯，这样能使c，d桌上有足够的照度，保证室内照度的均匀度。蛤安装灯具时应尽量选用照明质量好、效率高、寿命长、光通衰减小以便安装维护的灯具。 8.2 充分保证天然采光的利用率 应避免人为因素造成室内照度降低，卫生间的窗帘白天应拉开，特别是阴雨天。阳台上用于悬挂衣服的铁丝的位置应改变，应将其安在护拦高度的两侧墙上，或在上方多安装几根铁丝，但是在其中间不能晾衣服，这样就可保证自然采光的利用率，从而保证室内照度。 8.3应该保证电压稳定 确保灯具按额定功率工作，因为电压不稳引起照明忽亮忽暗形成的照明的不稳定，对人的视觉带来不舒适感，从而影响学习，还应加强管理，及时更换老的、旧的、坏的灯具。 8.4 室内照度保持良好状态 在洁净的宿舍内，擦拭窗户和照明灯的次数一月之内不少于两次，在照明灯经常蒙有尘土时，它的光流率要减少20%，所以白炽灯与荧光灯应按时进行卫生清理，如果没有，则会使其照度下降，并且会大量地消耗电能。 8.5 增加视野内的亮度，均匀分布 学习环境中各表面上的亮度分布是照度设计的补充，是决定物体可见度的重要因素之一，视野内有合适的亮度分布是舒适视觉的必要条件，适当增加写字桌、书本与学习环境的亮度之比，较之单纯提高写字桌上的照度能更有效地提高视觉功能，而且比较经济。 8.6 室内照明应推行“绿色照明”计划 随着社会生产力的发展，人们对生活质量要求的不断提高，照明能耗在整个建筑能耗中所占比例日益增加，照明节能已日益重要，发达国家在20世纪60年代末、70年代初已开始重视这方面的工作。室内可以使用最有效的光