CN110090030A - 一种人体躲避能力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人体躲避能力测试装置，包括显示屏，计算机，数据采集器，红外激光对射传感器，红外激光对射传感器与数据采集器连接，数据采集器与计算机相连接，计算机与显示屏相连接。本发明的一种人体躲避能力测试装置，可以测试人体对危险的躲避反应能力。为安全事故的研究，提供了一个可量化的参数。为安全管理的优化，提供了依据。

Description

一种人体躲避能力测试装置

技术领域

本发明属于安全技术领域，更加具体地说，涉及一种人体躲避能力测试装置。

背景技术

在各类工作场所中，躲避危险动作(简称躲险动作)十分普遍。矿井中，顶板掉落人员来不及躲避，而造成的事故占全部事故的43％。建筑施工中，工人往往会遇到洞口、废弃钢筋、钉子等，工人躲避不及，容易引发坠落、绊倒、扎脚等意外事故。军事中，军人需要通过躲避动作来逃开武器的伤害。所以躲险动作对安全事故有着重要的意义。躲险动作在心理学被称为感知-动作，人体先通过感官感知危险，通过大脑处理，从而做出判断，然后控制躯体进行运动，为一种复杂反应。在工效学中，躲险动作同样也是一类重要的动作，在设计仪器装置，布置工作场所时都需要考虑到其影响。躲险动作对工效学，事故安全都具有明显的研究意义，但目前尚未有一种装置可以用来测试人体躲避能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种人体躲避能力测试装置，通过发出模拟危险信号，以测试人体躲避危险能力。

本发明的技术方案通过下述技术方案予以实现：

一种人体躲避能力测试装置，包括显示器、计算机、数据采集器、红外激光对射传感器发射端、红外激光对射传感器接收端、测试区域、第一安装台座和第二安装台座，其中：显示器与计算机相连，计算机与数据采集器相连，数据采集器与红外激光对射传感器接收端相连，红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端平行成对等高设置且每一对的红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端对准测试区域中三块子区域的中心线和边缘线；

红外激光对射传感器发射端设置在第一安装台座8上，高度为1—1.5m；红外激光对射传感器接收端设置在第二安装台座的第一凸台9-1上，第一凸台高度为1—1.5m；显示器、计算机和数据采集器设置在第二安装台座的第二凸台9-2上，第二凸台9-2高于第一凸台9-1。

在上述技术方案中，显示器与人机交互界面屏相连。

在上述技术方案中，第一安装台座高度为1.2—1.5m。

在上述技术方案中，第一凸台高度为1.2—1.5m，与第一安装台座高度相等，两者等高。

在上述技术方案中，第二凸台高度根据人体平均身高进行设置。

在上述技术方案中，测试区域为1块1m*1.65m的区域，分为3块1m*0.55m子区域，人机交互界面屏中的3块矩形分别对应着3块子区域，通过随机出现矩形的颜色来模拟子区域危险。测试人员通过对颜色的判断，来分辨危险区域或者安全区域，从而做出对应的移动。测试人员的位置信息由图中距地面1.2米处的7组激光对射传感器得到。

在上述技术方案中，显示器(或者人机交互界面屏)，用来显示危险和躲避测试的结果，并录入用户信息。

在上述技术方案中，红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端，用来检测测试人员位置，其成对并行等高安装，根据被阻挡情况输出高低电平信号至数据采集器，激光对射传感器采用NPN常开型，若测试人员阻挡了激光，其传感器会输出高平电压至数据采集器的输入端，否则输出低平电压。

在上述技术方案中，数据采集器用来接收每对红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端传输的高低电平信号，将其进行编码，整合转换为计算机通用的高低电平信号，通过通讯协议将采集到的信号传递至计算机中数据库。

在上述技术方案中，计算机，用来输出信号至显示屏，收集数据采集器的信号，并处理、保存数据，包括：数据库，用于记录测试人员信息，用于记录数据采集器传输的信息，用于记录传输给显示器危险信号，用于储存数据处理模块的分析结果，用于储存全部危险信号；危险信号随机模块，随机抽取数据库内的危险信号和随机时间，并按照随机时间，将危险信号输出至显示器；数据处理模块，根据危险信号信息以及数据采集器信号信息，判断测试人员反应是否正确；数据输出模块，用于将数据库内的信息输出至显示器。

躲避能力测试方法。初始时，测试人员输入人员信息，然后站立在中间区域，此时显示器与人机交互界面屏中块矩形区域为黑色(停止色)。接着由计算机中信号随机模块给出3块矩形区域颜色：红色(危险区域)或者绿色(安全区域)，此时危险信号开始。在持续一段时间后(即信号时间)，危险信号结束，显示器与人机交互界面屏中3块矩形区域变成黄色(移动色)，测试人员开始移动。当3块矩形区域全部从黄色(移动色)变为黑色(停止色)时，人员停止移动，此时激光对射传感器记录人员位置。最后由计算机中信号随机模块给出随机时间(即停留时间)，在一段随机时间后，再次出现危险信号。循环上述过程共计50次，至此整个躲避能力测试完成。整个过程中其反应时间设置为1秒，随机时间设置为0.5秒-1.5秒，信号时间设置为0.2—0.5秒。

