学生公寓掌纹识别门禁系统中的人机工程学

王春雪

（首都经济贸易大学 安全与环境工程学院，北京 100070）

0 引言

随着我国科技的高速发展，学生公寓掌纹识别门禁系统在各大高校中被广泛应用，以达到减少安全隐患，提升管理水平的目的[1]。 但在实际使用过程中，学生对公寓掌纹识别门禁系统的满意程度却有待提高。本文基于这个问题，对学生公寓掌纹识别门禁系统进行研究，分析其在设计上存在的缺点，并根据人机工程原理对其人性化设计提出一些改进建议， 希望对学生公寓掌纹识别门禁系统的设计使用有所帮助。

1 学生公寓掌纹识别门禁系统

1.1 学生公寓掌纹识别门禁系统的尺寸

笔者对多所北京地区高校掌纹识别门禁系统硬件设施进行测量， 得到门禁系统的主要硬件结构尺寸为： 门禁通道高116.5cm，门禁通道出入口宽度56.8cm，紧急出口宽度83.1cm，每个通道间的间隔厚度29.6cm， 门禁通道闸翼距地高度50.5cm，门禁系统出入口通道长度143.5cm。

1.2 学生公寓掌纹识别门禁系统使用流程

学生公寓掌纹识别门禁系统主要包括三个模块[2]，系统模块与硬件设施决定了学生进出门禁系统的流程的不同。（1）进入学生公寓时掌纹识别门禁系统的使用流程为：输入学号、掌纹识别、挡板打开、通过通道和挡板关闭。（2）离开学生公寓时掌纹识别门禁系统的使用流程为：学生卡识别、挡板打开、通过通道和挡板关闭。

1.3 学生公寓掌纹识别门禁系统使用人群的特点

高校学生公寓掌纹识别门禁系统的使用人群主要为在校住宿的专科、本科、研究生学生，年龄范围大致在18-25 周岁。学生公寓掌纹识别门禁系统在设计时，产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合是重要的参考因素[3]。笔者将学生公寓中学生的水平臀宽设置为34.4cm，学生的手功能高设置为80.75cm，学生公寓内男生平均运动速度设置为1.35m/s、女生平均运动速度设置为0.98m/s[4]。

2 存在问题与分析

2.1 问卷调查分析

笔者针对高校学生公寓掌纹识别门禁系统的使用情况，选取几个针对性问题， 面向在校学生采用实地派发的形式进行问卷调查。 随机抽样人数200 人，有效问卷192 份，其中男89 人，女103 人，实际有效率为96%，符合预计期望值。

分析问卷调查结果，42.2%的学生在使用学生公寓掌纹识别门禁系统时感到不舒适，62.5%的学生认为学生公寓掌纹识别门禁系统宽度设置不合理。 被门禁通道闸翼夹住、手拎暖瓶过门禁通道行动困难、上下课高峰时段需排队等待进出公寓、担心门禁系统会影响紧急疏散效果等情况均对学生造成一定的困扰。

2.2 学生公寓掌纹识别门禁系统问题分析

针对实际使用中出现的上述问题，笔者应用人机工程学原理、Pathfinder 计算机仿真技术， 对学生公寓掌纹识别门禁系统的问题进行分析。

2.2.1 门禁通道闸翼夹人

学生公寓门禁系统的掌型仪的识别时间普遍少于1s，感应门禁闸翼的反应时间约为0.45s。 有的学生自身反映速度较慢或当时的注意力没有全部集中在通过门禁系统上， 导致部分肢体没有在门禁通道闸翼动作时间内离开通道闸翼区域， 而被门禁系统闸翼夹住腿部。

2.2.2 手拎暖瓶过门禁通道行动困难

学生公寓门禁系统通道闸翼设置在距离地面50.5cm-96.5cm 处，学生的手功能高为80.75cm，学生手拎暖瓶进出公寓时，门禁通道闸翼的活动区域刚好在手功能高的区域内（即在学生手拎暖瓶的活动范围内）。笔者对高校学生公寓内的暖瓶进行随机抽样测量， 实际测量结果为学生使用暖瓶的平均周长为48.0cm，直径为15.3cm。即学生单手拎一个暖瓶通过学生公寓门禁系统通道时需要的宽度为49.69cm，另考虑到学生冬季穿着服装厚度这一因素，学生出入所需宽度约为56.5cm。北京地区高校学生宿舍掌纹识别门禁系统的出入口通道宽度被设置为56.8cm，对于冬季手拎暖瓶出入学生公寓的学生来说，通道宽度仅仅满足基本通过要求。

