一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统及方法。试验系统包括：环境要素监测系统、环境要素控制系统、密闭舱室、密闭舱室测试系统、数据远程采集系统和数据分析系统，环境要素监测系统实时监测密闭舱室的环境因素的数据，多环境要素控制系统实时调控密闭舱室内的环境要素水平，在密闭舱室测试系统中建立了较全面的人体效能测量指标，多环境要素监测系统的环境监测数据和密闭舱室测试系统的人体效能测量数据均被传送到数据远程采集系统，并进一步通过数据分析系统得到二氧化碳浓度对人体效能的影响规律。本发明专利技术实现了在长时密闭值班环境下二氧化碳浓度对人体效能影响的试验。

An experimental system and method to study the effect of carbon dioxide concentration on human body efficacy

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统及方法
本专利技术涉及二氧化碳研究领域，特别是涉及一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统及方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，人类生存活动空间得到不断扩大及延伸，出现了具有轮岗值班制、密闭程度高、长时与外界隔离等特点的密闭空间，如水下密闭空间、航空密闭空间和航天密闭空间。越来越多的研究证明密闭或通风不良的空间内由于人体代谢急剧上升的二氧化碳浓度会严重破坏操作人员人体效能。密闭空间内二氧化碳浓度的合理控制不仅需要考虑通风系统经济效益，也需要考虑操作人员的人体效能需求。现有的实验方案侧重于在办公室环境开展二氧化碳浓度短期暴露对人体效能的影响研究，并且人体效能评价维度以主观评价量表和任务绩效为主，存在的缺点是未考虑特殊环境空间特点(如高密闭性)和作业特点(如值班需求)，未调查二氧化碳浓度长时暴露对人体效能的影响，也未建立适用于二氧化碳浓度研究的较全面的人体效能测量指标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统及方法，建立了在长时密闭值班环境下二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，并构建了完善的人体效能测量指标体系。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，所述系统包括：环境要素监测系统、环境要素控制系统、密闭舱室、密闭舱室测试系统、数据远程采集系统和数据分析系统；所述环境要素监测系统用于监测所述密闭舱室的环境因素的数据，获得环境因素的监测数据；所述环境因素包括：温度、湿度、光照、噪声、二氧化碳以及空气中二氧化碳以外的气体；所述环境要素控制系统用于根据所述环境因素的监测数据调整所述密闭舱室的环境因素的数据至环境因素的预设值；所述密闭舱室测试系统设置在所述密闭舱室内，所述密闭舱室测试系统用于当多组待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时，测量多组所述待测作业人员的人体效能测量指标，获得人体效能测量数据；所述人体效能测量指标包括主观评价、作业能力、认知能力、生理参数、体能和睡眠；所述人体效能测量数据包括能力测量数据和生理测量数据；所述能力测量数据包括主观评价数据、作业能力数据和认知能力数据；所述生理测量数据包括生理参数、体能数据和睡眠数据；所述数据远程采集系统分别与所述密闭舱室测试系统和所述数据分析系统连接，所述数据远程采集系统用于采集所述密闭舱室测试系统测量的人体效能测量数据，并将所述人体效能测量数据传输至所述数据分析系统；所述数据远程采集系统还与所述环境要素监测系统连接，所述数据远程采集系统用于获取所述环境要素监测系统的环境因素的监测数据，并将所述环境因素的监测数据传输至所述数据分析系统；所述数据分析系统用于根据所述人体效能测量数据获得人体效能测量预设指标，根据所述环境因素的监测数据获得二氧化碳浓度监测数据，根据所述人体效能测量预设指标和所述二氧化碳浓度监测数据建立人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型，根据所述人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型获得二氧化碳浓度对人体效能的影响。可选的，所述环境要素监测系统包括：温湿度传感器、光照传感器、噪声传感器、二氧化碳浓度传感器和空气中二氧化碳以外气体浓度传感器；所述温湿度传感器、所述光照传感器、所述噪声传感器、所述二氧化碳浓度传感器和所述空气中二氧化碳以外气体浓度传感器均设置在所述密闭舱室内，所述温湿度传感器还与所述环境要素控制系统连接。