错误的判定方式，将阻挡危险区域中心激光的情况记为感知错误，表明测试人员完全没有反应，对危险信号的感知出现了错误或者忽略；将仅仅阻挡危险区域边缘激光的情况记为控制错误，表明测试人员能够正确识别危险信号，但对其移动的控制能力有所下降，阻挡了边缘激光；人体未阻挡危险区域中的任何一个激光对射传感器，完全处于安全区域，才被视为正确。

本发明的一种人体躲避能力测试装置，可以测试人体对危险的躲避反应能力。为安全事故的研究，提供了一个可量化的参数。为安全管理的优化，提供了依据。

附图说明

图1是本发明中躲避能力测试过程示意图。

图2是本发明中数据系统的信息传输与加工框架示意图。

图3是本发明中人体躲避能力测试装置示意图。

图4是本发明使用的错误判断图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如附图所示，一种人体躲避能力测试装置，包括显示器1、计算机3、数据采集器2、红外激光对射传感器发射端4、红外激光对射传感器接收端5、测试区域6、第一安装台座8和第二安装台座9，其中：

显示器与计算机相连，计算机与数据采集器相连，数据采集器与红外激光对射传感器接收端相连，红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端平行成对等高设置且每一对的红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端对准测试区域中三块子区域的中心线和边缘线。红外激光对射传感器发射端设置在第一安装台座8上，高度为1—1.5m；红外激光对射传感器接收端设置在第二安装台座的第一凸台9-1上，第一凸台高度为1—1.5m。

实施例2

优选的，显示器与人机交互界面屏相连。

优选的，第一安装台座高度为1.2—1.5m。

优选的，第一凸台高度为1.2—1.5m。

优选的，显示器、计算机和数据采集器设置在第二安装台座的第二凸台9-2上，第二凸台9-2高于第一凸台9-1，根据人体平均身高进行设置。

实施例3

在进行使用时，数据采集器接受激光对射传感器传输的高低电平信号，将其转换为计算机通用的高低电平信号，并与计算机进行通讯；激光对射传感器采用NPN常开型，若测试人员阻挡了激光，其传感器会输出高平电压至数据采集器的输入端，否则输出低平电压；计算机用来发出、读写、处理、输出数据，并可存贮测试数据库。

本装置设计了1块1m*1.65m的测试区域(6)，其分为3块1m*0.55m子区域。人机交互界面屏中的3块矩形分别对应着3块子区域，通过随机出现矩形的颜色来模拟子区域危险。测试人员通过对颜色的判断，来分辨危险区域或者安全区域，从而做出对应的移动。测试人员的位置信息由图中距地面1.2米处的7组激光对射传感器得到。

躲避能力测试过程如图1所示。初始时，测试人员输入人员信息，然后站立在中间区域，此时显示器与人机交互界面屏中块矩形区域为黑色(停止色)。接着由计算机中信号随机模块给出3块矩形区域颜色：红色(危险区域)或者绿色(安全区域)，此时危险信号开始。在持续一段时间后(即信号时间)，危险信号结束，显示器与人机交互界面屏中3块矩形区域变成黄色(移动色)，测试人员开始移动。当3块矩形区域全部从黄色(移动色)变为黑色(停止色)时，人员停止移动，此时激光对射传感器记录人员位置。最后由计算机中信号随机模块给出随机时间(即停留时间)，在一段随机时间后，再次出现危险信号。循环上述过程共计50次，至此整个躲避能力测试完成。整个过程中其反应时间设置为1秒，随机时间设置为0.5秒-1.5秒，信号时间设置为0.2—0.5秒。

错误的判定如图4所示。一旦某一区域为红色，则被标定为危险区域，测试人员应通过移动完全避开其区域，任何部位处于区域内都被检测为失误。(a)，(b)，(c)均显示的为相邻的两块区域，其中左边均为危险区域，右边均为安全区域，空心矩形代表为人体的位置。L1-L5是激光对射传感器，安装在区域的中心位置或者边缘位置。(a)中，测试人员阻挡了L2、L3，表明身体大部分处于危险区域，属于失误。(b)中，测试人员阻挡了L3，虽身体只有一部分处于危险区域，但仍属于失误。只有(c)中，人体未阻挡危险区域中的任何一个激光对射传感器，完全处于安全区域，才被视为正确。计算机中数据处理模块通过判断，将阻挡危险区域中心激光的情况记为感知错误。表明测试人员完全没有反应，对危险信号的感知出现了错误或者忽略。同时将仅仅阻挡危险区域边缘激光的情况记为控制错误，表明测试人员能够正确识别危险信号，但对其移动的控制能力有所下降，阻挡了边缘激光。

