智慧收费亭人性化设备控制系统研制

    秦安洲 陈霞燕 蒯玲

    摘 要：在对人体尺寸和工作状况进行大量调查基础上，以人体静态尺寸为依据，对高速公路收费亭操作台与座椅的高度提出合理建议；并根据其工作状况，对收费亭内的人性化辅助设备（如自动门、自动窗、LED照明、空调、新风、风幕、背景音乐、环境监控等），收费系统进行集中、联动控制。使收费亭内人-机-收费环境相协调，提高收费人员的工作舒适度和高效性，降低职业病患病率。该控制系统迎合了市场发展机遇，具有很强的推广价值。

    关键词：智慧收费亭；人性化设计；智能控制

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.147

    1 引言

    高速公路收费亭的作用不但要保护收费人员的安全[1-2]，还应适宜收费人员长时间进行单调工作，这就要求其内部设备能够给收费人员提供一个具有相当舒适性的工作环境。2012年高速公路收费亭执行规范没有对其内部环境进行详细说明。一方面，不当的座椅高度使长时间保持坐姿工作的收费人员血液不能正常循环，患血栓病的概率大幅度增加[3-4]。在调查的206名收费人员中，60%以上患有不同程度的颈椎病、腰椎病，10%左右的是血栓易患者。总之，不合理的桌椅高度影响了收费人员的身体健康；另一方面，长时间强制性的单调工作使收费人员情绪波动大，容易造成精神焦虑。在调查的206名收费人员中，生活中容易暴怒，不易控制自己情绪，抑郁症患病倾向明显提高。因此，对收费亭内的一些设施进行优化设计，并基于人性化考虑设计亭内工作环境是很有必要的。

    2 智慧收费亭的设计理念

    2.1 操作台与座椅高度优化建议

    收费员的全部工作几乎都在放置收费设施的操作台上完成。不合理的操作台高度和座椅，不能保证肩部的舒适姿势，很容易引起肩周炎、颈椎病等[5]。因此，对操作台和座椅高度进行合理设计，以达到收费工作的舒适性尤为重要。

    基于人体工程学，收费员在坐姿状态下，应该根据膝腘高度与坐姿肘高之和来确定操作台的高度。根据相关性分析得知，膝腘高度与身高的相关系数大于0.8，即膝腘高度与身高高度线性相关[6]。根据调研数据，确定男女收费员身高与膝腘高度的回归参数，可以得到操作台高度的计算公式：，。

    取被测男收费员的最高身高180cm，女性收费员最低身高160cm，代入上式计算出操作台高度为86.26cm和73.74cm。因此建议收费亭内操作台的高度应在73～87cm范围内。

    座椅的高度应与操作台相协调，座椅与操作台之間的高度应满足所有收费员的大腿空间高度最小限值。根据测量数据中女性最小膝腘高度与男性最大膝腘高度确定椅面高度调节范围为41～55cm，满足收费员大腿空间高度最小限值要求。

    2.2 收费亭内人性化辅助设备的联动设计

    高速公路收费亭内包括自动门、自动窗、LED照明系统、空调系统、新风系统、风幕、背景音乐、环境监控、腿部加热模块等，这些设备旨在为收费人员提供一个舒适的工作环境和优良的空气质量氛围，体现了管理者“以人为本”的管理理念。因此，这些设备又称为人性化辅助设备，为了进一步体现“以人为本”理念，对这些设备进行特性化和联动设计，进一步提高收费人员的工作舒适度和工作效率。

    （1） 自动门采用门禁系统，收费人员只能凭借已注册的工作卡开门，门自动开启，安装于门框之上风幕自动启智慧收费亭人性化设备控制系统研制

    秦安洲，陈霞燕，蒯 玲，陈 旺，杨正理

    （三江学院，南京 210012）

    摘 要：在对人体尺寸和工作状况进行大量调查基础上，以人体静态尺寸为依据，对高速公路收费亭操作台与座椅的高度提出合理建议；并根据其工作状况，对收费亭内的人性化辅助设备（如自动门、自动窗、LED照明、空调、新风、风幕、背景音乐、环境监控等），收费系统进行集中、联动控制。使收费亭内人-机-收费环境相协调，提高收费人员的工作舒适度和高效性，降低职业病患病率。该控制系统迎合了市场发展机遇，具有很强的推广价值。

    关键词：智慧收费亭；人性化设计；智能控制

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.147操作台和座椅高度。确认收费终端上的个人信息无误后，输入收费密码并确认。该收费车道的通行灯由红变绿，车道栏杆自动抬起，收费亭左侧收费窗口窗帘自动升起，收费窗口开启，安装于收费窗口上方的风幕系统开启，进入收费模式。

    （3） 当通行车辆进入收费区域后，收费窗口的风幕系统关闭，收费人员开始收费操作。收费完成，车辆离开收费区域后，收费窗口的风幕系统开启，将亭内、外空气隔开，起到防尘、防污染、防蚊等作用。

    （4） 智慧收费亭一体化操作控制器自动检测收费亭内温、湿度，并根据预设条件自动启动、关闭收费亭内的空调系统，使亭内温、湿度保持最适宜状态。收费人员也可以根据自身条件和身体状态人工启动、关闭空调系统。

    （5） 智慧收费亭一体化操作控制器自动检测收费亭内PM2.5、M10等颗粒浓度，并根据预设条件自动启动、关闭收费亭内的新风系统，实时使亭内空气与亭外100m之外的空气进行不间断交换，对智慧亭内空气进行过滤、灭毒、杀菌、增氧，保持亭内空气质量能达到优良状态；如果室外空气质量不好时，收费人员也可以人工新风系统，停止亭内、外空气交换。

    （6）智慧收费亭一体化操作控制器自动检测收费亭内照明度，并根据预设条件自动开启、调节、关闭收费亭内的照明系统。收费人员也可以人工对亭内的照明系统进行干预。

    收费亭内人性化辅助设备的联动设计如图1所示。图中实线表示该设备可通过收费亭一体化操作机或传统方式进行人工控制，图中虚线表示该设备可实现自动控制。

    3 结论

    本文以人性化设计为目标，对高速公路收费亭提出了以下几个方

    面建议：

    （1） 以人体静态尺寸为依据，对收费亭操作台与座椅的高度提出合理建议。

    （2） 根据收费人员的工作状况，对收费亭内的人性化辅助设备，如自动门、自动窗、LED照明系统、空调系统、新风系统、风幕、背景音乐、环境监控等进行集中控制，并与收费系统实现联动。

    （3） 采用组态软件对收费亭内的人性化辅助设备的工作状态进

    参考文献：

    [1]杨正理，任庆海，黄其新等.全频带小波能量相对熵的小电流接地系统故障选线[J].内蒙古大学学报（自然科学版），2017，48（06）：

    693-702.

    [2]杨正理，史文，陈海霞等.大数据背景下高校招生策略预测[J]. 智能系统学报.

    [3]苏丽.高速公路收费站设计研究[D].长安：长安大学，2012.

    [4]张丹丹.办公座椅设计中的人机工程学应用[D].北京：北京林业大学，2008.

    [5]王秀玲.人机工程学的应用与发展[J].机械设计与制造，2007（01）

    ：151-152.

    [6]张高美.人机工程学在办公桌椅设计中的应用[J].艺术与设计：理论，2012（89）：142-143.