一种热环境下人体工效预测方法技术

本发明专利技术公开一种热环境下人体工效预测方法，包括，基于热应激模型构建人体平衡模型；获取人体基本生理和服装参数，构建环境参数组数据，基于获取的参数与构建的数据结合人体平衡模型进行计算，得到流数据，基于流数据计算得到环境参数组数据下的人体效率数据，提取最大效率及其对应的环境参数、当前环境参数以及相应的效率，将当前效率与最大效率进行比较判断人体的工效是否最大，并判断当前环境是否最大工效环境；对于非最大工效环境，判断人体工效等级状态结果，比较当前环境的空气温度与最大效率对应的空气温度，基于比较结果，给出提高人体工效的空气温度调控建议和空气温度控制目标值以实现人体工效预测。工效预测。工效预测。

【技术实现步骤摘要】
一种热环境下人体工效预测方法


[0001]本专利技术涉及人体工效预测
，特别涉及一种热环境下人体工效预测方法。

技术介绍

[0002]对于热环境中体力劳动人体工作效率通常可以从生理评价、任务评价和主观评价三个方面进行评价。生理评价方法主要通过测量人体的心率、血压、呼吸率、耗氧量等生理参数，确定被试人员的应激状态和唤醒状态，从而评估工作效率。这种评价方法需要借助精密测量仪器，操作比较繁琐。任务评价方法通过被试人员执行一定的体力劳动工作任务，通过分析劳动能力的变化率从而评价人体工作效率，由于是直接测评人的工作效率，因此它的可信度较高。主观评价方法主要通过定量表、问卷调查等方式获取被试人员对所在环境以及任务完成程度变化的主观感受。该方法实施方便，对劳动负荷和环境变化的反应较敏锐，但也容易受情绪的影响。一些研究人员对工作场所进行现场调查，将调查数据通过拟合得到工作效率与室内温度的关系曲线，发现夏季时在稍凉的温区内工作效率较高，但由于工作场所的辐射温度、湿度等环境参数不完全相同，人员穿着的服装、衡量工作效率的方法等存在差异，导致最大工作效率对应的空气温度存在一定的差异。而且热环境中的空气温度、空气湿度、风速、平均辐射温度、新陈代谢率和服装都将影响人体的工作效率。一些研究人员通过任务评价、主观评价方法研究发现人体的热感觉为微冷时工作效率最高，且通过分析获得了工作效率与热感觉的关系曲线。一些研究人员根据Fanger的PMV/PPD模型、Gagge的二节点模型开展研究，得出了工作人员工作效率下降的百分比与热感觉的关系，并将工作效率下降百分比与PMV、PPD之间的关系表达出来，也证明了人体热感觉为微冷时室内工作人员工作效率最高。然而，人体的热感觉受到空气温度、空气湿度、风速、平均辐射温度、新陈代谢率和服装等因素的影响，而且人的热感觉存在地域、人群、年龄等的差异。因此，通过热感觉来评估工作效率，存在一定的局限性。从现有的技术和研究背景看来，对于热环境中劳动人体工作效率，还没有形成统一的、全面的评价方法。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术中所存在的问题，本专利技术提供一种热环境下人体工效预测方法，能够对热环境下人体工效进行有效预测，并基于此给出环境空气温度的调控建议。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种热环境下人体工效预测方法，包括：
[0005]基于热应激模型构建人体平衡模型；
[0006]获取人体基本生理和服装参数，构建环境参数组数据，基于人体基本生理和服装参数及环境参数组数据与人体平衡模型进行计算，得到流数据，基于流数据计算得到环境参数组数据下的人体效率数据，通过统计分析提取最大效率及其对应的环境参数、当前环境参数以及相应的效率，将当前效率与最大效率进行比较判断人体的
工效是否最大，并判断当前环境是否最大工效环境；对于非最大工效环境，判断人体工效等级状态结果，比较当前环境的空气温度与最大效率对应的空气温度，基于比较结果，给出提高人体工效的空气温度调控建议和空气温度控制目标值以实现人体工效预测。
[0007]可选的，所述热应激模型为基于ISO7933推荐的预测人体热应激模型。
[0008]可选的，所述环境参数组数据包括当前环境下的环境参数与测试环境下的环境参数组，其中环境参数包括空气温度、空气湿度、辐射温度及风速，
[0009]人体基本生理和服装参数包括人体身高、体重、新陈代谢率及服装热阻和湿阻。
[0010]可选的，在所述人体平衡模型中，针对流计算所需的人体皮肤温度、核心温度和出汗率基于风速、空气温度、空气湿度、辐射温度、人体新陈代谢率及服装热阻和湿阻通过ISO7933标准对应的方法进行求取。
[0011]可选的，对人体效率进行计算过程中，忽略人体有效机械功对应的人向外界环境的传递包括人体呼吸对流、蒸发热流所产生的流及人体体表对流、辐射和蒸发热流产生的流，将传递除以人体代谢率产生的与蓄热产生的的差值，得到效率。
