煤矿井下粉尘监测仪器与监测工操作适配性研究

煤矿井下粉尘监测仪器与监测工操作适配性研究摘要：煤矿井下粉尘监测是防治尘肺病和抑制煤尘爆炸风险的关键环节，现有研究多聚焦于监测仪器自身的精度与可靠性，却忽略了其与监测工操作行为间的复杂交互关系。为此，本研究基于系统工效学理论，建立了煤矿井下粉尘监测仪器与监测工操作的适配性分析框架，深入解析了影响适配性的核心内容，包括监测工的认知行为特性与仪器人机交互界面的契合度、组织管理流程与现场操作任务的协调性，以及井下特殊环境对人与机效能的共同制。从而为提高煤矿粉尘监测系统的整体效能与可靠性提供理论依据。关键词：粉尘监测；人机适配性；人因工程；操作行为；系统优化引言煤矿井下粉尘监测是保障作业人员职业健康、预防尘肺病及粉尘爆炸事故的核心技术手段。随着煤矿智能化建设推进，粉尘监测仪器正向高精度、多参数、网络化方向发展，这对监测工的操作能力提出了更高要求[1]。现有研究多聚焦于仪器硬件性能改进，而忽略了监测工操作行为与仪器功能特性的适配性问题。本研究从系统安全视角出发，系统探讨监测工操作行为与粉尘监测仪器的适配机制，建立适配性优化理论框架，为提升煤矿粉尘监测数据质量提供理论支撑。1煤矿井下粉尘检测仪器特性分析1.1仪器技术特性分类现代煤矿粉尘监测仪器主要分为直读式与在线监测式两大类。直读式仪器以光散射法、β射线法为主要检测原理，具备响应快速、便于携带的特点，适用于现场快速检测；在线监测系统则整合粉尘浓度、粒度分布、温湿度等多参数传感器，通过物联网技术实现实时数据传输与智能预警。1.2仪器操作特性要求粉尘监测仪器的操作特性体现在安装部署、日常校准、数据采集、故障诊断等环节。粉尘监测仪器的安装部署需考量采样点位置合理性，确保监测数据能真实反映作业面粉尘浓度分布；粉尘监测仪器的日常校准需严格遵循标准操作规程，避免因校准误差导致系统偏差；粉尘监测仪器的数据采集需保证采样频率与存储容量匹配，防止数据丢失或失真；粉尘监测仪器的故障诊断需掌握仪器故障特征识别方法，实现快速响应与有效处置。2监测工操作行为特征与能力要求2.1操作行为特征分析粉尘监测仪器的监测工的操作行为需要规范性、应变性与协作性。粉尘监测仪器监测工的规范性表现为严格遵守作业指导书与安全规程，确保操作流程标准化；应变性体现为面对突发状况时能快速判断并采取正确处置措施；粉尘监测仪器监测工协作性则要求在多设备协同、多岗位配合场景下实现高效沟通与协同作业。3影响适配性的关键维度与失配问题分析3.1人机交互界面与认知行为的失配煤矿粉尘监测仪器的人机交互界面是操作者与设备进行信息交换的直接通道，其设计质量对操作绩效影响显著。当前许多仪器存在明显的认知失配问题：其一，信息呈现失配，显示界面复杂混乱，瞬时浓度、时间加权平均浓度等关键粉尘监测参数缺乏突出显示，与此同时，大量冗余数据挤占操作者的注意力，增加了信息搜寻与识别的认知负担；其二，粉尘监测仪器的报警设计失配，报警信息单一、缺乏多模态提示，未能根据风险等级进行差异化报警，易导致粉尘监测仪器监测工产生报警疲劳或忽视关键告警；其三，粉尘监测仪器的操作逻辑失配，仪器的菜单层级过深、操作步骤反直觉、按键功能定义模糊，在应急高压情境下，易诱发模式错误或序列错误。3.2仪器功能性能与现场任务需求的失配高精度的煤矿井下粉尘监测仪器对使用环境要求苛刻，其采样气流速率、校准周期等参数在井下高湿、高粉尘的恶劣工况下难以保持稳定，反而增加了频繁维护和调校的现场任务负荷。粉尘监测仪器的仪器数据输出格式与煤矿现有信息管理系统不兼容，迫使监测工进行繁琐的人工转录与录入，不仅效率低下，还极易引入人为记录错误。3.3组织管理流程与操作者行为的失配粉尘监测仪器监测工作的组织管理层面的制度与流程设计若缺乏对人因的考量，会间接加剧人机适配的困难。