CN107660035B - 具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法及系统，包括：采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；根据工作信息和环境信息，获取针对每个工作者的最佳光环境参数；根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控；本发明可以根据作业者个体生理疲劳周期特征反馈，通过调节光环境指标，使其适应于轮班、作息排程模式，构建适宜个体生理特征的、广泛适用于各种轮班及非轮班作业的工作场所健康光环境模式，有益于缓解疲劳，提高工作效率，改善睡眠。
Description
技术领域
本发明涉及光学及自动控制领域，尤其涉及一种具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法及系统。
背景技术
研究表明，工作4小时休息16分钟能使视觉恢复到工作前水平，视觉疲劳得到舒缓。Misawa，Floro和Parimal等人发现VDT数据输入作业效率在45至60分钟后达到最低，至少应每工作60分钟休息10分钟，目前，针对工作疲劳周期的差异化研究通常通过生物指标检测进行疲劳检验，根据工人的疲劳程度不同为其安排不同的休息时间，但是，影响工人工作效率和身心健康的因素很多，工作场所的光环境就是其中之一。
光敏度是既往的主客反应综合而成的耐受光能力综合指标。光暴露后人体反应存在差异，此个体化差异与其基因条件、成长经历等主客因素相关，造成个体对光照的视觉效应、非视觉效应、皮肤、心理等方面的耐受力呈现差异，即使对于健康人群，个体对光照的敏感程度仍有区别，表现为同条件下曝光后个体节律出现差异。自然光暴露后的光生理反应类型较复杂，涉及到视觉系统、非视觉系统、皮肤、内分泌系统等。实验研究发现，人工光源会诱发特别敏感体质人群的免疫性疾病。在实际生活中，光敏性人群在日常行为、生活方式、就业状况等方面与非敏感性人群相比，呈现出消极倾向。
由于工人个体的疲劳变化呈现出多样性，因此，生理疲劳与心理疲劳呈现一定差异，心理疲劳受个体情绪、工作时间的显著影响，生理疲劳变化较稳定，个体间呈现一定程度趋同性，心理与生理反应存在一定程度交互影响，目前，我国还没有专门针对工作场所的光环境的调控方法，因此，需要一种具有生理节律-社会工作周期适应性的新的工作空间健康照明调控新模式，能够综合考虑群体不同周期的节律变化，以及个体生理/心理差异，提高工人的工作效率，同时，保证工人的身心健康。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法及系统，以解决上述技术问题。
本发明提供的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，包括：
采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；
根据工作信息和环境信息，获取针对每个工作者的最佳光环境参数；
根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控。
进一步，所述光环境参数至少包括色温、光谱、照度、眩光控制、对比度和光分布方式中一种或几种的组合。
进一步，建立健康光环境数据模型，根据采集的工作信息和环境信息，通过健康光环境数据模型获取适宜工作者的工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点，根据所述工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点获取相应的光环境参数。
进一步，对工作场所的光环境进行调控后，持续采集工作者的个体参数信息，并将其作为反馈信息输入至健康光环境数据模型，获取工作者的生理和心理的疲劳周期。
进一步，根据工作者的生理和心理的疲劳周期，对工作场所的光环境进行调控和/或调整工作者的作息排程信息，使工作者的生理和心理的疲劳周期趋于其对应的作息排程信息。
进一步，所述工作场所的光环境包括单一光环境和多重光环境，所述多重光环境至少包括工作面任务光环境和休息室光环境；
对于单一光环境，根据最佳光环境参数和作息排程信息对不同时间节点的单一光环境进行调控；
对于多重光环境，根据最佳光环境参数分别对工作面任务光环境和休息室光环境进行调控；
预先设置疲劳阈值，根据采集的个体参数信息与疲劳阈值进行对比，获取工作面任务光环境的需求序列，根据所述需求序列选择每个时间段对应的光环境参数，对工作面任务光环境进行调控。
进一步，所述休息室光环境包括单人环境和多人环境；
针对单人环境，根据个体参数信息进行调节；
针对多人环境，划分为多个不同的光环境区域，使不同的工作者选择对应的光环境区域。
进一步，所述环境信息包括光环境信息和其他环境信息，所述其他环境信息至少包括天气参数、气候参数、温度参数、湿度参数、空气质量参数和噪声参数中的一种或几种的组合。
本发明还提供一种具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控系统，包括：
数据采集单元，用于采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；
