一种高处作业冒险行为模拟实验装置

摘要

本发明公开了一种高处作业冒险行为模拟实验装置，包括平台模拟系统、环境模拟系统和数据采集系统。平台模拟系统包括作业平台和电梯失重体验机，作业平台为用松木搭建的长4m、宽1m、高0.4m的浮空基座，浮空基座上横放4块长1.2m、宽1m的木板；电梯失重体验机包括镀锌方管、电控气动设备和控制系统。环境模拟系统包括体感模拟装置和影像模拟装置，体感模拟装置包括自然风风扇，影像模拟装置包括VR眼镜，内置VR视频源。数据采集装置包括无线生理传感器和人机环境测试云平台，无线生理传感器与人机环境测试云平台连接。可以测试高处作业人员在发生冒险行为时的生理指标变化情况，为减少高处作业冒险行为及其导致事故的发生提供依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟危险事故设备，尤其涉及一种高处作业冒险行为模拟实验装置。

背景技术

目前，高处作业是一种十分常见的危险作业。由于高处作业环境复杂、工种交叉作业频繁、人工作业比例大，作业人员专业技术素质低、安全意识差，违章冒险蛮干现象普遍，因而高处坠落事故频发，人员伤亡与财产损失巨大。冒险性是一种行为特质，指个体倾向于从事一些结果不能确定的行为。研究发现，具有冒险倾向的人往往是事故易发者，其错误认知风险或有意接受风险是事故发生的主要原因。人和物所处的施工作业环境和自然环境中的不良因素，会増加作业人员冒险行为的几率，进而导致各类高处作业事故的发生。

解决以上问题较好的方法是通过实验模拟，使作业人员置身于高处作业情境中，探究其在进行冒险行为时的生理变化规律，从而采取有效的防控措施。

近年来，有学者对高空坠落设备和高处作业体验装置的制作方法等进行研究，可以使体验者切身体验到高处作业环境的状况，但不能对作业人员的冒险行为进行模拟研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种高处作业冒险行为模拟实验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高处作业冒险行为模拟实验装置，包括平台模拟系统、环境模拟系统和数据采集系统；

所述平台模拟系统包括作业平台和电梯失重体验机，所述电梯失重体验机置于所述作业平台的一侧；

所述环境模拟系统包括体感模拟装置和影像模拟装置，所述体感模拟装置包括自然风风扇，所述影像模拟装置包括VR眼镜；

所述数据采集系统包括无线生理传感器和人机环境测试云平台。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高处作业冒险行为模拟实验装置，可以实现高处作业环境的模拟，可以测试高处作业人员在发生冒险行为时的生理指标变化情况，为减少高处作业冒险行为及其导致事故的发生提供依据。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高处作业冒险行为模拟实验装置的试验系统图。

图2为本发明实施例提供的高处作业冒险行为模拟实验装置的作业平台示意图。

图中：

1-系统控制机柜；2-空调；3-加湿器；4-轴流风机；5-计算机控制系统；6-作业平台；7-作业人员；8-VR眼镜；9-无线生理传感器；10-浮空基座；11-木板；12-防撞带；13-减震垫；14-电梯失重体验机。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的高处作业冒险行为模拟实验装置，其较佳的具体实施方式是：

包括平台模拟系统、环境模拟系统和数据采集系统；

所述平台模拟系统包括作业平台和电梯失重体验机，所述电梯失重体验机置于所述作业平台的一侧；

所述环境模拟系统包括体感模拟装置和影像模拟装置，所述体感模拟装置包括自然风风扇，所述影像模拟装置包括VR眼镜；

所述数据采集系统包括无线生理传感器和人机环境测试云平台。

所述作业平台包括用松木搭建的长4m、宽1m、高0.4m的浮空基座，所述浮空基座上横放4块长1.2m、宽1m的木板，木板与基座之间用螺钉连接，所述木板边缘每隔20cm贴有防撞带，所述浮空基座底部放置有0.1m厚的减震垫；

