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综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性研究
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资料介绍
综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性研究
作者： 景国勋，周霏，段振伟等著
出版时间：2019年版
内容简介
《综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性研究》针对综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性进行了详细研究。分析了综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性研究的背景，总结了国内外矿井作业环境对作业人员心理、生理指标影响的研究现状，阐述了综采工作面复杂环境条件下人与环境关系及安全性研究对煤矿安全生产的重要意义。对综采工作面环境对人体的影响进行了理论研究，包括综采工作面主要环境因素对人体的生理影响和心理影响。通过数值模拟和试验研究了综采工作面温度、湿度、噪声、照度等因素对作业人员影响的规律，以及作业时间对人员影响的规律。建立了综采工作面作业人员可靠度模型；基于生理指标的安全劳动时间计算模型，构建了煤矿作业人员生理指标安全预警系统，为减少人因失误、提高作业人员可靠度和煤矿安全管理水平提供理论基础和科学依据。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 温度场、湿度场、噪声场数值模拟 3
1.2.2 矿井作业环境对作业人员生理、心理指标的影响 4
1.2.3 作业人员的可靠性分析 8
1.2.4 安全预警研究 10
1.3 本书的主要内容 13
第2章 综采工作面环境对人体影响基本理论 16
2.1 综采工作面主要环境因素 16
2.1.1 温度 17
2.1.2 湿度 17
2.1.3 噪声 17
2.1.4 照度 18
2.2 综采工作面环境对人体生理影响综述分析 19
2.2.1 安全生理学概述 19
2.2.2 综采工作面作业人员个性特征 20
2.2.3 综采工作面作业人员生理特征 22
2.2.4 综采工作面环境对作业人员生理的影响 23
2.3 综采工作面环境对人体心理影响综述分析 26
2.3.1 安全心理学概述 26
2.3.2 综采工作面环境对作业人员心理的影响 27
2.4 小结 29
第3章 综采工作面环境场数值模拟 30
3.1 综采工作面温度环境数值模拟 30
3.1.1 高温矿井综采工作面热环境分析 30
3.1.2 综采工作面热源与对流换热系数的确定 33
3.1.3 综采工作面热环境数值模拟 36
3.1.4 模拟结果及分析 41
3.1.5 试验验证 47
3.2 综采工作面湿度环境数值模拟 48
3.2.1 综采工作面湿度环境分析 48
3.2.2 综采工作面湿度模拟结果及分析 49
3.3 综采工作面噪声环境数值模拟 52
3.3.1 综采工作面噪声概况及声源介绍 52
3.3.2 综采工作面噪声场模拟 54
3.3.3 模拟结果及分析 57
3.3.4 试验验证 61
3.4 综采工作面照明环境数值模拟 62
3.4.1 DIALux适用性分析 62
3.4.2 煤矿巷道照明模拟 64
3.4.3 模拟结果分析 67
3.5 小结 70
第4章 温度对人影响的试验研究 72
4.1 试验设计 72
4.1.1 选择温度为单一变量 72
4.1.2 温度范围和试验时间的确定 72
4.1.3 受试者选择 72
4.1.4 试验平台搭建 73
4.1.5 试验仪器选择 73
4.2 试验过程 74
4.3 数据分析 75
4.3.1 试验数据整理预处理 75
4.3.2 单因素方差分析 75
4.3.3 不同温度条件下的曲线拟合 78
4.4 讨论 82
4.5 小结 83
第5章 噪声对人视觉认知影响的试验研究 84
5.1 视觉认知随噪声暴露时间变化的试验设计 84
5.1.1 受试者 84
5.1.2 试验材料 84
5.1.3 试验仪器 85
5.1.4 试验设计与程序 88
5.1.5 视觉认知评价指标的选择 89