健康光环境中心，与数据采集单元连接用于根据工作信息和环境信息，获取针对每个工作者的最佳光环境参数；
光环境调控单元，与健康光环境中心连接用于根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法。
本发明的有益效果：本发明中的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法及系统，可以根据作业者个体生理疲劳周期特征反馈，通过调节光环境指标，使其适应于轮班、作息排程模式，本发明根据作业者个体的工作疲劳周期制定轮班工作排程，在工作区段内选择健康光环境施加光刺激的时机；根据作业者个体经历光照历史制定光刺激强度、曝光剂量范围；根据作业者工作日曝光剂量纪录、睡眠质量制定适宜的光刺激剂量，筛选出最适宜的刺激光谱与时长，构建适宜个体生理特征的、广泛适用于各种轮班及非轮班作业的工作场所健康光环境模式，有益于缓解疲劳，提高工作效率，改善睡眠。
附图说明
图1是本发明的实施例中的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法的基本流程示意图。
图2是本发明的实施例中的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控系统的结构示意图。
图3是本发明的实施例中的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法的具体工作示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例中的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，包括：
采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；
根据工作信息和环境信息，获取针对每个工作者的最佳光环境参数；
根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控。
在本实施例中，光环境参数至少包括色温、光谱、照度、眩光控制、对比度和光分布方式中一种或几种的组合，环境信息包括光环境信息和其他环境信息，其他环境信息至少包括天气参数、气候参数、温度参数、湿度参数、空气质量参数和噪声参数中的一种或几种的组合。本实施例以工厂作为工作场所进行说明，针对工厂的轮班轮休的普遍工作方式，如图3所示，在本实施例中可以通过输入轮班模式与工作休息时间排程、季节、工作日、作息时间，监测睡眠周期与睡眠质量，鉴定作业者个体生理心理状态对轮班系统的适应度。数据采集方法可以采用人工输入与仪器监测，进行采集；通过计算该个体睡眠类型，判定个体体质在此模式轮班下作息与生理节律的契合度，若作息/节律契合程度过小，则提出对该作业者个体的轮班排程调整建议。疲劳测试可以采用主客综合测试法，通过个体生理/心理参数采集来进行。主观测试须整合医学量表如多维疲劳量表(MF I-20)，眼表疾病指数量表(OSDI)，嗜睡量表(ESS，KSS)等，并进行体温、实时心率测试；工作前后进行视力、视觉对比敏感度、等检测；观察主客测试中视觉、脑力、骨骼肌、心理三种工作疲劳发生时间、积累程度是否同步。本实施例中的个体生理参数采集系统包括体检、穿戴设备、生理检测仪和问卷调查等多种形式。可对工作场所的作业者视觉参数如视力、视野、黄斑色素进行半个工作日日为周期(早晨、中午、傍晚三个时间点)的采集，方法为问卷调查与瞳孔监测设备，光照历史的日曝光量采集周期为一个工作日，采集方法为穿戴设备实时监测。在工作时段内，其他生理参数如心率、血压、体温可利用家用医疗级穿戴设备，在工作时段内进行实时采集；休息时段内使用家用医疗级智能睡眠仪，每日1次采集作业者睡眠结构、睡眠质量。心理参数采集系统对工作场所的作业者的心理疲劳程度、情绪、感觉等信息进行采集。如，困倦程度每小时采集1次，机体疲劳程度每2.5小时。工作绩效采集系统可借助企业绩效监测系统对生产速率、错误检出率进行以周期性采集(如每2h采集一次)。通过比较实时生理数据与生理疲劳阈值、实时心理状况与心理疲劳阈值、实际工作绩效与绩效判定等级，得到生理疲劳度、心理疲劳度以及绩效等级，健康光环境中心根据生理/心理/工作绩效综合参数筛选出任务光环境、光刺激时间与时长，本领域技术人员应该可以知晓，本实施例中的工作场所不仅指包括工厂，还可以广泛应用于其他工作场所，例如医院、车站、企事业单位、写字楼、学校等，其他任何需要对工作者或学习人员进行光环境调控的办公及学习场所均可以采用本实施例中的方案。
