學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)中的人機(jī)工程學(xué)

王春雪

（首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué) 安全與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100070）

0 引言

隨著我國科技的高速發(fā)展，學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)在各大高校中被廣泛應(yīng)用，以達(dá)到減少安全隱患，提升管理水平的目的[1]。 但在實際使用過程中，學(xué)生對公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的滿意程度卻有待提高。本文基于這個問題，對學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析其在設(shè)計上存在的缺點，并根據(jù)人機(jī)工程原理對其人性化設(shè)計提出一些改進(jìn)建議， 希望對學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的設(shè)計使用有所幫助。

1 學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)

1.1 學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的尺寸

筆者對多所北京地區(qū)高校掌紋識別門禁系統(tǒng)硬件設(shè)施進(jìn)行測量， 得到門禁系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)尺寸為： 門禁通道高116.5cm，門禁通道出入口寬度56.8cm，緊急出口寬度83.1cm，每個通道間的間隔厚度29.6cm， 門禁通道閘翼距地高度50.5cm，門禁系統(tǒng)出入口通道長度143.5cm。

1.2 學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)使用流程

學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)主要包括三個模塊[2]，系統(tǒng)模塊與硬件設(shè)施決定了學(xué)生進(jìn)出門禁系統(tǒng)的流程的不同。（1）進(jìn)入學(xué)生公寓時掌紋識別門禁系統(tǒng)的使用流程為：輸入學(xué)號、掌紋識別、擋板打開、通過通道和擋板關(guān)閉。（2）離開學(xué)生公寓時掌紋識別門禁系統(tǒng)的使用流程為：學(xué)生卡識別、擋板打開、通過通道和擋板關(guān)閉。

1.3 學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)使用人群的特點

高校學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的使用人群主要為在校住宿的?？啤⒈究?、研究生學(xué)生，年齡范圍大致在18-25 周歲。學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)在設(shè)計時，產(chǎn)品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合是重要的參考因素[3]。筆者將學(xué)生公寓中學(xué)生的水平臀寬設(shè)置為34.4cm，學(xué)生的手功能高設(shè)置為80.75cm，學(xué)生公寓內(nèi)男生平均運(yùn)動速度設(shè)置為1.35m/s、女生平均運(yùn)動速度設(shè)置為0.98m/s[4]。

2 存在問題與分析

2.1 問卷調(diào)查分析

筆者針對高校學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的使用情況，選取幾個針對性問題， 面向在校學(xué)生采用實地派發(fā)的形式進(jìn)行問卷調(diào)查。 隨機(jī)抽樣人數(shù)200 人，有效問卷192 份，其中男89 人，女103 人，實際有效率為96%，符合預(yù)計期望值。

分析問卷調(diào)查結(jié)果，42.2%的學(xué)生在使用學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)時感到不舒適，62.5%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)寬度設(shè)置不合理。 被門禁通道閘翼夾住、手拎暖瓶過門禁通道行動困難、上下課高峰時段需排隊等待進(jìn)出公寓、擔(dān)心門禁系統(tǒng)會影響緊急疏散效果等情況均對學(xué)生造成一定的困擾。

2.2 學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)問題分析

針對實際使用中出現(xiàn)的上述問題，筆者應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理、Pathfinder 計算機(jī)仿真技術(shù)， 對學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的問題進(jìn)行分析。

2.2.1 門禁通道閘翼夾人

學(xué)生公寓門禁系統(tǒng)的掌型儀的識別時間普遍少于1s，感應(yīng)門禁閘翼的反應(yīng)時間約為0.45s。 有的學(xué)生自身反映速度較慢或當(dāng)時的注意力沒有全部集中在通過門禁系統(tǒng)上， 導(dǎo)致部分肢體沒有在門禁通道閘翼動作時間內(nèi)離開通道閘翼區(qū)域， 而被門禁系統(tǒng)閘翼夾住腿部。

2.2.2 手拎暖瓶過門禁通道行動困難

學(xué)生公寓門禁系統(tǒng)通道閘翼設(shè)置在距離地面50.5cm-96.5cm 處，學(xué)生的手功能高為80.75cm，學(xué)生手拎暖瓶進(jìn)出公寓時，門禁通道閘翼的活動區(qū)域剛好在手功能高的區(qū)域內(nèi)（即在學(xué)生手拎暖瓶的活動范圍內(nèi)）。筆者對高校學(xué)生公寓內(nèi)的暖瓶進(jìn)行隨機(jī)抽樣測量， 實際測量結(jié)果為學(xué)生使用暖瓶的平均周長為48.0cm，直徑為15.3cm。即學(xué)生單手拎一個暖瓶通過學(xué)生公寓門禁系統(tǒng)通道時需要的寬度為49.69cm，另考慮到學(xué)生冬季穿著服裝厚度這一因素，學(xué)生出入所需寬度約為56.5cm。北京地區(qū)高校學(xué)生宿舍掌紋識別門禁系統(tǒng)的出入口通道寬度被設(shè)置為56.8cm，對于冬季手拎暖瓶出入學(xué)生公寓的學(xué)生來說，通道寬度僅僅滿足基本通過要求。