5.2 视觉认知随噪声暴露时间变化的数理分析 90
5.2.1 数据分析方法 90
5.2.2 试验数据处理 93
5.2.3 结果与分析 94
5.2.4 讨论 104
5.3 视觉认知随噪声暴露时间变化的规律分析 104
5.3.1 试验数据处理 104
5.3.2 结果与分析 105
5.3.3 结果讨论与噪声防护对策 111
5.4 小结 112
第6章 噪声对人注意力影响的试验研究 114
6.1 试验方法 114
6.1.1 受试者 114
6.1.2 试验装置 114
6.1.3 试验材料 114
6.1.4 试验步骤 115
6.1.5 试验数据处理 115
6.2 试验结果及分析 116
6.2.1 描述性统计 116
6.2.2 方差分析 116
6.2.3 Tukey HSD多重比较 117
6.2.4 均值分析 118
6.2.5 出错次数与超时次数分析 118
6.3 讨论 119
6.4 小结 119
第7章 噪声对人行为影响的试验研究 120
7.1 试验方法 120
7.1.1 受试者 120
7.1.2 试验装置 120
7.1.3 试验材料 121
7.1.4 试验步骤 122
7.1.5 试验数据处理 123
7.2 试验结果及分析 124
7.2.1 描述性统计 124
7.2.2 相关性分析 124
7.2.3 线性回归分析 125
7.2.4 平均反应时与出错次数统计分析 126
7.2.5 可靠度分析 126
7.3 讨论与结论 127
7.3.1 讨论 127
7.3.2 结论 128
7.4 小结 128
第8章 照度对人影响的试验研究 129
8.1 照度对人视觉识别性的影响 129
8.1.1 试验设计 129
8.1.2 试验过程 131
8.1.3 试验数据分析 131
8.1.4 讨论 136
8.1.5 结论 136
8.2 照度对人反应时间及操作可靠度的影响 137
8.2.1 试验设计 137
8.2.2 试验过程 138
8.2.3 试验数据分析 138
8.2.4 讨论 142
8.2.5 结论 143
8.3 小结 143
第9章 作业时间对人影响的试验研究 145
9.1 试验设计 145
9.1.1 所选综采工作面概况 145
9.1.2 现场实测 146
9.1.3 受试者选择 147
9.1.4 试验仪器选择 148
9.1.5 试验流程 148
9.2 血压随工作时间的变化规律研究 148
9.2.1 试验过程 148
9.2.2 数据分析 148
9.2.3 讨论 160
9.2.4 结论 161
9.3 心率随工作时间的变化规律研究 161
9.3.1 试验过程 161
9.3.2 数据分析 162
9.3.3 讨论 168
9.3.4 结论 169
9.4 体温随工作时间的变化规律研究 169
9.4.1 试验过程 169
9.4.2 数据分析 169
9.4.3 讨论 173
9.4.4 结论 174
9.5 小结 174
第10章 综采工作面环境对人的综合影响研究 176
10.1 试验准备 176
10.1.1 试验平台 176
10.1.2 受试者 177
10.1.3 测量工具介绍 177
10.1.4 调查问卷 179
10.2 试验方案与试验过程 179
10.2.1 试验方案 179
10.2.2 预处理 180
10.2.3 试验过程 181
10.2.4 多因素环境试验设计 184
10.3 单因素环境影响分析 186
10.3.1 数据的处理与分析 186
10.3.2 温度与各生理心理指标的回归模型 187
10.3.3 湿度与各生理心理指标的回归模型 193
10.3.4 噪声与各生理心理指标的回归模型 199
10.3.5 照度与各生理心理指标的回归模型 205
10.4 多因素环境影响分析 211
10.4.1 数据的处理与分析 211
10.4.2 多元线性回归 212
10.4.3 收缩压与多环境因素的回归模型 213
10.4.4 舒张压与多环境因素的回归模型 215
10.4.5 心率与多环境因素的回归模型 216
10.4.6 呼吸率与多环境因素的回归模型 218
10.4.7 体温与多环境因素的回归模型 220
10.4.8 率压积与多环境因素的回归模型 221
10.4.9 疲劳度与多环境因素的回归模型 223
10.4.10 试验结果分析 225
10.5 多因素模型验证 226
10.6 小结 228
