學生公寓掌紋識別門禁系統中的人機工程學

王春雪

（首都經濟貿易大學 安全與環境工程學院，北京 100070）

0 引言

隨著我國科技的高速發展，學生公寓掌紋識別門禁系統在各大高校中被廣泛應用，以達到減少安全隱患，提升管理水平的目的[1]。 但在實際使用過程中，學生對公寓掌紋識別門禁系統的滿意程度卻有待提高。本文基于這個問題，對學生公寓掌紋識別門禁系統進行研究，分析其在設計上存在的缺點，并根據人機工程原理對其人性化設計提出一些改進建議， 希望對學生公寓掌紋識別門禁系統的設計使用有所幫助。

1 學生公寓掌紋識別門禁系統

1.1 學生公寓掌紋識別門禁系統的尺寸

筆者對多所北京地區高校掌紋識別門禁系統硬件設施進行測量， 得到門禁系統的主要硬件結構尺寸為： 門禁通道高116.5cm，門禁通道出入口寬度56.8cm，緊急出口寬度83.1cm，每個通道間的間隔厚度29.6cm， 門禁通道閘翼距地高度50.5cm，門禁系統出入口通道長度143.5cm。

1.2 學生公寓掌紋識別門禁系統使用流程

學生公寓掌紋識別門禁系統主要包括三個模塊[2]，系統模塊與硬件設施決定了學生進出門禁系統的流程的不同。（1）進入學生公寓時掌紋識別門禁系統的使用流程為：輸入學號、掌紋識別、擋板打開、通過通道和擋板關閉。（2）離開學生公寓時掌紋識別門禁系統的使用流程為：學生卡識別、擋板打開、通過通道和擋板關閉。

1.3 學生公寓掌紋識別門禁系統使用人群的特點

高校學生公寓掌紋識別門禁系統的使用人群主要為在校住宿的專科、本科、研究生學生，年齡范圍大致在18-25 周歲。學生公寓掌紋識別門禁系統在設計時，產品與人體的尺寸、形狀及用力是否配合是重要的參考因素[3]。筆者將學生公寓中學生的水平臀寬設置為34.4cm，學生的手功能高設置為80.75cm，學生公寓內男生平均運動速度設置為1.35m/s、女生平均運動速度設置為0.98m/s[4]。

2 存在問題與分析

2.1 問卷調查分析

筆者針對高校學生公寓掌紋識別門禁系統的使用情況，選取幾個針對性問題， 面向在校學生采用實地派發的形式進行問卷調查。 隨機抽樣人數200 人，有效問卷192 份，其中男89 人，女103 人，實際有效率為96%，符合預計期望值。

分析問卷調查結果，42.2%的學生在使用學生公寓掌紋識別門禁系統時感到不舒適，62.5%的學生認為學生公寓掌紋識別門禁系統寬度設置不合理。 被門禁通道閘翼夾住、手拎暖瓶過門禁通道行動困難、上下課高峰時段需排隊等待進出公寓、擔心門禁系統會影響緊急疏散效果等情況均對學生造成一定的困擾。

2.2 學生公寓掌紋識別門禁系統問題分析

針對實際使用中出現的上述問題，筆者應用人機工程學原理、Pathfinder 計算機仿真技術， 對學生公寓掌紋識別門禁系統的問題進行分析。

2.2.1 門禁通道閘翼夾人

學生公寓門禁系統的掌型儀的識別時間普遍少于1s，感應門禁閘翼的反應時間約為0.45s。 有的學生自身反映速度較慢或當時的注意力沒有全部集中在通過門禁系統上， 導致部分肢體沒有在門禁通道閘翼動作時間內離開通道閘翼區域， 而被門禁系統閘翼夾住腿部。

2.2.2 手拎暖瓶過門禁通道行動困難

學生公寓門禁系統通道閘翼設置在距離地面50.5cm-96.5cm 處，學生的手功能高為80.75cm，學生手拎暖瓶進出公寓時，門禁通道閘翼的活動區域剛好在手功能高的區域內（即在學生手拎暖瓶的活動范圍內）。筆者對高校學生公寓內的暖瓶進行隨機抽樣測量， 實際測量結果為學生使用暖瓶的平均周長為48.0cm，直徑為15.3cm。即學生單手拎一個暖瓶通過學生公寓門禁系統通道時需要的寬度為49.69cm，另考慮到學生冬季穿著服裝厚度這一因素，學生出入所需寬度約為56.5cm。北京地區高校學生宿舍掌紋識別門禁系統的出入口通道寬度被設置為56.8cm，對于冬季手拎暖瓶出入學生公寓的學生來說，通道寬度僅僅滿足基本通過要求。

