人体热应变预测方法标准在热安全评价中的应用

工业生产中存在着大量的高温工作环境,如高温生产车间或夏季露天作业环境等。高温工作环境可能导致人体体温升高、出汗脱水,对人体安全造成危害。建立人体热生理响应模型,通过计算得出人体生理指标变化,从而判断人体安全状态,是有效的人体安全评价方法。ISO 7933是人体热应变计算方法的国际标准。在考虑了环境和人体的多种情况下,给出人体相关生理参数的计算方法。基于此方法,与人体热安全阈值相结合,建立人体热安全评价方法,并给出了典型热环境下的算例。该方法也可用于评价热防护服的有效性。     

基于组合赋权雷达图的矿井热环境评价

为科学评价矿井热环境，采用层次分析(Analytic Hierarchy Process, AHP)、熵权和改进雷达图模型相结合的方法对矿井热环境进行综合评价。在矿井热环境评价及人体热舒适度分级标准研究成果基础上，以风温、相对湿度、风速等气候环境作为影响矿井热环境的主要因素，构建矿井热环境评价体系。将AHP和熵权法耦合以确定各评价指标权重，并基于改进的雷达图模型确定矿井热环境各评价等级的评估区间和评价对象的评估值。最后，以孟村煤矿401101采煤工作面上隅角为实例进行热环境评价，得到401101采煤工作面上隅角热环境综合评价值为0.205 0,评价等级属于“等级Ⅴ很不舒适”,评价结果与现场情况相符。基于组合赋权雷达图的矿井热环境评价模型能够准确、定量、直观地展示矿井热环境状况，可为矿井优化井下热环境提供参考。     

夏季穿着医用防护服人员热应激模拟

为降低夏季医护人员长时间穿着医用防护服带来的健康风险,选取标准中国男性人体作为研究对象,利用预测热应变(PHS)模型、热应变决策辅助(HSDA)系统和Fiala体温调节模型3种经典人体热应变模型,模拟人体穿着医用防护服时在夏季不同环境工况下的核心温度和出汗率,进而确定不同环境工况下的推荐补水量和安全工作时间。结果表明：环境参数对生理应激影响显著,不同环境下核心温度最大差值为11.17℃,出汗率最大差值为6 592 g/h;环境温度每增大1℃,相对湿度每升高1%,安全时间平均缩短5.9和0.89 min;环境温度36和40℃时,安全时间仅为88～124和75～100 min; 3种模型在低温低湿时预测结果相对接近,在高温高湿时预测结果存在明显差距,核心温度预测差值最大为7.55℃,平均出汗率预测差值最大为5 654.35 g/h。     

矿用通风服对人体热生理反应的影响试验研究

为明确矿用通风服对人体热生理的影响效果,探究不同环境温度、人体劳动强度、矿用通风服管路结构及通风量与人体热生理反应的关系,基于人工环境试验舱以及试验测量仪器,开展真人受训试验,收集记录试验数据,分析在36种不同工况下3种不同管路结构矿用通风服的人体热生理变化情况,结合双变量相关分析功能,寻求3种管路结构下不同环境温度、服装通风量、劳动强度3因素与人体热生理之间的相关性。结果表明：3种通风服衣内微空间的风量分布均匀性为横向型>混合型>竖向型。针对整体效果而言,在同一工况下,管路结构影响显著程度由高到低依次为横向型、混合型和竖向型;环境温度主要影响平均皮肤温度与心率,通风量主要影响收缩压与舒张压,劳动强度主要影响出汗量。     

防护服热湿舒适性的研究进展

1前言 防护服是保护人体安全和健康，防止人体受到化学、物理和生物伤害的功能服装。防护服的一个基本要求是既要保证职业安全，又要使着装人体保持热湿舒适状态。这就需要防护服在职业防护与热湿舒适性之间找到一个平衡点。近年来，众多的研究者针对防护服的热湿舒适性能进行了深入研究，形成了许多评价防护服热湿舒适性能的研究方法。     

高温作业环境下人体生理状态模糊综合评价

为预防高温作业环境对作业人员职业安全健康的危害,基于模糊综合评价方法研究了高温环境下人体生理状态.针对高温作业环境下人体生理指标进行测试,选取收缩压、舒张压、脉搏、口腔温度和平均皮肤温度作为生理状态评价指标,采用岭形模糊分布构造评价指标的隶属函数,利用熵权法确定生理状态评价指标的权重,引入生理状态评分(PSS)评价人体生理状态的安全等级,进而建立高温作业环境下人体生理状态模糊综合评价模型.结果表明,轻度劳动强度下男性和女性的生理状态评分比中度劳动强度稍低,女性的生理状态评分总体上比男性稍高,评价结果与主观热感受研究结果一致.     

