人因工程-课程设计-图书馆照明

课程设计说明书设计题目：___________________________专业：班级________________设计人：山东科技大学2011年1月13日课程设计任务书学院_________专业班级___________姓名_______一、课程设计的题目：__________________二、课程设计主要参考资料：（1）（2）（3）三、课程设计主要解决的问题（1）（2）（3）四、课程设计相关附件（如：图纸、软件等）：（1）（2）五、任务发出日期：课程设计完成日期：指导教师签字：系主任签字：指导教师对课程设计的评语指导教师签字：年月日山东科技大学学生课程设计1目录摘要……………………………………1十四号楼简介…………………………………2照明设计的重要性……………………………5应用的基本原理………………………………7教室的照明环境设计…………………………19图书馆的照明环境设计………………………23电子阅览室照明环境设计……………………30设计总结与心得体会………………………32山东科技大学学生课程设计2摘要根据人因工程理论的研究表明工作现场的照明对于操作人员的工作效率具有重要的影响。科学合理的照明环境可以显著的提高操作人员的工作效率，这一理论也同样适用于学生的学习，因此教室的照明环境的研究也就成为一个研究的课题，本次课程设计主要根据人因工程中人---机---环境三者构成的系统，从光的物理特性，人的视觉特性，十四号楼照明环境和照明标准等方面分析入手，以人为本，对十四号教学楼的教室、图书馆、电子阅览室三个场所进行照明环境设计，寻求最适合学生阅读学习的照明条件。关键字：教室，图书馆，电子阅览室照明环境设计山东科技大学学生课程设计21．十四号楼简介十四号楼是学生上课学习的主要场所，分为东西两个主楼。其中，东楼主要是学生上课的主要场所，分为6层，里面有能容纳100人的小教室和容纳200人的多媒体教室，每个教室都配有投影仪和电脑。西楼主要是普通的自习室，图书馆和电子阅览室。图书馆有藏书20万多册，阅览座位880多个。实行藏、借、阅一体的开放式服务。电子阅览室每年可供利用的全文外文电子期刊约10000余种，全文中文电子期刊8千多种，图书馆分为一层和二层一层的布局结构为：北部为社会科学借阅区，社科阅览区收藏马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、哲学、宗教、社会科学总论、政治、法律、经济、文化、科学、教育、体育、语言、文字、文学、历史、地理等大类的图书。南部为自然科学借阅区，收藏工业技术（包含矿业工程、石油天然气工业、冶金工业、金属学与金属工山东科技大学学生课程设计3艺、机械仪表工业、武器工业、能源与动力工程、原子能技术、电工技术、无线电电子学、电信技术、自动化技术、计算机技术、化学工业、轻工业、手工业等）、交通运输、航空航天、环境科学、安全科学类的图书。西部为旧书阅览区。中部为计算机技术、外文原版借阅区；二层的布局结构为：北部是报刊阅览室。南部是图书样本、教材、工具书、过刊阅览室，工具书收藏了各类中外文参考工具书及检索工具书，包括字典、辞典、百科全书、大全、手册、年鉴、图谱，以及专利、国家标准等等。西部是电子阅览室，供读者查阅各种网络资源，获取教学和科研所需的相关信息，检索网络版全文期刊数据库及各类视频、音频学习资源。山东科技大学学生课程设计4图1：十四号教学楼外观山东科技大学学生课程设计52.照明设计的重要性照明对学习工作的影响，尤其表现在照明不好的情况下，人会很快的疲劳，工作效率低、效果差。照明条件不好，由于反复努力辨认，造成视觉疲劳。眼睛疲劳会引起视力下降、眼胀、头疼以及其他疾病，影响健康。不同照度下，看书后眼睛疲劳可以通过眨眼次数的变化来说明，如表1：表1照度/Lx101001000最初及最后5min阅读眨眼次数/次35-6035-4636-39最后5min眨眼次数增加百分数（%）71.531.48.3改善照明不仅可以减少视觉疲劳，而且也会提高学习效率。