传统的粉尘监测仪器监测工作的的操作规程无法为监测工应对复杂多变的现场情境提供清晰指引，未详细说明不同工况下的校准频率、标准物质使用规范以及异常数据的复核上报流程，导致尘监测仪器监测工过于依赖个人经验行事，规范性难以保障[2]。同时，不合理的班次安排与工作量分配导致的疲劳作业，则会进一步削弱尘监测仪器监测工的的认知能力，放大已有的人机接口缺陷。3.4井下环境约束对人与机效能的共同影响煤矿井下环境是制约尘监测仪器人机功效适配性实现的根本原因。恶劣的煤矿井下开采环境，煤矿井下低照度影响视觉读数的准确性，高背景噪声干扰听觉报警的辨识，空间受限则影响仪器的安放与操作姿势，这些因素同时对"人"的感知能力和"机"的性能表现构成挑战。此外，社会心理环境如生产任务带来的时间压力、多重任务并行带来的注意力分散，可能促使粉尘检测监测工采取走捷径的做法，从而破坏了尘监测仪器工作的预设的安全操作程序，从而诱发尘监测仪器监测工作的错误操作。4粉尘监测仪器与操作适配性优化路径4.1推行以用户为中心（User-CenteredDesign）的仪器设计改进提升粉尘监测仪器与操作适配性的根本在于从源头上优化仪器的设计，在深入研究人因工程学原理的基础上，对粉尘监测仪器进行以用户为核心的人机功效优化再设计。粉尘检测仪器的界面设计应遵循信息可视化原则，突出核心数据，采用图形化、层次化的信息呈现方式，降低认知提取难度。粉尘检测仪器的报警系统需实现分级、分类管理，并融合声、光、触觉等多模态提示，确保关键信息能有效捕获操作者注意力。粉尘检测仪器的操作逻辑应力求简化、直观且符合操作习惯，从设计上预防失误发生。4.2构建以认知为导向的操作工培训与能力提高体系粉尘检测仪器监测工的培训体系应仅仅咸鱼设备操作讲解，转向基于认知任务分析（CognitiveTaskAnalysis）的深度培训，重点培养监测工的情境意识（SituationAwareness）、诊断决策能力和应变处理能力[3]，通过高仿真模拟演练使得操作工在接近真实的环境压力和任务复杂度下，熟练掌握决策规则与操作流程，从而能够灵活=地应对各种预期和非预期的操作失配情况。4.3实施以流程为基点的操作工组织管理强化粉尘检测仪器操作工的组织管理应致力于打造与高适配性操作相匹配的管理支撑系统，制定精细化、情境化的操作规程（SOPs）和检查表（Checklists），优化资源配置与管理流程，建立合理的班次轮换制度以缓解疲劳，鼓励监测工主动上报操作中的困难、未遂事件及仪器设计缺陷，将这些反馈作为持续改进粉尘检测仪人机适配性的宝贵信息源[4]。4.4以韧性为目标的监测工系统适应性提升粉尘检测仪器操作工的组织管理最终的适配性目标应是构建一个具有韧性的监测系统，同事引入智能辅助技术，利用人工智能对监测数据进行初步分析筛选，将异常结果主动推送给监测工，降低其常态监控负荷。同事，应增强煤矿井下粉尘检测仪器的容错与恢复能力，确保当监测工单次操作失误发生时，能通过冗余核查、异常数据自动校验等机制及时发现并纠正，最终保障监测结果的整体可靠性。5结论煤矿井下粉尘监测的有效性是一个深刻的系统性问题，其核心在于监测仪器与监测工操作行为之间的高度适配性。为此，本研究基于系统工效学理论，建立了煤矿井下粉尘监测仪器与监测工操作的适配性分析框架，深入解析了影响适配性的核心内容，包括监测工的认知行为特性与仪器人机交互界面的契合度、组织管理流程与现场操作任务的协调性，以及井下特殊环境对人与机效能的共同制。从而为提高煤矿粉尘监测系统的整体效能与可靠性提供理论依据。以上作品的著作权为本作者所有，仅供参考，严禁抄袭，需要全套资料或者专业辅导请联系作者：QQ：2993571832微信：lxj1234511参考文献[1]张振宇.煤矿井下粉尘污染定点监测与结果评估研究[J].实验室检测,2024(7):94-96.[2]屈晓宏.煤矿井下粉尘分析与治理[J].工程学研究