·762· 工程科学学报，第40卷，第6期 获得即时的心率信息.因为佩戴的位置与心脏最为 25 接近，同时心率带与皮肤表面进行了接触，所以胸挂 式心率带采集的数据具有相当的稳定性与可靠 20 性6-7 15 作业第三阶段 10-作业前 作业第二阶段 作业第一阶段 40 6080100120140 时间min 心率监测传感器 图34个阶段的疲劳状态随时间变化 Fig.3 Level of fatigue changes with time 受试者疲劳感随时间而增加：在任务的早期阶 图1正确心率仪佩戴姿势 段，疲劳感增长是缓慢的，随后进入一个相对平稳的 Fig.1 Correct method of wearing an HR belt 时期，而在作业后期疲劳明显加速增长，说明工作人 心率变异检测仪与光电容积描记(PPG)传感器 员很快进入疲劳状态 连接.心率变异性(HRV)分析交感与副交感神经调 生物节律又称为生物钟现象，是一种普遍存在 控心脏的相互作用，自动测量自主神经系统的活性， 于一切生物体内的自然规律四.日本熊本大学的 反映其交感和副交感神经的平衡能力.迷走神 佐佐木隆教授研究发现，心率在下午的4：00左右达 经被评估为一个决定性的工作压力影响因子，比较 到最高值.由于个体体质的差异性，每个人的心率 HRV和工作压力模式.高不平衡代表着高付出与 变化很大0.因此，直接使用个人的心率并无多大 低回报的联合.高度失衡同工作中的高心率工作时 意义.为了消除个体差异性，本文采用相对心率，即 和休闲时高的收缩血压，低的迷走神经有关系.积 工人工作时的心率与平静时心率的比值. 极的心情、负面的心情、需求、满意、需求一满意率同 H.=H/H (1) 整个工作日的HRV有关).HRV监测仪使用方法 式中，H,为相对心率，H为工人作业时的心率，H。为 如图2所示，每10min测一次血压.每1min记录一 工人在相同时刻平静时的心率 次心率，每30min进行一次HRV测量和问卷调查. 受试者在测量血压和心率变异时停止作业，疲 劳得到缓解，心率下降.因此，在数据处理中，剔除 HRV监测 这些时刻的心率值.从心率散点图可以看出，相对 心率随着作业时间的增加而逐渐增加.非线性拟合 PPG传感器 结果如图4所示 2.0 1.9 18 图2受试者心率变异监测 Fig.2 A worker wearing an HRV detector in an experimental scene 1.5 2 试验结果与分析 14 疲劳缓慢增加 ·疲劳快速增加 2.1试验结果 13 结合Brog疲芳评定量表和VOWAS疲劳评估 20 406080100120140160 时间min 方法，采用主观问卷评分法进行疲劳评定.选择手 图4拟合结果 指、手腕、前臂、上臂、肩部、腰部、大腿、膝盖、脚踝和 Fig.4 Fitting results 小腿进行评估，因为身体这10个部分最能反映 相对心率与时间的关系 建筑工人的疲劳状况.身体每部分得分1~9分，以 反映疲劳的程度，让受试者进行评分.15名受试者 f(t)=8.3198×10-t-1.32483×10-42+ 的疲劳评分取平均值，如图3所示. 0.018t+1.1358 (2)工程科学学报，第 40 卷，第 6 期 获得即时的心率信息． 因为佩戴的位置与心脏最为 接近，同时心率带与皮肤表面进行了接触，所以胸挂 式心率带采集的数据具有相当的稳定性与可靠 性［16--17］． 图 1 正确心率仪佩戴姿势 Fig． 1 Correct method of wearing an HＲ belt 心率变异检测仪与光电容积描记( PPG) 传感器 连接． 心率变异性( HＲV) 分析交感与副交感神经调 控心脏的相互作用，自动测量自主神经系统的活性， 反映其交感和副交感神经的平衡能力［18］． 迷走神 经被评估为一个决定性的工作压力影响因子，比较 HＲV 和工作压力模式． 高不平衡代表着高付出与 低回报的联合． 高度失衡同工作中的高心率工作时 和休闲时高的收缩血压，低的迷走神经有关系． 积 极的心情、负面的心情、需求、满意、需求--满意率同 整个工作日的 HＲV 有关［17］． HＲV 监测仪使用方法 如图 2 所示，每 10 min 测一次血压． 每 1 min 记录一 次心率，每 30 min 进行一次 HＲV 测量和问卷调查． 图 2 受试者心率变异监测 Fig． 2 A worker wearing an HＲV detector in an experimental scene 2 试验结果与分析 2. 1 试验结果 结合 Brog 疲劳评定量表和 VOWAS 疲劳评估 方法，采用主观问卷评分法进行疲劳评定． 选择手 指、手腕、前臂、上臂、肩部、腰部、大腿、膝盖、脚踝和 小腿进行评估［14］，因为身体这 10 个部分最能反映 建筑工人的疲劳状况． 身体每部分得分 1 ～ 9 分，以 反映疲劳的程度，让受试者进行评分． 15 名受试者 的疲劳评分取平均值，如图 3 所示． 图 3 4 个阶段的疲劳状态随时间变化 Fig． 3 Level of fatigue changes with time 受试者疲劳感随时间而增加: 在任务的早期阶 段，疲劳感增长是缓慢的，随后进入一个相对平稳的 时期，而在作业后期疲劳明显加速增长，说明工作人 员很快进入疲劳状态． 生物节律又称为生物钟现象，是一种普遍存在 于一切生物体内的自然规律［19］． 日本熊本大学的 佐佐木隆教授研究发现，心率在下午的 4: 00 左右达 到最高值． 由于个体体质的差异性，每个人的心率 变化很大［20］． 因此，直接使用个人的心率并无多大 意义． 为了消除个体差异性，本文采用相对心率，即 工人工作时的心率与平静时心率的比值． Hr = Hw /Hc ( 1) 式中，Hr为相对心率，Hw为工人作业时的心率，Hc为 工人在相同时刻平静时的心率． 受试者在测量血压和心率变异时停止作业，疲 劳得到缓解，心率下降． 因此，在数据处理中，剔除 这些时刻的心率值． 从心率散点图可以看出，相对 心率随着作业时间的增加而逐渐增加． 非线性拟合 结果如图 4 所示． 图 4 拟合结果 Fig． 4 Fitting results 相对心率与时间的关系 f( t) ^ = 8. 3198 × 10 － 7 t 3 － 1. 32483 × 10 － 4 t 2 + 0. 018t + 1. 1358 ( 2) · 267 ·