所述电梯失重体验机包括镀锌方管、电控气动设备和控制系统。

所述自然风风扇包括直流变频电机和7叶扇；

所述VR眼镜内置模拟搭建与实际场景大小相等的虚拟场景的视频源。

所述无线生理传感器包括可穿戴耳夹传感器、可穿戴胸带传感器、可穿戴手腕传感器和可穿戴手指传感器；

所述人机环境测试云平台与无线生理传感器相连接。

所述VR眼镜用于呈现接近真实的高处作业冒险行为情境；

所述无线生理传感器实时采集传输人员的皮电、脉搏、皮温和呼吸等生理信号数据；

所述人机环境测试云平台同步采集人员行为、生理信号和虚拟环境数据，并进行初步处理分析。

本发明的高处作业冒险行为模拟实验装置，利用相似模拟理论，可以实现高处作业环境的模拟，可以测试高处作业人员发生冒险行为时的生理指标变化情况，为减少高处作业冒险行为以及其导致事故的发生提供依据。

具体实施例：

包括平台模拟系统、环境模拟系统和数据采集系统。平台模拟系统主要实现实现高处作业施工平台的模拟。环境模拟系统主要可以实现高处作业环境的模拟。数据采集系统主要模拟高处作业人员发生冒险行为时各种参数的变化情况。

所述的平台模拟系统包括作业平台和电梯失重体验机，作业平台为用松木搭建的长4m、宽1m、高0.4m的浮空基座，浮空基座上横放4块长1.2m、宽1m的木板，木板与基座之间用螺钉连接，用于模拟高层建筑施工时的脚手板，木板边缘每隔20cm贴有防撞带，浮空基座底部放置有0.1m厚的减震垫；失重体验机包括镀锌方管、电控气动设备和控制系统，置于浮空基座的一侧，以运载作业人员到达作业平台，用于模拟运送施工人员到达一定作业高度的施工电梯。

所述的环境模拟系统包括包括体感模拟装置和影像模拟装置，主要模拟高处作业的温度、风速等环境条件，以及高层建筑施工作业时的冒险行为情境。

体感模拟是根据高空中的实际环境，利用自然风风扇调节风速为3m/s，并通过系统控制机柜调节温度和湿度等，营造一种真实的高处作业环境。影像模拟是根据高层建筑施工现场情况，模拟搭建外脚手架、脚手板、施工电梯和建筑物墙体等模型图，构建与实际施工场景大小相等的虚拟场景，在VR眼镜中内置视频源，以提供接近真实的高处作业冒险行为情境。高处作业冒险行为情境设置在虚拟场景中高层建筑物的外脚手架上，其中的脚手架未设置围挡防护栏杆，且作业层中间的一部分脚手板未满铺，在虚拟情境中，作业人员需要在无安全防护措施的情况下通过未满铺的脚手板行走至另一端，即人员在实际场景中模拟平台的一端行走至另一端，从而完成高处作业冒险行为。

所述的数据采集系统包括可穿戴耳夹传感器、可穿戴胸带传感器、可穿戴手腕传感器、可穿戴手指传感器和人机环境测试云平台等，将各类传感器佩戴在作业人员身体的相应部位，在对身体最小束缚限制的情况下，实现作业人员的皮电、脉搏、皮温和呼吸等生理信号数据的实时采集和传输。人机环境测试云平台与无线生理传感器相连接，同步采集眼动轨迹、人员行为和生理信号等数据，实现这些数据在同一软件界面呈现，并进行初步处理分析。

本发明的工作原理是：

当整个装置做好以后，开始进行实验。实验开始前，首先告诉作业人员需要完成的任务，对其进行关于高处作业、脚手架危害等方面内容的讲解，并观看由冒险行为导致高处坠落事故的视频，了解高处作业的风险和冒险行为可能导致的后果。作业人员佩戴生理信号传感器，测量其在平静状态下的基线生理指标，作为数据处理时的对照组，采集时间不少于3分钟。

作业人员佩戴VR头盔，进入虚拟环境。乘坐施工电梯到达指定作业层，即乘坐电梯失重体验机到达模拟搭建的平台，并开启自然风风扇，使风速达到3m/s，使其切身感受到自己置身于一定高度的高处施工平台。作业人员到达作业层后，沿虚拟情景中的脚手板向前行走，即在模拟的平台上向前行走，平台长度与虚拟环境中作业层的长度相等。虚拟环境中，作业层中间有一部分脚手板未满铺，且无水平防护栏杆，作业人员需要在未系安全带的情况下，通过未满铺的脚手板到达作业层的另一端，从而完成冒险行为。

在实验全过程中，人机环境测试云平台同步采集眼动轨迹、人员行为及其皮电、脉搏、皮温和呼吸等生理信号数据，并完成各类数据的初步处理分析。

实验结束后，将作业人员的无线生理传感器和虚拟现实头盔拆卸，保存试验数据，以作进一步统计和分析。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。