第11章 综采工作面不同环境条件下作业人员可靠度模型研究 229
11.1 传统人的可靠度模型 229
11.1.1 人子系统的可靠度计算模型 230
11.1.2 量化作业工人作业环境的安全区域、潜在危险区域、危险区域 231
11.2 基于功能函数的作业人员作业可靠度模型 234
11.2.1 功能函数与极限状态方程 234
11.2.2 人的可靠度 235
11.2.3 基于蒙特卡罗模拟法的可靠度计算 236
11.3 人的可靠度求解中的蒙特卡罗法 239
11.3.1 模型分析 239
11.3.2 模型建立 240
11.3.3 建模结果与分析 242
11.4 小结 244
第12章 综采工作面作业人员生理指标实测与安全劳动时间 245
12.1 矿井基本情况 245
12.1.1 井田位置与范围 245
12.1.2 矿井开采与开拓 246
12.1.3 主采煤层 246
12.2 生理敏感指标分析 246
12.2.1 敏感指标分析原理介绍 246
12.2.2 综采工作面作业人员生理指标的测定 249
12.2.3 井下作业人员生理指标显著性分析 250
12.2.4 生理指标敏感性分析 251
12.3 井下作业人员安全劳动时间 253
12.3.1 GM（1，1）预测模型 253
12.3.2 生理指标随工作时间变化模拟分析 255
12.3.3 井下作业人员安全劳动时间确定 265
12.4 小结 266
第13章 煤矿作业人员生理指标安全预警系统 267
13.1 矿井安全预警系统综述 267
13.1.1 矿井预警系统概述 267
13.1.2 安全预警的主要功能 269
13.1.3 考虑矿井环境特殊性的预警模型 271
13.2 Hadoop数据自动收集与存储架构 272
13.3 作业人员生理指标预警系统 274
13.3.1 预警系统简介 274
13.3.2 预警系统设计 274
13.4 可靠度预警系统在煤矿中的应用 285
13.4.1 井下作业人员信息收集与录入 285
13.4.2 可靠度预警系统应用 287
13.5 系统优化功能介绍 290
13.5.1 预警模型优化 290
13.5.2 数据预处理 291
13.6 小结 293
参考文献 294
附录A POMS（心境状态量表） 316
附录B 作业人员可靠度计算代码 318
附录C MATLAB程序代码 321
附录D 作业人员作业环境预警系统建设方案 327
作者： 景国勋，周霏，段振伟等著
出版时间：2019年版
内容简介
《综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性研究》针对综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性进行了详细研究。分析了综采工作面复杂条件下人与环境关系及安全性研究的背景，总结了国内外矿井作业环境对作业人员心理、生理指标影响的研究现状，阐述了综采工作面复杂环境条件下人与环境关系及安全性研究对煤矿安全生产的重要意义。对综采工作面环境对人体的影响进行了理论研究，包括综采工作面主要环境因素对人体的生理影响和心理影响。通过数值模拟和试验研究了综采工作面温度、湿度、噪声、照度等因素对作业人员影响的规律，以及作业时间对人员影响的规律。建立了综采工作面作业人员可靠度模型；基于生理指标的安全劳动时间计算模型，构建了煤矿作业人员生理指标安全预警系统，为减少人因失误、提高作业人员可靠度和煤矿安全管理水平提供理论基础和科学依据。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 2
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1 温度场、湿度场、噪声场数值模拟 3
1.2.2 矿井作业环境对作业人员生理、心理指标的影响 4
1.2.3 作业人员的可靠性分析 8
1.2.4 安全预警研究 10
1.3 本书的主要内容 13
第2章 综采工作面环境对人体影响基本理论 16
2.1 综采工作面主要环境因素 16
2.1.1 温度 17
2.1.2 湿度 17
2.1.3 噪声 17
2.1.4 照度 18
2.2 综采工作面环境对人体生理影响综述分析 19
2.2.1 安全生理学概述 19
2.2.2 综采工作面作业人员个性特征 20
2.2.3 综采工作面作业人员生理特征 22