可选的，所述环境要素控制系统包括：空调系统、照明系统、降噪系统、通风系统和纯二氧化碳供给系统；所述空调系统、所述照明系统、所述降噪系统、所述通风系统和所述纯二氧化碳供给系统均设置在所述密闭舱室内；所述空调系统还与所述温湿度传感器连接，所述空调系统用于根据所述温湿度传感器检测的所述密闭舱室的温度监测数据调整所述密闭舱室的温度，并根据所述温湿度传感器检测的所述密闭舱室的湿度监测数据调整所述密闭舱室的湿度；所述照明系统用于根据所述光照传感器检测的所述密闭舱室的光照强度监测数据调整所述密闭舱室的光照强度；所述降噪系统用于根据所述噪声传感器检测的所述密闭舱室的噪声监测数据调整所述密闭舱室的噪声；所述通风系统和所述纯二氧化碳供给系统联合用于根据所述空气中二氧化碳以外气体浓度传感器检测的所述密闭舱室的空气中二氧化碳以外气体浓度监测数据和二氧化碳浓度监测数据调整所述密闭舱室的空气中二氧化碳以外气体浓度和二氧化碳浓度。可选的，所述试验系统还包括：控制器；所述环境要素监测系统与所述控制器的输入端连接，所述环境要素控制系统与所述控制器的输出端连接；所述控制器用于根据所述环境要素监测系统的所述环境因素的监测数据控制所述环境要素控制系统调整所述密闭舱室的所述环境因素的数据。可选的，所述密闭舱室测试系统包括：能力测试系统和生理测量系统；所述能力测试系统和所述生理测量系统均设置在所述密闭舱室内；所述能力测试系统和所述生理测量系统均与所述数据远程采集系统连接；所述能力测试系统用于获得多组所述待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时，在计算机平台完成测试任务得到的能力测量数据，并将所述能力测量数据传输至所述数据远程采集系统；所述生理测量系统用于获得多组所述待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时的生理测量数据，并将所述生理测量数据传输至所述数据远程采集系统。一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验方法，所述方法包括：预设密闭舱室的环境因素数据；所述环境因素包括：温度、湿度、光照、噪声、二氧化碳以及空气中二氧化碳以外的气体；多组待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时，测量多组所述待测作业人员的人体效能测量指标，获得人体效能测量数据；所述人体效能测量指标包括主观评价、作业能力、认知能力、生理参数、体能和睡眠；所述人体效能测量数据包括能力测量数据和生理测量数据；所述能力测量数据包括主观评价数据、作业能力数据和认知能力数据；所述生理测量数据包括生理参数、体能数据和睡眠数据；根据所述人体效能测量数据获得人体效能测量预设指标；获取所述密闭舱室的二氧化碳浓度监测数据；根据所述人体效能测量预设指标和所述二氧化碳浓度监测数据建立人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型。可选的，所述预设密闭舱室的环境因素数据，具体包括：依据拉丁方设计预设所述密闭舱室的二氧化碳浓度的暴露顺序；将所述温度、湿度、光照强度、噪声以及空气中二氧化碳以外的气体浓度预设在所述待测作业人员的舒适范围内。可选的，所述多组待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时，测量多组所述待测作业人员的人体效能测量指标，获得人体效能测量数据，具体包括：多组所述待测作业人员分别依据各自的值班制度作息时间，在所述密闭舱室的工作区完成主观评价测试、作业能力测试、认知能力测试和生理参数测量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，其特征在于，所述系统包括：环境要素监测系统、环境要素控制系统、密闭舱室、密闭舱室测试系统、数据远程采集系统和数据分析系统；/n所述环境要素监测系统用于监测所述密闭舱室的环境因素的数据，获得环境因素的监测数据；所述环境因素包括：温度、湿度、光照、噪声、二氧化碳以及空气中二氧化碳以外的气体；所述环境要素控制系统用于根据所述环境因素的监测数据调整所述密闭舱室的环境因素的数据至环境因素的预设值；/n所述密闭舱室测试系统设置在所述密闭舱室内，所述密闭舱室测试系统用于当多组待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时，测量多组所述待测作业人员的人体效能测量指标，获得人体效能测量数据；所述人体效能测量指标包括主观评价、作业能力、认知能力、生理参数、体能和睡眠；所述人体效能测量数据包括能力测量数据和生理测量数据；所述能力测量数据包括主观评价数据、作业能力数据和认知能力数据；所述生理测量数据包括生理参数、体能数据和睡眠数据；/n所述数据远程采集系统分别与所述密闭舱室测试系统和所述数据分析系统连接，所述数据远程采集系统用于采集所述密闭舱室测试系统测量的人体效能测量数据，并将所述人体效能测量数据传输至所述数据分析系统；/n所述数据远程采集系统还与所述环境要素监测系统连接，所述数据远程采集系统用于获取所述环境要素监测系统的环境因素的监测数据，并将所述环境因素的监测数据传输至所述数据分析系统；/n所述数据分析系统用于根据所述人体效能测量数据获得人体效能测量预设指标，根据所述环境因素的监测数据获得二氧化碳浓度监测数据，根据所述人体效能测量预设指标和所述二氧化碳浓度监测数据建立人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型，根据所述人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型获得二氧化碳浓度对人体效能的影响。/n...