夏季人体皮肤湿润度水平对热应激响应的研究

为了研究夏季室内高温、高湿环境下皮肤湿润度水平与人体热应激响应的关系,特邀40名在校大学生配合试验,于2010年和2011年的7—8月在重庆大学三峡库区生态环境实验中心进行了相关研究。通过测试不同工况下的皮肤湿润度,研究了人体局部和整体的出汗感,并结合室内环境热感觉和热舒适心理测试,分析了人体的热应激水平。结果表明:额头、胸口、背部为人体出汗较敏感部位,三者共占出汗感增幅的80%以上,对整体出汗感影响最大;在中性偏热环境下,相对湿度对皮肤湿润度的影响大于温度,且皮肤湿润度与整体出汗感呈线性关系;中性热舒适温度比中性热感觉温度高0.5℃,皮肤湿润度对热感觉的影响大于对热舒适的影响。     

高温户外环境电网作业人员热应激预测评价*

为了预测分析户外高温环境下电网作业人员热安全风险,采用预测热应激（Predicted Heat Strain,PHS）模型,考虑人体基础代谢率个体差异性和人体移动与风速对服装热阻和湿阻的影响,应用改进后的预测热应激模型对多种户外高温作业环境工况和不同劳动强度下电网作业人员的核心体温、出汗量等生理参数和最大允许暴露时长进行计算分析。结果表明:在户外高温环境中,随着环境温度、相对湿度和新陈代谢率的升高,电网作业人员的核心体温也随之升高,湿热环境中风速的增加会加剧电网作业人员的热应激;当电网作业人员从事代谢率为240 W/m2高劳动强度工作时,可接受的最大工作时长相比代谢率为190 W/m2中度劳动强度工作时长减小50%以上。研究结果可为电网公司夏季户外工作组织策略制定和作业人员热安全防护提供参考支持。     

微波辐射作用下人体热调节的数值模拟

探讨了微波辐射的致热生物效应，研究了微波辐射与人体热调节的关系，建立了考虑微波辐射致热效应的人体热调节系统模型。采用数值模拟方法能方便地定量分析微波辐射的致热生物效应。     

非均匀热环境下热舒适评价的两种方法及其关键技术

针对非均匀热环境下乘员热舒适性的评价问题,提出当量温度评价指标(EQT)和当量均匀温度评价指标(EHT);完成这两种评价指标的关键技术在于如何进行流场的三维Navier-Stokes方程与人体的生物热方程之间的耦合迭代。在进行数值计算时发现:流场计算时人体皮肤表面给温度分布(即提D irichlet问题)、人体的生物热方程求解时给热流密度分布(即提Neumann问题),采用其边界条件的提法后,使得非均匀热环境下的流场与人体生物热方程之间的大迭代容易收敛和稳定。典型算例表明:对同一种物理问题,尽管两种评价下所得到的当量温度不同,但得出的评价效果是一致的,这就从侧面显示了这两种评价方法的一致性与有效性。     

煤矿井下不同作业场所的职业健康风险定量评价

为评估煤矿井下工人面临的职业健康风险,采用特征化分析和货币化法,提出煤矿井下不同作业场所职业健康风险的定量评价方法。对井下主要作业场所进行划分,收集各作业场所粉尘、噪声和热环境的清单数据,进行特征化分析,将粉尘、噪声和热环境对工人的健康风险影响量化,最后进行货币化,使评价结果赋予经济意义。结果表明:平煤某矿的职业健康风险为715.47万元,主要作业场所职业健康风险由大到小依次为回采、掘进、煤仓口、锚喷作业点和胶带运输转载,评价结果可为煤矿职业健康管理提供更全面的决策依据。     

高海拔矿山井下环境对安全人因指标影响机理研究*

为探明高海拔矿山井下作业环境对安全人因指标影响规律及致因过程,基于安全工程学原理与正交分析理论,借助高海拔环境模拟试验系统,开展单因素及正交复合因素试验,分析安全人因指标与矿山环境参数定量关系,并利用统计分析软件SPSS进行多元回归分析,构建高海拔矿山恶劣环境条件下各安全人因指标动态预测模型,通过与实测数据比对,验证模型可靠性。结果表明:人因指标动态预测模型可以有效预测高海拔矿山井下作业人员安全人因指标变化规律;氧分压、温度、湿度3项环境因素对安全人因指标存在交互影响作用。研究结果可为高海拔矿山安全生产提供理论依据。     

温度交变下液态乙烷回气管线热应力数值计算与现场测试*

为解决低温交变载荷下液态乙烷回气管线面临的安全问题,采用有限元法和现场试验研究管线在低温交变载荷下无裂纹和含轴向裂纹管线的热应力分布。结果表明:管内温度沿周向和轴向分布具有较大的不均匀性,内外壁温度分布趋势基本相似;随着计算时间的延长,管线整体热应力先增大再减小;卸压、温度回升过程中,管内温差逐渐减小,热应力逐渐减小;裂纹处的热应力大于远离裂纹及无裂纹处的热应力;对管线热应力变化进行现场监测,试验数据与仿真结果吻合。研究结果可为低温情况下液态乙烷回气管线的方案设计提供参考和指导。     