因为提高照度值可以提高识别速度和主观视觉，从而提高学习效率和准确度，下图表示了生产率、视疲劳与照度的关系：山东科技大学学生课程设计6图2根据生理和心理方面的研究表明，照明会影响人的情绪，影响人的一般兴奋性和积极性，从而也影响了工作效率。昼夜光线条件的变化，在很大程度上决定着24内的生物周期。一般认为，明亮的房间令人愉快，如果让被试者在不同照度的房间中选择工作场所的话，一般都选择比较明亮的地方。在做无序很大视觉努力的工作时，改善照明也可以提高工作学习效率。眩目的光线使人感到不愉快，被试者都尽量避免眩光和反射光许多人还喜欢光从左侧投射。总之，改善工作环境的照明，可以改善视觉条件，节省工作时间，提高工作质量，保护视力，减轻疲劳，提高工作效率，减少差错，有助于提高工作学习的兴趣，改进工作环境。山东科技大学学生课程设计73.应用的基本原理3.1.光的物理性质关于光的波动性理论认为，光是一种电磁辐射被。电磁波的波谱范同极其广泛，其中人眼所能感受到的电磁波长为380一780nm，这个范围的光叫可见光。在可见九个，不向波长的光所呈现的色彩依次是：红、侵、黄、绿、青、蓝、紫。只含单一波长成分的光称为单色光，包含两种以上成分的光标为复合光。复合光给人眼的刺激呈混合色，所有可见波长混合起来则产生白色。发光物体，由其所辐射的光谱成分，引起眼睛的色彩视觉，不发光物体，在一定光谱成分的光源照射下，因反射某些成分的光谱并吸收其余部分的光谱．同样引起眼睛的色彩感觉。自然界中的不同景物，在日光照射下，由于反射了可见光谱中的不同成分而吸收其余部分，从而引起眼睛的不同色彩感觉。可见，色彩感觉取决于眼睛对可见光谱午的不同成分有不向视觉效果的功能，又取决于光源所含的光谱成分。总之，眼睛的色彩感觉是在主观(眼睛的视觉功能)和客观(物体属性与照明条件山东科技大学学生课程设计8的综合效果)相结合的系统中所发生的生理物理过程。3.2光的度量3.2.1光通量光通量是最基本的光度量，它可定义为单位时间内通过的光量，是用国际照明组织规定的标准人眼视觉特性(光谱光效率函数)来评价的辐射通量，单位为流明(1m)。利用光电管可测量光通量。人眼所能感觉到的辐射能量，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为555×10-7米的绿光与波长为65×10-6米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。光通量的单位为“流明”。光通量通常用Φ来表示，在理论上其功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色有关。所以度量单位采用依标准光源及正常视力另定之“流明”来度量光通量。3.2.2发光强度山东科技大学学生课程设计9发光强度简称光强，是指光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量，常用来描述点光源的发光特性。光强与光通量之间的关系由下式表示式小I——光强，单位为坎德拉(cd)φ——光通量(1m)；Ω——立体角(球面度，Sr)。3.2.3亮度指发光面在指定方向的发光强度与发光B的平面上的投影面积之比，亮度的单位为坎[德拉]每平方米(cd／m2)，亮度的定义式为：在垂直于所取方向越大．而在该方向看到的发光面积越小，则看到的明亮程度越高，即亮度越大：这里的发光而可以是直接辐射的点光源，也可以是被光照射的反射面而或透射面。亮度可用亮度计直接测量。3.2.4照度山东科技大学学生课程设计10照度是被照面单位面积上所接受的光通量，单位为勒克司(1x)。照度的定义式为：E——照度(1x)；Q——光通景(1m)；S——受照物体表面面积(m2)。一点光源照射到某一物体表面时式中E——照度(1x)；θ——受照物体表面法线与点光源照明方向的夹角；d——受照面与点光源之间的BP离(m)；I——点光源发光强度(cd)o上式表明：受点光源照明的物体垂直面卜的照度与光源和受照面之间的距离的平方成反比，与光源的发光强度成正比c由此可知，增加或减少点光源的光强度、改变受照物体与光源的距离、调整光源与受照体之间的山东科技大学学生课程设计11夹角，均是改善受照物体表面照度的有效途径。