基于光暴露安全预测的工厂动态光环境研究

Making use of the latest world research results in the area of lighting and medicine, aiming at the potential risk of photobiological safety in the lighting environment of large-scale assembly line factory works, utilizing advanced optometry, psychology and electrophysiological testing tools, we study shift workers fatigue cycle and consequently create fatigue data and simulation models of fine visual task workers. Via optimizing work-rest scheduling, we research the possibility of enhancing the work efficiency in low energy lighting in the dual role of the human visual and non-visual effects to reduce health risks which are caused by artificial long-term and high-dose light cumulation. Taking advantage of short-wave light as the biological clock to re-set the stimulation conditions, we make security authentication, which is used to strengthen adaptability of bright / dark night shifts strategy and propose prediction formula of artificial light safe exposure level. We study the human reaction the in the boundary threshold of different lighting modes and consequently establish best dynamic factory artificial light environment mode which has circadian adaptability and high consistency with human rhythm. The above research is helpful to eliminate the workers' fatigue cumulation, relieve pressure and reduce workers future health risks that are long engaged in shift work and therefore can provide reference for occupational protection standard revision. At the same time, it is useful to energy conservation and provides reference for the standard revision for factory lighting design. This topic is an international front topic,whose result is good for health keeping, energy saving and may bring to huge social and economic benefits.

利用国外照明及医学领域最新研究成果，针对大型流水线工厂作业光环境的光生物安全隐患，运用先进的视光学、心理学及电生理测试手段，研究轮班工人疲劳周期，建立精细视觉作业工人疲劳数据集和模拟模型；通过工作- - 休息优化排程，研究在人眼视觉与非视觉效应双重作用下，以低能量照明提升工作效率的可能性，降低人工光高剂量长期累积引发的健康风险；利用短波光作为生物钟重设定的刺激条件，对用于增强轮班适应性的夜间明亮/黑暗策略进行安全性验证，提出人工光安全曝光量预测公式；对不同照明模式边界阈值下人体反应进行量化研究，建立具有昼夜适应性、与人体节律吻合度高的工厂最佳动态人工光环境模式。 上述研究有利于消除工人疲劳累积、缓解压力，可降低长期从事轮班工作工人未来的健康风险，为职业防护标准的修订提供参考；有利于节能，为工厂照明设计标准修订提供参考。本课题为国际前沿课题，其成果有利于健康、节能，有着巨大的社会和经济效益。

项目背景：.为提高工作效率，工人昼夜在高强度的全人工光环境下工作，长时间、大剂量地接受人工光照射，职业健康面临新的风险。本课题重点研究在Cirtopic 效应（非视觉）与视觉效应双重作用下，基于疲劳周期的动态光环境模式，提出消除工人疲劳，缓解心理压力的优化策略，为职业防护标准的修订提供参考；寻找安全的人工光曝光剂量，减少长时间从事轮班工作工人未来的健康风险。.主要研究内容：.1.流水线工作-休息排程优化与疲劳周期研究.2.流水线工作台偏好光环境实验研究.3.昼间休憩空间明亮/黑暗策略的适应性、疲劳阻断性研究.4.具有昼夜适应性、视觉安全性的健康光环境调控方法研究.重要结果.1.建立动态调光数据模型，证明偏好光环境的在工作场所具有应用优势，及心理锚定效应显著地影响自主调节光环境；.2.建立典型工作-休息时间排程下的疲劳周期模型，发现社会/自然周期、时间信号的心理暗示、性别差异，以及动态的生理、心理状况对工作者的实时疲劳状态产生影响；.3.发现黑暗/明亮环境刺激在不同刺激时机，对不同性别、疲劳状态工作者的影响差异，提出定制化的工作场所健康光环境的调控依据。.4.发现睡眠结构与昼间工作疲劳的相关性，以及曝光刺激对睡眠结构的影响机理。.5.发现光照历史对光反应的影响，体现在高强光刺激对生理节律的持续性作用，以及黑暗暴露后，节律系统表现出对高强光刺激的较高光敏感度。.关键数据：.见正文.科学意义：.1.解决了由于视觉心理、视觉生理与人体节律三者不同步所带来的综合疲劳指数准确定量问题；.2.通过典型工作日“夜间睡眠-昼间工作”的全周期监测，提出了可行性高、应用于“健康光环境-人体反馈系统”的生理参数的采集、分析方法，为后续个体差异的研究打下基础；.3.发现了性别差异、曝光历史对于人体综合光反应的影响，将个体体质问题引入光环境差异化需求的探讨；.4.依据新的理论系统，提出基于个体体质差异的健康光环境调节方法，建构出全新的定制化光环境调控模式。