数据系统的传输处理过程如图2所示：首先数据库通过人机界面读取测试人员信息，并保存下来。接着由信号随机模块随机抽取数据库中的危险信号和随机时间，根据随机时间发送给显示屏使其产生危险信号，同时将危险信号的抽取信息保存至数据库。测试时间后，7对并行激光对射传感器接收端将高低电平传输给数据采集器，并由数据采集器将数据加工成位置信息发送给数据库。然后，数据库将位置信息和危险信号抽取信息发送给数据处理模块，其通过固定算法对测试人员错误进行判断，根据判断结果对错误数进行累加，并将错误信息返还给数据库。最后，当测试结束后，数据输出模块向数据库提取错误信息，并传输至人机界面上，显示测试结果。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种人体躲避能力测试装置，其特征在于，包括显示器、计算机、数据采集器、红外激光对射传感器发射端、红外激光对射传感器接收端、测试区域、第一安装台座和第二安装台座，其中：显示器与计算机相连，计算机与数据采集器相连，数据采集器与红外激光对射传感器接收端相连，红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端平行成对等高设置且每一对的红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端对准测试区域中三块子区域的中心线和边缘线；红外激光对射传感器发射端设置在第一安装台座上，高度为1—1.5m；红外激光对射传感器接收端设置在第二安装台座的第一凸台上，第一凸台高度为1—1.5m；显示器、计算机和数据采集器设置在第二安装台座的第二凸台上，第二凸台高于第一凸台；

显示器，用来显示危险和躲避测试的结果，并录入用户信息；红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端，用来检测测试人员位置，其成对并行等高安装，根据被阻挡情况输出高低电平信号至数据采集器；数据采集器用来接收每对红外激光对射传感器发射端和红外激光对射传感器接收端传输的高低电平信号，将其进行编码，整合转换为计算机通用的高低电平信号，通过通讯协议将采集到的信号传递至计算机中数据库；计算机，用来输出信号至显示屏，收集数据采集器的信号，并处理、保存数据，包括：数据库，用于记录测试人员信息，用于记录数据采集器传输的信息，用于记录传输给显示器危险信号，用于储存数据处理模块的分析结果，用于储存全部危险信号；危险信号随机模块，随机抽取数据库内的危险信号和随机时间，并按照随机时间，将危险信号输出至显示器；数据处理模块，根据危险信号信息以及数据采集器信号信息，判断测试人员反应是否正确；数据输出模块，用于将数据库内的信息输出至显示器。

2.根据权利要求1所述的一种人体躲避能力测试装置，其特征在于，显示器与人机交互界面屏相连。

3.根据权利要求1所述的一种人体躲避能力测试装置，其特征在于，第一安装台座高度为1.2—1.5m；第一凸台高度为1.2—1.5m，两者等高。

4.根据权利要求1所述的一种人体躲避能力测试装置，其特征在于，第二凸台高度根据人体平均身高进行设置。

5.根据权利要求1所述的一种人体躲避能力测试装置，其特征在于，测试区域为1块1m*1.65m的区域，分为3块1m*0.55m子区域，人机交互界面屏中的3块矩形分别对应着3块子区域，通过随机出现矩形的颜色来模拟子区域危险；测试人员通过对颜色的判断，来分辨危险区域或者安全区域，从而做出对应的移动。

6.根据权利要求1所述的一种人体躲避能力测试装置，其特征在于，激光对射传感器采用NPN常开型，若测试人员阻挡了激光，其传感器会输出高平电压至数据采集器的输入端，否则输出低平电压。

7.利用如权利要求1所述的人体躲避能力测试装置进行躲避能力测试方法，其特征在于，初始时，测试人员输入人员信息，然后站立在中间区域，此时显示器与人机交互界面屏中块矩形区域为停止颜色，接着由计算机中信号随机模块给出3块矩形区域颜色：危险区域或者安全区域，此时危险信号开始；在持续一段时间后(即信号时间)，危险信号结束，显示器与人机交互界面屏中3块矩形区域变成移动颜色，测试人员开始移动；当3块矩形区域全部从移动颜色变为停止颜色时，人员停止移动，此时激光对射传感器记录人员位置；最后由计算机中信号随机模块给出随机时间(即停留时间)，在一段随机时间后，再次出现危险信号；循环上述过程，至此整个躲避能力测试完成。

8.根据权利要求7所述的躲避能力测试方法，其特征在于，停止颜色为黑色，危险区域为红色，安全区域为绿色，移动颜色为黄色。

9.根据权利要求7所述的躲避能力测试方法，其特征在于，循环50—60次，至此整个躲避能力测试完成；整个过程中其反应时间设置为1秒，随机时间设置为0.5秒-1.5秒，信号时间设置为0.2—0.5秒。

10.根据权利要求7所述的躲避能力测试方法，其特征在于，将阻挡危险区域中心激光的情况记为感知错误，表明测试人员完全没有反应，对危险信号的感知出现了错误或者忽略；将仅仅阻挡危险区域边缘激光的情况记为控制错误，表明测试人员能够正确识别危险信号，但对其移动的控制能力有所下降，阻挡了边缘激光；人体未阻挡危险区域中的任何一个激光对射传感器，完全处于安全区域，才被视为正确。