[0012]可选的，所述通过统计分析提取最大效率和当前环境下效率数据的获取过程包括：构建若干组环境参数数据即环境参数组数据，其中所述环境参数组数据与人体平衡模型中的参数相对应，环境参数中空气温度为变量，其他参数为固定量，且环境参数组数据中包含当前环境数据，将所述环境参数组数据和固定设置的人体基本生理和服装参数代入所述人体平衡模型中，生成流数据，基于流数据生成若干组测试效率数据，以效率为因变量，以空气温度为自变量，基于因变量与自变量进行函数类别统计分析，分析对应的函数关系，提取函数关系中的最大值作为最大效率数据，并记录所述最大效率数据对应的测试环境数据，同时提取当前环境下的环境参数及人体效率。
[0013]可选的，所述判断人体的工效是否最大、当前环境是否最大工效环境的过程包括，将当前效率与最大效率进行比较判断人体的工效是否相等，若两者相等则当前效率数据为人体最大效率，当前环境为最大效率环境，否则当前效率为非人体最大效率，当前环境为非最大工效环境，根据当前效率判断人体工效等级状态结果。
[0014]可选的，所述的对于非最大工效环境判断人体工效等级状态结果，比较当前环境的空气温度与最大效率对应的空气温度并给出提高人体工效的建议包括：对于非最大工效环境，根据当前效率进行等级分类判断，得到人体工效等级状态预测结果，并在环境参数组其他参数相等的前提下比较当前环境空气温度与最大效率对应的空气温度，若当前环境的空气温度低于最大效率对应的空气温度则生成升高环境空气温度以提高人体工作效率的建议显示结果，若当前环境的空气温度高于最大效率对应的空气温度，则生成降低环境空气温度以提高人体工作效率的建议显示结果，最大效率对应的空气温度作为非最大工效环境提高人体工作效率的空气温度调控目标值。
[0015]本专利技术具有如下技术效果：通过上述技术方案，基于ISO7933标准中的热应激模型构建人体平衡模型，以适应于热环境下的人体流计算，并在计算完成后，根据人体流计算损失和传递，获得当前环境下人体效率和测试环境参数组下的最大效率，预测人体的工效等级状态，并给出提高人体工效的环境空气温度调控建议。本专利技术可以在提前获得作业人体新陈代谢率和身高、体重基本生理参数时，快速计算并预测人体的工效等级，而不需要测量更多的人体生理参数或通过任务测评、主观测评获得工作效率评价结果。本专利技术采用热力学理论，结合人体热应激模型建立平衡模型开展效率的计算和预测，从能量的“量”和“质”两个方面同时反应人体与外部环境的能量平衡，比一些基于能量的数量平衡的预测方法更具有先进性。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的方法流程示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热环境下人体工效预测方法，其特征在于，包括：基于热应激模型构建人体平衡模型；获取人体基本生理和服装参数，构建环境参数组数据，基于人体基本生理和服装参数及环境参数组数据与人体平衡模型进行计算，得到流数据，基于流数据计算得到环境参数组数据下的人体效率数据，通过统计分析提取最大效率及其对应的环境参数、当前环境参数以及相应的效率，将当前效率与最大效率进行比较判断人体的工效是否最大，并判断当前环境是否最大工效环境；对于非最大工效环境，判断人体工效等级状态结果，比较当前环境的空气温度与最大效率对应的空气温度，基于比较结果，给出提高人体工效的空气温度调控建议和空气温度控制目标值以实现人体工效预测。2.根据权利要求1所述的热环境下人体工效预测方法，其特征在于：所述热应激模型为基于ISO7933推荐的预测人体热应激模型。3.根据权利要求1所述的热环境下人体工效预测方法，其特征在于：所述环境参数组数据包括当前环境下的环境参数与测试环境下的环境参数组，其中环境参数包括空气温度、空气湿度、辐射温度及风速，人体基本生理和服装参数包括人体身高、体重、新陈代谢率及服装热阻和湿阻。4.根据权利要求1所述的热环境下人体工效预测方法，其特征在于：在所述人体平衡模型中，针对流计算所需的人体皮肤温度、核心温度和出汗率基于风速、空气温度、空气湿度、辐射温度、人体新陈代谢率及服装热阻和湿阻通过ISO7933标准对应的方法进行求取。5.根据权利要求1所述的热环境下人体工效预测方法，其特征在于：对人体效率进行计算过程中，忽略人体有效机械功对应的人向外界环境的传递包括人体呼吸对流、蒸发热流所产生的流及人体体表对流、辐射和蒸发热流产生的流，将传递除以人体代谢率产生的与蓄热产生的的差值，得到效率。6.根据权利要求1所述的热环境下人体工效预测方法，其特征在于：所述通过统计分析提...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国珊，黄一鸣，范丹华，苏庆勇，李志伟，韦徐美，宁晓宇，
申请(专利权)人：桂林航天工业学院，
类型：发明
国别省市：