2.2.4 综采工作面环境对作业人员生理的影响 23
2.3 综采工作面环境对人体心理影响综述分析 26
2.3.1 安全心理学概述 26
2.3.2 综采工作面环境对作业人员心理的影响 27
2.4 小结 29
第3章 综采工作面环境场数值模拟 30
3.1 综采工作面温度环境数值模拟 30
3.1.1 高温矿井综采工作面热环境分析 30
3.1.2 综采工作面热源与对流换热系数的确定 33
3.1.3 综采工作面热环境数值模拟 36
3.1.4 模拟结果及分析 41
3.1.5 试验验证 47
3.2 综采工作面湿度环境数值模拟 48
3.2.1 综采工作面湿度环境分析 48
3.2.2 综采工作面湿度模拟结果及分析 49
3.3 综采工作面噪声环境数值模拟 52
3.3.1 综采工作面噪声概况及声源介绍 52
3.3.2 综采工作面噪声场模拟 54
3.3.3 模拟结果及分析 57
3.3.4 试验验证 61
3.4 综采工作面照明环境数值模拟 62
3.4.1 DIALux适用性分析 62
3.4.2 煤矿巷道照明模拟 64
3.4.3 模拟结果分析 67
3.5 小结 70
第4章 温度对人影响的试验研究 72
4.1 试验设计 72
4.1.1 选择温度为单一变量 72
4.1.2 温度范围和试验时间的确定 72
4.1.3 受试者选择 72
4.1.4 试验平台搭建 73
4.1.5 试验仪器选择 73
4.2 试验过程 74
4.3 数据分析 75
4.3.1 试验数据整理预处理 75
4.3.2 单因素方差分析 75
4.3.3 不同温度条件下的曲线拟合 78
4.4 讨论 82
4.5 小结 83
第5章 噪声对人视觉认知影响的试验研究 84
5.1 视觉认知随噪声暴露时间变化的试验设计 84
5.1.1 受试者 84
5.1.2 试验材料 84
5.1.3 试验仪器 85
5.1.4 试验设计与程序 88
5.1.5 视觉认知评价指标的选择 89
5.2 视觉认知随噪声暴露时间变化的数理分析 90
5.2.1 数据分析方法 90
5.2.2 试验数据处理 93
5.2.3 结果与分析 94
5.2.4 讨论 104
5.3 视觉认知随噪声暴露时间变化的规律分析 104
5.3.1 试验数据处理 104
5.3.2 结果与分析 105
5.3.3 结果讨论与噪声防护对策 111
5.4 小结 112
第6章 噪声对人注意力影响的试验研究 114
6.1 试验方法 114
6.1.1 受试者 114
6.1.2 试验装置 114
6.1.3 试验材料 114
6.1.4 试验步骤 115
6.1.5 试验数据处理 115
6.2 试验结果及分析 116
6.2.1 描述性统计 116
6.2.2 方差分析 116
6.2.3 Tukey HSD多重比较 117
6.2.4 均值分析 118
6.2.5 出错次数与超时次数分析 118
6.3 讨论 119
6.4 小结 119
第7章 噪声对人行为影响的试验研究 120
7.1 试验方法 120
7.1.1 受试者 120
7.1.2 试验装置 120
7.1.3 试验材料 121
7.1.4 试验步骤 122
7.1.5 试验数据处理 123
7.2 试验结果及分析 124
7.2.1 描述性统计 124
7.2.2 相关性分析 124
7.2.3 线性回归分析 125
7.2.4 平均反应时与出错次数统计分析 126
7.2.5 可靠度分析 126
7.3 讨论与结论 127
7.3.1 讨论 127
7.3.2 结论 128
7.4 小结 128
第8章 照度对人影响的试验研究 129
8.1 照度对人视觉识别性的影响 129
8.1.1 试验设计 129
8.1.2 试验过程 131
8.1.3 试验数据分析 131
8.1.4 讨论 136
8.1.5 结论 136
8.2 照度对人反应时间及操作可靠度的影响 137
8.2.1 试验设计 137
8.2.2 试验过程 138
8.2.3 试验数据分析 138
8.2.4 讨论 142
8.2.5 结论 143
8.3 小结 143
第9章 作业时间对人影响的试验研究 145
9.1 试验设计 145
9.1.1 所选综采工作面概况 145
9.1.2 现场实测 146
9.1.3 受试者选择 147
9.1.4 试验仪器选择 148
9.1.5 试验流程 148
9.2 血压随工作时间的变化规律研究 148