2.2.3 上下課高峰時段需排隊等待進(jìn)出公寓

學(xué)生公寓的掌紋識別門禁系統(tǒng)被設(shè)計為雙向流通，即一個門禁通道同時具備出入兩項功能。 學(xué)生出入學(xué)生公寓所需的流程并不同，導(dǎo)致學(xué)生出入公寓所用時間不同。筆者在非上下課高峰時段對學(xué)生進(jìn)出公寓所用時間進(jìn)行抽樣測量， 樣本量為100人。測量結(jié)果顯示，學(xué)生通過公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)進(jìn)入學(xué)生公寓平均用時4.4s， 學(xué)生通過公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)走出學(xué)生公寓平均用時1.7s。 上下課高峰時段，由于門禁系統(tǒng)可以雙向流通出行，進(jìn)入和走出學(xué)生公寓的學(xué)生使用同一個門禁通道出入口，使在學(xué)生上下課高峰時段需排隊等待進(jìn)出公寓。

2.2.4 學(xué)生擔(dān)心門禁系統(tǒng)會影響緊急疏散效果

筆者根據(jù)高校學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的尺寸及公寓內(nèi)學(xué)生的運(yùn)動速度，利用計算機(jī)模擬仿真軟件Pathfinder 進(jìn)行疏散模擬。通過不同的仿真模型設(shè)置，研究學(xué)生公寓門禁系統(tǒng)的設(shè)置是否會影響公寓內(nèi)學(xué)生緊急疏散的效果。 以首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)賽歐學(xué)生公寓為實例進(jìn)行1：1 建模， 根據(jù)學(xué)生實際居住情況將公寓內(nèi)的學(xué)生數(shù)量設(shè)置為705 人。

不設(shè)置掌紋識別門禁系統(tǒng)時公寓內(nèi)學(xué)生緊急疏散所需的安全疏散時間為168.0s。 而當(dāng)設(shè)置掌紋識別門禁系統(tǒng)時公寓內(nèi)學(xué)生緊急疏散所需的安全疏散時間為168.0s。 此時賽歐學(xué)生公寓一樓各出口人的流速情況如圖1 所示。

圖1 設(shè)置時一樓各出口的人員流速情況

賽歐學(xué)生公寓共有6 個緊急出口，而學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)只安裝在了供學(xué)生平時使用的出口2 上。 模擬結(jié)果顯示學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)的使用對安全疏散時間沒有影響，且只有一樓出口3 的疏散速率受到影響， 可能會在20s-40s 時出現(xiàn)由于人員流速迅速增長而產(chǎn)生的短暫擁堵現(xiàn)象。

3 人機(jī)學(xué)建議

3.1 對門禁通道閘翼反應(yīng)速度的人機(jī)學(xué)建議

針對上述問題，筆者建議在進(jìn)行學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)設(shè)計時，注意以下幾點：（1）將門禁通道閘翼的動作速度適當(dāng)調(diào)低，延長學(xué)生離開門禁通道的容許時間，避免閘翼動作時間小于學(xué)生的反應(yīng)動作時間。 （2）將門禁系統(tǒng)出入通道寬度設(shè)置為60cm，保證在冬季學(xué)生穿著較厚的衣物時，也能輕松地手拎暖瓶出入學(xué)生公寓。 （3）將左側(cè)的一個門禁出入通道設(shè)置為單向只允許走出公寓的出口， 避免由于雙向流通出入口造成上下課高峰時段學(xué)生公寓出現(xiàn)雙向排隊等待現(xiàn)象，縮短等待時間。 （4）將掌紋識別門禁系統(tǒng)的緊急出口不銹鋼柵欄門寬度加至95cm。

4 小結(jié)

筆者針對學(xué)生在高校學(xué)生公寓掌紋識別門禁系統(tǒng)產(chǎn)生的不舒適現(xiàn)象進(jìn)行問卷調(diào)查，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果確定研究方向。 應(yīng)用人機(jī)學(xué)原理及Pathfinder 計算機(jī)模擬仿真技術(shù)對上述問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際使用中的情況，對學(xué)生公寓掌紋識別系統(tǒng)提出相關(guān)建議， 希望對高校學(xué)生公寓的掌紋識別門禁系統(tǒng)的設(shè)計及使用有所幫助。

[1]劉愛萍.基于指紋識別的高校公寓門禁系統(tǒng)[D].西安建筑科技大學(xué)，2007.

[2]譚俊.手指靜脈身份識別門禁系統(tǒng)的研制[D].重慶理工大學(xué)，2013，15.

[3]胡銘.人性化設(shè)計在智能手機(jī)界面設(shè)計中的研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2008，21.

[4]伍東.高層住宅建筑火災(zāi)情況下人員安全疏散研究[D].天津理工大學(xué)，2009.