在本实施例中，建立健康光环境数据模型，根据采集的工作信息和环境信息，通过健康光环境数据模型获取适宜工作者的工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点，根据工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点获取相应的光环境参数，本实施例通过健康光环境数据模型对工作场所人工光环境进行处理和分析，将实时状态下作业者生理/心理疲劳，以及实时光环境中的光谱成分、照度分布等数据实时反馈(例如以0.5h为采集周期)；其他环境参数采集系统可对环境中的温度、湿度以及噪音等数据反馈。在本实施例中，通过在装配车间进行疲劳周期与曝光刺激的现场实验发现，晨间与午间两个时间点存在刺激需求。曝光刺激的下，女性主观反应存在滞后性，但能工作时段内的主观疲劳度有所改善；生理指标的反应较为及时，但对其后工作时段内的生理状态影响不显著。生理与心理对曝光刺激的响应波段、响应时间均存在差异。晨间高强度曝光对工人夜间睡眠质量有积极影响的趋势，曝光时间提示情绪舒适度、主观疲劳改善受到色温影响，主观反应对色温的敏感度受到刺激时段、光强的影响，客观反应对光强的敏感度受到刺激时段的影响，曝光主客反应呈现出较明显的时刻依赖效应，因此，本实施例通过健康光环境中心计算出个体适宜的工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点、时长，由此推算出最合适的工作空间/休息室光环境参数，如色温、光谱、照度/亮度、眩光控制、对比度、光分布方式及数据等，输出到光环境参数输出系统。工作空间与休息室在每个班次中对应的时间模块不同，不同时间/空间内施加光刺激模式由作业者个体疲劳周期、睡眠结构与作息排程的契合度、个体光照历史判定。
在本实施例中，工作场所的光环境包括单一光环境和多重光环境，多重光环境至少包括工作面任务光环境和休息室光环境；对于单一光环境，根据最佳光环境参数和作息排程信息对不同时间节点的单一光环境进行调控；对于多重光环境，根据最佳光环境参数分别对工作面任务光环境和休息室光环境进行调控；预先设置疲劳阈值，根据采集的个体参数信息与疲劳阈值进行对比，获取工作面任务光环境的需求序列，根据所述需求序列选择每个时间段对应的光环境参数，对工作面任务光环境进行调控。本实施例中的单一光环境是只工作和休息处于同一区域的光环境，这种情况十分普遍，例如一些企事业单位、公司、学校教师等，针对这种单一光环境，本实施例通过结合作息排程信息，根据时间节点来调控光环境，可以使工作和学习人员实现原位休息，提高工作效率。
针对多重光环境，根据光环境地点的不同，输出目标为两组光环境：工作面任务光环境和休息室光环境，针对工作面任务光环境：主要输出以消除疲劳和提升警觉度为导向的健康光环境参数。光环境中心比较在任务目标所确定的工作过程中，个体生理/心理参数与疲劳阈值的关系，分析判定导致疲劳的关键因素，决定此刻光环境的需求的主次序列，通过需求序列筛选出相应时间点的适宜任务光环境模式。如，对于某些个体，在疲劳程度较低情况下，较低照度环境能给以个体镇定作用，疲劳逐渐消除；对于某些个体，工作疲劳显著时，较高照度环境能使其快速提升警觉度。每个班次版块内的时间模块划分为上半场、下半场两部分，以每小时为周期进行调节，基本模式为9种，工作面照度分级：低照度300～500Lx，中照度500～1000Lx，高照度1000～2000Lx，色温等级：低色温3300～4300K，中色温4300～5300K，高色温5300～6300K。
针对休息室光环境，主要输出以改善睡眠质量、消除疲劳、改善情绪为导向选择光环境参数。考虑到高强度光刺激或按暴露对视觉作业产生影响，曝光刺激在休息室中进行。根据昼夜光生物效应，特定时间(timing)与剂量(light dose)的光暴露能调节激素分泌时间与剂量，达到调节睡眠、提升警觉度的作用。如，对夜班作业者在夜间上工前施加高强度光刺激，使作业者警觉度提升，身心调整至工作状态；昼间下班休息时佩戴墨镜控制曝光量能改善其睡眠质量，提升夜间工作警觉度；工休时休息室光环境转为低色温光源为主的休憩模式，使作业者情绪调整至舒缓、镇定的状态。对白班作业者，清晨上班前施加高强度光刺激，提升晨间工作警觉度；傍晚下班前施加高强度光刺激，改善其夜间睡眠质量。每个班次版块划分为上工前(0.5h)、休憩(1h)、工休(10min)、下工后(0.5h)，基本模式为10种，地面照度分级：低照度100～500Lx，中照度：500～1000Lx，高照度：1000Lx-3000Lx；色温等级：低色温3300～4300K，中色温4300～5300K，高色温5300～6300K；暗暴露，照度＜10Lx。休息室分为多人式与单人式，单人休息室空间光环境按照个体生理心理参数选择合适光刺激。多人式休息室可采用“整体色温分区、局部照度补足”的方式，根据光刺激的高/中/低色温分段为空间分区，优选地，为帮助个体作业者识别其对应合适休息区域，可以通过休息室布局方式应与手机APP联通，方便作业者定位自己的合适休息位置。在本实施例中，可以通过控制光源功率输出，光环境感应器识别空间内照度、色温、眩光情况、对比度、光分布等，光谱仪探测光源光谱、配光形态。
如图2所示，在本实施例中，具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控系统，包括：
数据采集单元，用于采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；
健康光环境中心，与数据采集单元连接用于建立健康光环境数据模型，并根据工作信息和环境信息，通过健康光环境数据模型获取针对每个工作者的最佳光环境参数；
光环境调控单元，与健康光环境中心连接用于根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控。