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，其特征在于，所述系统包括：环境要素监测系统、环境要素控制系统、密闭舱室、密闭舱室测试系统、数据远程采集系统和数据分析系统；
所述环境要素监测系统用于监测所述密闭舱室的环境因素的数据，获得环境因素的监测数据；所述环境因素包括：温度、湿度、光照、噪声、二氧化碳以及空气中二氧化碳以外的气体；所述环境要素控制系统用于根据所述环境因素的监测数据调整所述密闭舱室的环境因素的数据至环境因素的预设值；
所述密闭舱室测试系统设置在所述密闭舱室内，所述密闭舱室测试系统用于当多组待测作业人员在所述密闭舱室中执行各自的值班制度作息时间时，测量多组所述待测作业人员的人体效能测量指标，获得人体效能测量数据；所述人体效能测量指标包括主观评价、作业能力、认知能力、生理参数、体能和睡眠；所述人体效能测量数据包括能力测量数据和生理测量数据；所述能力测量数据包括主观评价数据、作业能力数据和认知能力数据；所述生理测量数据包括生理参数、体能数据和睡眠数据；
所述数据远程采集系统分别与所述密闭舱室测试系统和所述数据分析系统连接，所述数据远程采集系统用于采集所述密闭舱室测试系统测量的人体效能测量数据，并将所述人体效能测量数据传输至所述数据分析系统；
所述数据远程采集系统还与所述环境要素监测系统连接，所述数据远程采集系统用于获取所述环境要素监测系统的环境因素的监测数据，并将所述环境因素的监测数据传输至所述数据分析系统；
所述数据分析系统用于根据所述人体效能测量数据获得人体效能测量预设指标，根据所述环境因素的监测数据获得二氧化碳浓度监测数据，根据所述人体效能测量预设指标和所述二氧化碳浓度监测数据建立人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型，根据所述人体效能测量预设指标与二氧化碳浓度关系模型获得二氧化碳浓度对人体效能的影响。


2.根据权利要求1所述的二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，其特征在于，所述环境要素监测系统包括：温湿度传感器、光照传感器、噪声传感器、二氧化碳浓度传感器和空气中二氧化碳以外气体浓度传感器；
所述温湿度传感器、所述光照传感器、所述噪声传感器、所述二氧化碳浓度传感器和所述空气中二氧化碳以外气体浓度传感器均设置在所述密闭舱室内，所述温湿度传感器还与所述环境要素控制系统连接。


3.根据权利要求2所述的二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，其特征在于，所述环境要素控制系统包括：空调系统、照明系统、降噪系统、通风系统和纯二氧化碳供给系统；
所述空调系统、所述照明系统、所述降噪系统、所述通风系统和所述纯二氧化碳供给系统均设置在所述密闭舱室内；
所述空调系统还与所述温湿度传感器连接，所述空调系统用于根据所述温湿度传感器检测的所述密闭舱室的温度监测数据调整所述密闭舱室的温度，并根据所述温湿度传感器检测的所述密闭舱室的湿度监测数据调整所述密闭舱室的湿度；
所述照明系统用于根据所述光照传感器检测的所述密闭舱室的光照强度监测数据调整所述密闭舱室的光照强度；
所述降噪系统用于根据所述噪声传感器检测的所述密闭舱室的噪声监测数据调整所述密闭舱室的噪声；
所述通风系统和所述纯二氧化碳供给系统联合用于根据所述空气中二氧化碳以外气体浓度传感器检测的所述密闭舱室的空气中二氧化碳以外气体浓度监测数据和二氧化碳浓度监测数据调整所述密闭舱室的空气中二氧化碳以外气体浓度和二氧化碳浓度。


4.根据权利要求1所述的二氧化碳浓度对人体效能影响研究试验系统，其特征在于，所述系统还包括：控制器；
所述环境要素监测系统与所述控制器的输入端连接，所述环境要素控制系统与所述控制器的输出端连接；所述控制器用于根据所述环境要素监测系统的所述环境因素的监测数据控制所述环境要素控制系统调整所述密闭舱室的所述环境因素的数据。

【专利技术属性】
技术研发人员：庞丽萍，张洁，完颜笑如，郭良，王锡玥，杨晨媛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11