2.2.3 上下课高峰时段需排队等待进出公寓

学生公寓的掌纹识别门禁系统被设计为双向流通，即一个门禁通道同时具备出入两项功能。 学生出入学生公寓所需的流程并不同，导致学生出入公寓所用时间不同。笔者在非上下课高峰时段对学生进出公寓所用时间进行抽样测量， 样本量为100人。测量结果显示，学生通过公寓掌纹识别门禁系统进入学生公寓平均用时4.4s， 学生通过公寓掌纹识别门禁系统走出学生公寓平均用时1.7s。 上下课高峰时段，由于门禁系统可以双向流通出行，进入和走出学生公寓的学生使用同一个门禁通道出入口，使在学生上下课高峰时段需排队等待进出公寓。

2.2.4 学生担心门禁系统会影响紧急疏散效果

笔者根据高校学生公寓掌纹识别门禁系统的尺寸及公寓内学生的运动速度，利用计算机模拟仿真软件Pathfinder 进行疏散模拟。通过不同的仿真模型设置，研究学生公寓门禁系统的设置是否会影响公寓内学生紧急疏散的效果。 以首都经济贸易大学赛欧学生公寓为实例进行1：1 建模， 根据学生实际居住情况将公寓内的学生数量设置为705 人。

不设置掌纹识别门禁系统时公寓内学生紧急疏散所需的安全疏散时间为168.0s。 而当设置掌纹识别门禁系统时公寓内学生紧急疏散所需的安全疏散时间为168.0s。 此时赛欧学生公寓一楼各出口人的流速情况如图1 所示。

图1 设置时一楼各出口的人员流速情况

赛欧学生公寓共有6 个紧急出口，而学生公寓掌纹识别门禁系统只安装在了供学生平时使用的出口2 上。 模拟结果显示学生公寓掌纹识别门禁系统的使用对安全疏散时间没有影响，且只有一楼出口3 的疏散速率受到影响， 可能会在20s-40s 时出现由于人员流速迅速增长而产生的短暂拥堵现象。

3 人机学建议

3.1 对门禁通道闸翼反应速度的人机学建议

针对上述问题，笔者建议在进行学生公寓掌纹识别门禁系统设计时，注意以下几点：（1）将门禁通道闸翼的动作速度适当调低，延长学生离开门禁通道的容许时间，避免闸翼动作时间小于学生的反应动作时间。 （2）将门禁系统出入通道宽度设置为60cm，保证在冬季学生穿着较厚的衣物时，也能轻松地手拎暖瓶出入学生公寓。 （3）将左侧的一个门禁出入通道设置为单向只允许走出公寓的出口， 避免由于双向流通出入口造成上下课高峰时段学生公寓出现双向排队等待现象，缩短等待时间。 （4）将掌纹识别门禁系统的紧急出口不锈钢栅栏门宽度加至95cm。

4 小结

笔者针对学生在高校学生公寓掌纹识别门禁系统产生的不舒适现象进行问卷调查，根据调查数据结果确定研究方向。 应用人机学原理及Pathfinder 计算机模拟仿真技术对上述问题进行分析，结合实际使用中的情况，对学生公寓掌纹识别系统提出相关建议， 希望对高校学生公寓的掌纹识别门禁系统的设计及使用有所帮助。

[1]刘爱萍.基于指纹识别的高校公寓门禁系统[D].西安建筑科技大学，2007.

[2]谭俊.手指静脉身份识别门禁系统的研制[D].重庆理工大学，2013，15.

[3]胡铭.人性化设计在智能手机界面设计中的研究[D].南京林业大学，2008，21.

[4]伍东.高层住宅建筑火灾情况下人员安全疏散研究[D].天津理工大学，2009.