消防作业动作分析与工效学评价方法研究

摘要

随着火灾种类和建筑复杂度的提高，消防员的工作危险性也越来越大，对消防训练的要求日益增高。为了保证在火灾现场消防作业的安全性和可靠性，对消防作业的分析和研究至关重要。本文通模式识别的方法以及模糊综合评价方法对消防作业进行了动作分析与工效学评价方法研究，为消防训练的优化，消防服装、工具设计的研究奠定了基础。
　　首先，建立了针对消防员的人体模型。通过走访黑龙江省的6支消防队，采用分层调查的抽样方法，获取消防员静态人体尺寸以及尺寸百分位；通过肢体分解的方法建立起消防员人体简化模型，空间模型，并计算了消防员人体相关参数。一方面为消防员人体仿真和工具设计提供依据，另一方面确定了消防作业工效研究的侧重点。
　　其次，提出了基于决策树的消防动作分类模型，评价了各关节在分类中的重要性。通过多样化的调查方式采集消防作业基本动作数据，根据内外因条件将动作进行整合，获得动作姿势库。在特征提取以及符号化后，通过决策树方法完成了动作分类模型的建立，并进行了动作分类特征评价。该分类模型实现了消防动作的自动分类，同时可进行动作训练数据库的在线更新，对消防动作训练具有指导意义。
　　再次，建立了消防作业动作舒适度的模糊综合评价模型。通过消防员人体模型的建立进一步确定了影响消防动作工效的因素，建立了隶属度方程；在对消防员进行主观调查后，利用二元对比法获得各因素权重；再利用动作捕捉设备和JACK人机工程学软件对消防典型动作进行仿真分析获得实际力矩，最终完成对放水带这一典型的动作的舒适度评价。该模型从关节力矩的角度完成工效学的评价，可获取不同消防动作下消防员的实时舒适度。
　　最后，提出了基于肌电信号的消防员个体作业评价方法。对特定消防动作，完成了消防员肌电信号的采集、信号去噪和特征提取，获取训练样本集。基于模糊综合评价的方法与RULA法则相结合建立了舒适度评价库，确定训练样本的舒适度。在训练集上利用模式识别的方法建立起基于肌电信号的消防员个体动作舒适性评价模型。

目录

消防作业动作分析与工效学评价方法研究

The Research of Motion Analysis and Ergonomic Evaluation on Firefighting Operation

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 动作分析研究现状

1.3作业工效学研究现状

1.4本课题主要研究内容

第2章 消防员人体模型建立

2.1消防员人体形态参数采集

2.2消防员人体静态模型建立

2.3消防员人体力学模型

2.4影响消防作业工效因素分析

2.5 本章小结

第3章 消防作业动作决策树分类模型建立

3.1消防作业调查方法设计

3.2消防作业动作调查及数据采集

3.3 决策树分类模型建立

3.4 消防作业动作分类特征评价

3.5 本章小结

第4章消防作业动作舒适性模糊综合评价

4.1 模糊综合评价基本思想

4.2 指标权重获取

4.3消防作业动作力矩获取

4.4模糊评判结果分析

4.5 本章小结

第5章基于肌电信号的消防作业评价方法研究

5.1肌电信号个体评价基本思想

5.2肌电信号采集

5.3信号处理

5.4 基于肌电信号的工效学评价

5.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明及哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