胶结充填体水化放热规律及其影响研究

为了研究充填采矿法中胶结充填体的水化放热作用，现场实测充填体温度，并对充填体散热的影响及治理进行了研究。研究结果表明:充填采矿法的采掘作业面均依靠局扇供风，因此通风效果直接影响作业面热环境，充填作业完成后3 d内放热量达到最大，此时充填体周围采场气温达28℃以上，应依据降温风速（0.5~1.0 m/s）的要求重新计算需风量；运用Ventsim预测采深为1 456 m时在3种风速下的采场热环境，当独头风量为3 m3/s时属于一级热害矿井，当风量增至6 m3/s和9 m3/s时热害降至一级标准以下，热环境明显改善，且入风为21.4℃、风量为6 m3/s时采场气温会降至27.2℃，因此加大采场有效风量和风速是改善深部热环境的有效措施；充填水化热与采场气温呈正相关，因此应合理安排作业计划，避免在放热量大的充填体周围作业，如需作业应加强通风，人员上岗应进行职业健康检查，合理安排岗位并及时发放降暑饮品，以免出现紧急情况或危险。     

极端温度下帐篷内部热环境适应性实验及模拟研究*

为揭示民用救灾帐篷热环境适应性变化规律,通过大尺度环境气候舱构建高温与低温环境,采用Ansys Fluent商用软件代码进行仿真验证,并对帐篷蓬围结构和内部热环境分布变化规律进行实验与数值模拟。研究结果表明:使用大尺度环境舱直接进行模拟帐篷内外热环境变化可行,其内部热环境变化规律与实验基本一致;帐篷特殊的篷围结构导致高温环境下帐篷内部温度高于外界,帐内人员头部和脚部温差可达5 ℃,低温环境下帐篷同一高度横向区域温度对称分布,在中心区域温度较低,边缘和中心温差近8 ℃。     

新发展阶段中国矿山安全法规标准体系研究*

为充分发挥立法的引领和推动作用,不断完善中国矿山安全法律法规体系,分析我国矿山安全领域的立法现状,借鉴美国矿山安全立法经验及启示,立足于我国矿山安全监管监察体制革新的新形势和新要求,提出了以《矿山安全法》为基本法,以行政法规、部门规章、监察手册和强制性标准为支撑的新发展阶段矿山安全法规标准体系,为中国矿山安全领域立法提供参考。     

受限空间环境压力对三元锂离子电池热失控影响*

为研究三元锂离子电池在空运低压环境中的安全性,通过自主设计搭建的封闭式变压实验舱开展相关实验,对不同荷电状态（SOC）下的三元锂离子电池在不同压力环境（101,80,60,40 kPa）下的热失控特性进行研究,采集电池热失控过程中的温度以及实验舱内的压力变化,并对热失控后实验舱内的气体成分进行分析。结果表明:三元锂离子电池热稳定性随着SOC的升高而下降,常压下100%SOC的电池热失控温度可达650.8 ℃,初始环境压力越低,相同SOC的电池热失控最高温度越低。随着环境压力的降低,相同SOC的电池在热失控后会生成更多CO,且电解液占比升高。研究结果可为锂离子电池空运安全性研究提供理论依据。     

日本劳动安全卫生监管模式对我国的借鉴作用

学习和借鉴国外先进的安全生产管理模式,可以促进我国安全生产监管水平的不断改善。日本的劳动安全卫生监管采用了超前管理和过程管理方式,政府监管部门通过制定和完善有关法律法规,建立政府计划指导,劳动灾害防止团体和产业协会提供技术服务,企业承担劳动安全卫生主体责任,使劳动安全卫生政策、计划得到有效的执行和不断的修正。经多年的实践和积累,日本劳动安全卫生的重点已从灾害预防控制,向劳动工作紧张焦虑预防控制、创造舒适劳动环境转移,整个劳动安全卫生监管模式进入了一个良性循环。该文借鉴日本劳动安全卫生监督管理体制四十多年的经验,提出我国职业卫生监管应该通过培训教育,提高全民的劳动安全卫生意识。要充分研究和利用第三方技术服务组织,规范第三方技术服务,承担我国劳动安全卫生的事务性工作。     

低压环境对锂电池热失控释放温度影响

为研究锂电池在民航飞行低压特殊环境的安全性及发生热失控灾害后的高温危险性,通过可模拟飞行变动条件的动压变温实验舱开展系列实验,研究锂电池在不同低压环境下的（101,60,30 kPa）多节18650型锂离子电池热失控温度特性,采集电池池体温度及热失控喷射释放温度等参数。研究结果表明:随环境压力降低,圆柱锂电池间的热失控传播并不能被阻断,但锂电池热失控灾害所释放产生的高温区域减少,且高温持续时间变短,释放所产生温度的高温危险性随环境压力的降低而有所降低。