工程科学学报.第42卷，第12期：1605-1612.2020年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.12:1605-1612,December 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.20.002;http://cje.ustb.edu.cn 受限空间不同照度环境下VDT作业视觉疲劳 徐明伟2)，金龙哲)区，田兴华)，魏沛璇)，王丽君) 1)北京科技大学土木与资源工程学院，北京1000832)西弗吉尼亚大学工业工程系，摩根墩26505 ☒通信作者，E-mail:zin@ustb.edu.cn 摘要受限空间内视觉疲劳是造成事故的主要原因之一.为探究有限空间内光照对视屏显示终端(Visual display terminals, VDT)作业视觉疲劳的影响，选取24名作业人员，在搭建的受限空间平台内进行VDT打字作业1h,在50~700x范围内设 置7个光照梯度使用眼动仪采集瞳孔直径数据.将采集数据进行归一化和降噪处理.实验结果表明，随着照度增大，瞳孔直 径总体呈减小趋势，且瞳孔-照度关系符合幂函数关系；照度400,550和700lx环境下瞳孔直径变化率在-12%-8%之间浮 动，且随着光照强度的增强，作业人员视觉疲劳发生的程度增加：在低照度50.100和200x环境下，瞳孔直径变化率在 -8%~4%之间浮动.且随着强度的减弱，作业人员视觉疲劳发生的程度也会增加.本研究提出使用窗口化的瞳孔直径标准 差σ判断视觉疲劳出现时间，低照度下的σ峰值出现时间早于高照度下σ峰值出现的时刻，300ⅸ照度下σ峰值出现的时刻 最晚，50~300x弱光照下对视觉造成的疲劳程度大于300~7001x强光照下造成的疲劳 关键词受限空间：安全管理；视觉疲劳：视频显示终端作业：瞳孔直径 分类号TG142.71 Visual fatigue of VDT operation under different illumination conditions in confined space XU Ming-wei2),JIN Long-zhe,TIAN Xing-hua,WEI Yi-xuan,WANG Li-jun) 1)School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Department of Industry Engineering,West Virginia University,Morgantown 26505,US Corresponding author,E-mail:Izjin@ustb.edu.cn ABSTRACT Using eyes with high concentration for long periods can cause visual fatigue.With the continuous development and progression of modern electronic devices,screens have become an integral part of many aspects of life.Watching a screen for a long time can cause extreme eye fatigue and accidents.A wireless monitoring system including multiple communication platforms is a new means of monitoring in confined spaces,which requires people to perform visual display terminal (VDT)operations in common operating places such as dispatch rooms,cabins,and shipyards.Visual fatigue in a confined space is one of the main causes of accidents. To explore the effect of lighting in a limited space on visual fatigue of VDT,24 operators were selected to perform VDT typing in a confined space platform for I h,and seven light gradients were set within the range of 50-700 Ix to collect pupil diameter data using an eye tracker.The collected data were normalized to reduce noise.Experimental results show that with an increase in illuminance,the pupil diameter generally decreases and the pupil-illuminance relationship conforms to the power function relationship.In high- illumination environments(400,550,and 700 x),the pupil diameter change rate fluctuates in the-12%-8%range,and with the increase in light intensity,the degree of visual fatigue of workers increases.Under low-illumination environments(50,100,and 200 x),the pupil 收稿日期：2020-08-20 基金项目：国家重点研发计划课题资助项目(2016YFC0801700.2017YFC0805204):国家自然科学基金资助项目(51874015)：国家留学基金 资助项目(201906460049)受限空间不同照度环境下 VDT 作业视觉疲劳 徐明伟1,2)，金龙哲1) 苣，田兴华1)，魏祎璇1)，王丽君2) 1) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083    2) 西弗吉尼亚大学工业工程系，摩根墩 26505 苣通信作者，E-mail: lzjin@ustb.edu.cn 摘    要    受限空间内视觉疲劳是造成事故的主要原因之一. 为探究有限空间内光照对视屏显示终端（Visual display terminals， VDT）作业视觉疲劳的影响，选取 24 名作业人员，在搭建的受限空间平台内进行 VDT 打字作业 1 h，在 50～700 lx 范围内设 置 7 个光照梯度使用眼动仪采集瞳孔直径数据. 将采集数据进行归一化和降噪处理. 实验结果表明，随着照度增大，瞳孔直 径总体呈减小趋势，且瞳孔‒照度关系符合幂函数关系；照度 400，550 和 700 lx 环境下瞳孔直径变化率在−12%～8% 之间浮 动，且随着光照强度的增强，作业人员视觉疲劳发生的程度增加；在低照度 50，100 和 200 lx 环境下，瞳孔直径变化率在 −8%～4% 之间浮动，且随着强度的减弱，作业人员视觉疲劳发生的程度也会增加. 本研究提出使用窗口化的瞳孔直径标准 差 σ 判断视觉疲劳出现时间，低照度下的 σ 峰值出现时间早于高照度下 σ 峰值出现的时刻，300 lx 照度下 σ 峰值出现的时刻 最晚，50～300 lx 弱光照下对视觉造成的疲劳程度大于 300～700 lx 强光照下造成的疲劳. 关键词    受限空间；安全管理；视觉疲劳；视频显示终端作业；瞳孔直径 分类号    TG142.71 Visual  fatigue  of  VDT  operation  under  different  illumination  conditions  in  confined space XU Ming-wei1,2) ，JIN Long-zhe1) 苣 ，TIAN Xing-hua1) ，WEI Yi-xuan1) ，WANG Li-jun2) 1) School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Department of Industry Engineering, West Virginia University, Morgantown 26505, US 苣 Corresponding author, E-mail: lzjin@ustb.edu.cn ABSTRACT    Using  eyes  with  high  concentration  for  long  periods  can  cause  visual  fatigue.  With  the  continuous  development  and progression of modern electronic devices, screens have become an integral part of many aspects of life. Watching a screen for a long time can cause extreme eye fatigue and accidents. A wireless monitoring system including multiple communication platforms is a new means  of  monitoring  in  confined  spaces,  which  requires  people  to  perform  visual  display  terminal  (VDT)  operations  in  common operating places such as dispatch rooms, cabins, and shipyards. Visual fatigue in a confined space is one of the main causes of accidents. To explore the effect of lighting in a limited space on visual fatigue of VDT, 24 operators were selected to perform VDT typing in a confined space platform for 1 h, and seven light gradients were set within the range of 50–700 lx to collect pupil diameter data using an eye tracker. The collected data were normalized to reduce noise. Experimental results show that with an increase in illuminance, the pupil  diameter  generally  decreases  and  the  pupil –illuminance  relationship  conforms  to  the  power  function  relationship.  In  high￾illumination environments (400, 550, and 700 lx), the pupil diameter change rate fluctuates in the −12%–8% range, and with the increase in light intensity, the degree of visual fatigue of workers increases. Under low-illumination environments (50, 100, and 200 lx), the pupil 收稿日期: 2020−08−20 基金项目: 国家重点研发计划课题资助项目（2016YFC0801700，2017YFC0805204）；国家自然科学基金资助项目（51874015）；国家留学基金 资助项目（201906460049） 工程科学学报，第 42 卷，第 12 期：1605−1612，2020 年 12 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 12: 1605−1612, December 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.20.002; http://cje.ustb.edu.cn