2.2.3 上下課高峰時段需排隊等待進出公寓

學生公寓的掌紋識別門禁系統被設計為雙向流通，即一個門禁通道同時具備出入兩項功能。 學生出入學生公寓所需的流程并不同，導致學生出入公寓所用時間不同。筆者在非上下課高峰時段對學生進出公寓所用時間進行抽樣測量， 樣本量為100人。測量結果顯示，學生通過公寓掌紋識別門禁系統進入學生公寓平均用時4.4s， 學生通過公寓掌紋識別門禁系統走出學生公寓平均用時1.7s。 上下課高峰時段，由于門禁系統可以雙向流通出行，進入和走出學生公寓的學生使用同一個門禁通道出入口，使在學生上下課高峰時段需排隊等待進出公寓。

2.2.4 學生擔心門禁系統會影響緊急疏散效果

筆者根據高校學生公寓掌紋識別門禁系統的尺寸及公寓內學生的運動速度，利用計算機模擬仿真軟件Pathfinder 進行疏散模擬。通過不同的仿真模型設置，研究學生公寓門禁系統的設置是否會影響公寓內學生緊急疏散的效果。 以首都經濟貿易大學賽歐學生公寓為實例進行1：1 建模， 根據學生實際居住情況將公寓內的學生數量設置為705 人。

不設置掌紋識別門禁系統時公寓內學生緊急疏散所需的安全疏散時間為168.0s。 而當設置掌紋識別門禁系統時公寓內學生緊急疏散所需的安全疏散時間為168.0s。 此時賽歐學生公寓一樓各出口人的流速情況如圖1 所示。

圖1 設置時一樓各出口的人員流速情況

賽歐學生公寓共有6 個緊急出口，而學生公寓掌紋識別門禁系統只安裝在了供學生平時使用的出口2 上。 模擬結果顯示學生公寓掌紋識別門禁系統的使用對安全疏散時間沒有影響，且只有一樓出口3 的疏散速率受到影響， 可能會在20s-40s 時出現由于人員流速迅速增長而產生的短暫擁堵現象。

3 人機學建議

3.1 對門禁通道閘翼反應速度的人機學建議

針對上述問題，筆者建議在進行學生公寓掌紋識別門禁系統設計時，注意以下幾點：（1）將門禁通道閘翼的動作速度適當調低，延長學生離開門禁通道的容許時間，避免閘翼動作時間小于學生的反應動作時間。 （2）將門禁系統出入通道寬度設置為60cm，保證在冬季學生穿著較厚的衣物時，也能輕松地手拎暖瓶出入學生公寓。 （3）將左側的一個門禁出入通道設置為單向只允許走出公寓的出口， 避免由于雙向流通出入口造成上下課高峰時段學生公寓出現雙向排隊等待現象，縮短等待時間。 （4）將掌紋識別門禁系統的緊急出口不銹鋼柵欄門寬度加至95cm。

4 小結

筆者針對學生在高校學生公寓掌紋識別門禁系統產生的不舒適現象進行問卷調查，根據調查數據結果確定研究方向。 應用人機學原理及Pathfinder 計算機模擬仿真技術對上述問題進行分析，結合實際使用中的情況，對學生公寓掌紋識別系統提出相關建議， 希望對高校學生公寓的掌紋識別門禁系統的設計及使用有所幫助。

[1]劉愛萍.基于指紋識別的高校公寓門禁系統[D].西安建筑科技大學，2007.

[2]譚俊.手指靜脈身份識別門禁系統的研制[D].重慶理工大學，2013，15.

[3]胡銘.人性化設計在智能手機界面設計中的研究[D].南京林業大學，2008，21.

[4]伍東.高層住宅建筑火災情況下人員安全疏散研究[D].天津理工大學，2009.