9.2.1 试验过程 148
9.2.2 数据分析 148
9.2.3 讨论 160
9.2.4 结论 161
9.3 心率随工作时间的变化规律研究 161
9.3.1 试验过程 161
9.3.2 数据分析 162
9.3.3 讨论 168
9.3.4 结论 169
9.4 体温随工作时间的变化规律研究 169
9.4.1 试验过程 169
9.4.2 数据分析 169
9.4.3 讨论 173
9.4.4 结论 174
9.5 小结 174
第10章 综采工作面环境对人的综合影响研究 176
10.1 试验准备 176
10.1.1 试验平台 176
10.1.2 受试者 177
10.1.3 测量工具介绍 177
10.1.4 调查问卷 179
10.2 试验方案与试验过程 179
10.2.1 试验方案 179
10.2.2 预处理 180
10.2.3 试验过程 181
10.2.4 多因素环境试验设计 184
10.3 单因素环境影响分析 186
10.3.1 数据的处理与分析 186
10.3.2 温度与各生理心理指标的回归模型 187
10.3.3 湿度与各生理心理指标的回归模型 193
10.3.4 噪声与各生理心理指标的回归模型 199
10.3.5 照度与各生理心理指标的回归模型 205
10.4 多因素环境影响分析 211
10.4.1 数据的处理与分析 211
10.4.2 多元线性回归 212
10.4.3 收缩压与多环境因素的回归模型 213
10.4.4 舒张压与多环境因素的回归模型 215
10.4.5 心率与多环境因素的回归模型 216
10.4.6 呼吸率与多环境因素的回归模型 218
10.4.7 体温与多环境因素的回归模型 220
10.4.8 率压积与多环境因素的回归模型 221
10.4.9 疲劳度与多环境因素的回归模型 223
10.4.10 试验结果分析 225
10.5 多因素模型验证 226
10.6 小结 228
第11章 综采工作面不同环境条件下作业人员可靠度模型研究 229
11.1 传统人的可靠度模型 229
11.1.1 人子系统的可靠度计算模型 230
11.1.2 量化作业工人作业环境的安全区域、潜在危险区域、危险区域 231
11.2 基于功能函数的作业人员作业可靠度模型 234
11.2.1 功能函数与极限状态方程 234
11.2.2 人的可靠度 235
11.2.3 基于蒙特卡罗模拟法的可靠度计算 236
11.3 人的可靠度求解中的蒙特卡罗法 239
11.3.1 模型分析 239
11.3.2 模型建立 240
11.3.3 建模结果与分析 242
11.4 小结 244
第12章 综采工作面作业人员生理指标实测与安全劳动时间 245
12.1 矿井基本情况 245
12.1.1 井田位置与范围 245
12.1.2 矿井开采与开拓 246
12.1.3 主采煤层 246
12.2 生理敏感指标分析 246
12.2.1 敏感指标分析原理介绍 246
12.2.2 综采工作面作业人员生理指标的测定 249
12.2.3 井下作业人员生理指标显著性分析 250
12.2.4 生理指标敏感性分析 251
12.3 井下作业人员安全劳动时间 253
12.3.1 GM（1，1）预测模型 253
12.3.2 生理指标随工作时间变化模拟分析 255
12.3.3 井下作业人员安全劳动时间确定 265
12.4 小结 266
第13章 煤矿作业人员生理指标安全预警系统 267
13.1 矿井安全预警系统综述 267
13.1.1 矿井预警系统概述 267
13.1.2 安全预警的主要功能 269
13.1.3 考虑矿井环境特殊性的预警模型 271
13.2 Hadoop数据自动收集与存储架构 272
13.3 作业人员生理指标预警系统 274
13.3.1 预警系统简介 274
13.3.2 预警系统设计 274
13.4 可靠度预警系统在煤矿中的应用 285
13.4.1 井下作业人员信息收集与录入 285
13.4.2 可靠度预警系统应用 287
13.5 系统优化功能介绍 290
13.5.1 预警模型优化 290
13.5.2 数据预处理 291
13.6 小结 293
参考文献 294
附录A POMS（心境状态量表） 316
附录B 作业人员可靠度计算代码 318
附录C MATLAB程序代码 321
附录D 作业人员作业环境预警系统建设方案 327