在本实施例中，健康光环境中心可以采用与服务器，数据采集单元包括多种传感器、检测仪器的组合，用于采集不同的参数，光环境调控单元为光环境参数的输出单元，可以根据健康光环境中心输出的参数和控制指令，进行相应的调控。在本实施例中，在健康光环境初次调控后，数据采集单元继续采集被工作者的视觉及其他生理参数、心理参数以及工作绩效，探测健康光环境下作业者疲劳消除程度/休息时间段内的作业者疲劳消除程度效率，以及当日睡眠质量与睡眠结构变化情况。健康光环境中心接受数据后综合处理，对比恒定工作光环境下作业者生理心理综合指标，鉴定调试光环境对作业者生理/心理影响是否积极、有效。若影响积极且显著，此类光环境参数存储为健康光环境数据中心的一种相应光环境参数，若作业者人体综合影响不积极或不显著，光环境数据中心将继续筛选目标光环境，直至筛选出适应个体生理/心理/环境条件光环境参数。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本实施例中的任一项方法。本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于，包括：
采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；
根据工作信息和环境信息，获取针对每个工作者的最佳光环境参数；
根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控；
建立健康光环境数据模型，根据采集的工作信息和环境信息，通过健康光环境数据模型获取适宜工作者的工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点，根据所述工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点获取相应的光环境参数；通过计算个体睡眠类型，判定个体体质作息与生理节律的契合度，若作息/节律契合程度过小，则提出对作业者个体的轮班排程调整建议；通过健康光环境中心计算出个体适宜的工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点、时长，由此推算出最合适的工作空间/休息室光环境参数。
2.根据权利要求1所述的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于：所述光环境参数至少包括色温、光谱、照度、眩光控制、对比度和光分布方式中一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于：对工作场所的光环境进行调控后，持续采集工作者的个体参数信息，并将其作为反馈信息输入至健康光环境数据模型，获取工作者的生理和心理的疲劳周期。
4.根据权利要求3所述的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于：根据工作者的生理和心理的疲劳周期，对工作场所的光环境进行调控和/或调整工作者的作息排程信息，使工作者的生理和心理的疲劳周期趋于其对应的作息排程信息。
5.根据权利要求4所述的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于：所述工作场所的光环境包括单一光环境和多重光环境，所述多重光环境至少包括工作面任务光环境和休息室光环境；
对于单一光环境，根据最佳光环境参数和作息排程信息对不同时间节点的单一光环境进行调控；
对于多重光环境，根据最佳光环境参数分别对工作面任务光环境和休息室光环境进行调控；
预先设置疲劳阈值，根据采集的个体参数信息与疲劳阈值进行对比，获取工作面任务光环境的需求序列，根据所述需求序列选择每个时间段对应的光环境参数，对工作面任务光环境进行调控。
6.根据权利要求5所述的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于：所述休息室光环境包括单人环境和多人环境；
针对单人环境，根据个体参数信息进行调节；
针对多人环境，划分为多个不同的光环境区域，使不同的工作者选择对应的光环境区域。
7.根据权利要求1-6任一所述的具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控方法，其特征在于：所述环境信息包括光环境信息和其他环境信息，所述其他环境信息至少包括天气参数、气候参数、温度参数、湿度参数、空气质量参数和噪声参数中的一种或几种的组合。
8.一种具有轮班适应性的工作场所健康光环境调控系统，其特征在于，包括：
数据采集单元，用于采集工作信息和环境信息，所述工作信息包括工作者的作息排程信息和个体参数信息，所述个体参数信息包括生理参数、心理参数和工作绩效参数；
健康光环境中心，与数据采集单元连接用于根据工作信息和环境信息，获取针对每个工作者的最佳光环境参数；
光环境调控单元，与健康光环境中心连接用于根据所述最佳光环境参数对工作场所的光环境进行调控；
通过计算个体睡眠类型，判定个体体质作息与生理节律的契合度，若作息/节律契合程度过小，则提出对作业者个体的轮班排程调整建议；通过健康光环境中心计算出个体适宜的工作时间段内的光照曝光剂量与光刺激改变的时间节点、时长，由此推算出最合适的工作空间/休息室光环境参数。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法。
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