测定上作场所的照度，可以使用光电池照度计。工作场所内部空间的照度受人工照明、自然采光以及设备布置、反射系数等多方面因素的影响，应该考虑选择什么地方作为测定位置。一般站立工作的场所取地面上方85cm，坐位工作时取40cm高。为了了解照度的分布情况，应求等照皮曲线，即表示照度相等处连线。测定方法有两种；一是连续移动照度计，测定出某一照度值的等照度点，然后将其连线；二是任意选择许多点测定，由其照度求出等照度曲线。无论哪种方法，都必须考虑测定时刻和测定时天气的状况。3.3视觉特性3.3.1明暗视觉与色彩视觉人的眼睛具有明暗视觉和色彩视觉；色彩视觉是明视觉过程，它产生于锥状细胞的红敏细胞、绿敏细胞和蓝敏细胞，大脑根据三种光敏细胞的光通量的比例决定山东科技大学学生课程设计12人眼的色彩视觉。3.3.2明适应与暗适应适应是视觉适应周围环境光线条件的能力。当外界光线亮度发生变化时，人眼的感受性也随之发生变化，这种感受性对刺激发生顺应性的变化叫做适应。适应分暗适应和明适应。人从明亮环境进入黑暗环境时，视觉逐步适应于黑暗环境的过程叫暗适应。在这种情况下，人眼的感受性是随时间慢慢增高的。在黑暗中停留近10min，适应能力能达到一个稳定水平，停留25min后，能达到完全适应的80％；完全适应大约需要经过35—50min。当完全适应时，人的视觉敏锐度有极大的增强。人从黑暗环境进入明亮环境时，视觉逐步适应于明亮环境的过程叫明适应。明适应发生在由黑暗环境进入明亮环境的时候。刚开始时人眼不能辨别物体，要经过几十秒的时间才能看清物体，这种过程叫做明适应。明适应的过程是人眼感受性随时间慢慢降低的过程。开始几秒钟内感受性迅速降低，大约30s以后降低变得缓慢，山东科技大学学生课程设计13完全适应大约需经过60s以后。急剧和频繁的适应会增加眼睛的疲劳，使视力迅速下降，故室内照明要求均匀而稳定。最常见的照度不均匀现象是工厂的机床工作面和它的周围环境。由于机床上附设的小灯在工作面上形成高照度，而在其他地方仅由车间上空的照明灯作一般照明，或者在照度上相差悬殊，工作时操作者不仅要注视加工零件，也需转视他处，这就出现了适应现象。工作面和它周围环境的照度差愈大，影响视力愈厉害，愈易造成视疲劳，并影响到工作效率、工作质量和安全。因此，在改善照明时必须夸虑这一视觉特性。此外，出入口的照明和道路的照明管理，也必须注意到视觉的适应性。3.3.3调节调节是视觉适应观察距离的能力。眼睛不动时，对准的物体在眼前1—2m的地方．由这个位置射入的光束大体处于视网膜的中央部位。当观察距离更近的物体时，要求睫状肌收缩，使晶状体有更大曲率。在对准很远的某一点时，调节是借助于晶状体曲率的缩小来达到的。山东科技大学学生课程设计14从远处向近处瞄准目标时，需0．5s一1．5s。对频繁改变观察距离，不断变换瞄准目标的作业，改善照明条件有助于扩大调节范围，提高调节的准确性，增加照明能够提高不向距离上的辨认速度，并且能使作业者减少疲劳。对视觉紧张作业，常从近处向远处瞄准，也会减轻视疲劳。由于晶状体曲率可以在一定范围内调节，在看得清楚的目标不断向近处移动时，开始感到不清楚的位置称为调节近点。注视目标愈接近这一点，愈易引起视疲劳。因此，视觉工作距离不应短于3／2调节近点。3.3.4视角与视野视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入眼球的相交角度。视角大小与观察距离及被看物体上的两端点的直线距离有关。参看书本2的52页。视野是指头部和眼球不动时，眼睛观看正前方所能看到的空间范围。视野常以视角来表示。双眼视野最大视角从水平注视点向上约550，向下约650，向左向右各约900。视觉只有在离注意点20的范围内最敏锐。中心山东科技大学学生课程设计15视角600范围内为适宜视野，作业时主要视觉显示安置在这个区域内最为恰当。头部不动，眼球转动，视角可达1200。头部和眼球都转动