智慧收費亭人性化設備控制系統研制

秦安洲 陳霞燕 蒯玲

摘 要：在對人體尺寸和工作狀況進行大量調查基礎上，以人體靜態尺寸為依據，對高速公路收費亭操作臺與座椅的高度提出合理建議；并根據其工作狀況，對收費亭內的人性化輔助設備（如自動門、自動窗、LED照明、空調、新風、風幕、背景音樂、環境監控等），收費系統進行集中、聯動控制。使收費亭內人-機-收費環境相協調，提高收費人員的工作舒適度和高效性，降低職業病患病率。該控制系統迎合了市場發展機遇，具有很強的推廣價值。

關鍵詞：智慧收費亭；人性化設計；智能控制

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

1 引言

高速公路收費亭的作用不但要保護收費人員的安全[1-2]，還應適宜收費人員長時間進行單調工作，這就要求其內部設備能夠給收費人員提供一個具有相當舒適性的工作環境。2012年高速公路收費亭執行規范沒有對其內部環境進行詳細說明。一方面，不當的座椅高度使長時間保持坐姿工作的收費人員血液不能正常循環，患血栓病的概率大幅度增加[3-4]。在調查的206名收費人員中，60%以上患有不同程度的頸椎病、腰椎病，10%左右的是血栓易患者。總之，不合理的桌椅高度影響了收費人員的身體健康；另一方面，長時間強制性的單調工作使收費人員情緒波動大，容易造成精神焦慮。在調查的206名收費人員中，生活中容易暴怒，不易控制自己情緒，抑郁癥患病傾向明顯提高。因此，對收費亭內的一些設施進行優化設計，并基于人性化考慮設計亭內工作環境是很有必要的。

2 智慧收費亭的設計理念

2.1 操作臺與座椅高度優化建議

收費員的全部工作幾乎都在放置收費設施的操作臺上完成。不合理的操作臺高度和座椅，不能保證肩部的舒適姿勢，很容易引起肩周炎、頸椎病等[5]。因此，對操作臺和座椅高度進行合理設計，以達到收費工作的舒適性尤為重要。

基于人體工程學，收費員在坐姿狀態下，應該根據膝腘高度與坐姿肘高之和來確定操作臺的高度。根據相關性分析得知，膝腘高度與身高的相關系數大于0.8，即膝腘高度與身高高度線性相關[6]。根據調研數據，確定男女收費員身高與膝腘高度的回歸參數，可以得到操作臺高度的計算公式：，。

取被測男收費員的最高身高180cm，女性收費員最低身高160cm，代入上式計算出操作臺高度為86.26cm和73.74cm。因此建議收費亭內操作臺的高度應在73～87cm范圍內。

座椅的高度應與操作臺相協調，座椅與操作臺之間的高度應滿足所有收費員的大腿空間高度最小限值。根據測量數據中女性最小膝腘高度與男性最大膝腘高度確定椅面高度調節范圍為41～55cm，滿足收費員大腿空間高度最小限值要求。

2.2 收費亭內人性化輔助設備的聯動設計

高速公路收費亭內包括自動門、自動窗、LED照明系統、空調系統、新風系統、風幕、背景音樂、環境監控、腿部加熱模塊等，這些設備旨在為收費人員提供一個舒適的工作環境和優良的空氣質量氛圍，體現了管理者“以人為本”的管理理念。因此，這些設備又稱為人性化輔助設備，為了進一步體現“以人為本”理念，對這些設備進行特性化和聯動設計，進一步提高收費人員的工作舒適度和工作效率。

（1） 自動門采用門禁系統，收費人員只能憑借已注冊的工作卡開門，門自動開啟，安裝于門框之上風幕自動啟智慧收費亭人性化設備控制系統研制

秦安洲，陳霞燕，蒯 玲，陳 旺，楊正理

（三江學院，南京 210012）

摘 要：在對人體尺寸和工作狀況進行大量調查基礎上，以人體靜態尺寸為依據，對高速公路收費亭操作臺與座椅的高度提出合理建議；并根據其工作狀況，對收費亭內的人性化輔助設備（如自動門、自動窗、LED照明、空調、新風、風幕、背景音樂、環境監控等），收費系統進行集中、聯動控制。使收費亭內人-機-收費環境相協調，提高收費人員的工作舒適度和高效性，降低職業病患病率。該控制系統迎合了市場發展機遇，具有很強的推廣價值。

關鍵詞：智慧收費亭；人性化設計；智能控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.147操作臺和座椅高度。確認收費終端上的個人信息無誤后，輸入收費密碼并確認。該收費車道的通行燈由紅變綠，車道欄桿自動抬起，收費亭左側收費窗口窗簾自動升起，收費窗口開啟，安裝于收費窗口上方的風幕系統開啟，進入收費模式。

（3） 當通行車輛進入收費區域后，收費窗口的風幕系統關閉，收費人員開始收費操作。收費完成，車輛離開收費區域后，收費窗口的風幕系統開啟，將亭內、外空氣隔開，起到防塵、防污染、防蚊等作用。

（4） 智慧收費亭一體化操作控制器自動檢測收費亭內溫、濕度，并根據預設條件自動啟動、關閉收費亭內的空調系統，使亭內溫、濕度保持最適宜狀態。收費人員也可以根據自身條件和身體狀態人工啟動、關閉空調系統。

（5） 智慧收費亭一體化操作控制器自動檢測收費亭內PM2.5、M10等顆粒濃度，并根據預設條件自動啟動、關閉收費亭內的新風系統，實時使亭內空氣與亭外100m之外的空氣進行不間斷交換，對智慧亭內空氣進行過濾、滅毒、殺菌、增氧，保持亭內空氣質量能達到優良狀態；如果室外空氣質量不好時，收費人員也可以人工新風系統，停止亭內、外空氣交換。

（6）智慧收費亭一體化操作控制器自動檢測收費亭內照明度，并根據預設條件自動開啟、調節、關閉收費亭內的照明系統。收費人員也可以人工對亭內的照明系統進行干預。

收費亭內人性化輔助設備的聯動設計如圖1所示。圖中實線表示該設備可通過收費亭一體化操作機或傳統方式進行人工控制，圖中虛線表示該設備可實現自動控制。

3 結論

本文以人性化設計為目標，對高速公路收費亭提出了以下幾個方

面建議：

（1） 以人體靜態尺寸為依據，對收費亭操作臺與座椅的高度提出合理建議。

（2） 根據收費人員的工作狀況，對收費亭內的人性化輔助設備，如自動門、自動窗、LED照明系統、空調系統、新風系統、風幕、背景音樂、環境監控等進行集中控制，并與收費系統實現聯動。

（3） 采用組態軟件對收費亭內的人性化輔助設備的工作狀態進

參考文獻：

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[2]楊正理，史文，陳海霞等.大數據背景下高校招生策略預測[J]. 智能系統學報.

[3]蘇麗.高速公路收費站設計研究[D].長安：長安大學，2012.

[4]張丹丹.辦公座椅設計中的人機工程學應用[D].北京：北京林業大學，2008.

[5]王秀玲.人機工程學的應用與發展[J].機械設計與制造，2007（01）

：151-152.

[6]張高美.人機工程學在辦公桌椅設計中的應用[J].藝術與設計：理論，2012（89）：142-143.