安全人机课程设计格式范本

课 程 设 计

课 程 安全人机工程学 题 目 我校C区公寓六人间宿舍采光照 明评价与改进 院 系 安全工程系 专业班级 安管1003班 学生姓名 黄宏星 学号10600130325 指导教师 完成时间 2012.11.20~ 26

I

课程设计（论文）任务书

学生： 黄宏星 专业： 安全技术管理 班级： 安管1003班

I、课程设计(论文)题目：我校C区公寓六人间宿舍采光照明评价与改进 II、课程设计原始资料(数据)：通过现场了解、调查以及实地测量和实验， 搜集到相关数据，结合学生心理和生理的特点的以及相关标准，以及现在学生公 寓采光照明遍存在的问题，再加以对比，做出记录，设计出最佳的方案。 III、课 程 设计完成的主要内容：运用了人机工程学的基本原理和方法，全 面考虑大学生的生理、心理因素，对我校C区公寓六人间学生宿舍的采光照明的 人机关系和色彩搭配进行设计，使六人间宿舍达到安全、舒适、合理、经济的效 果。 IV、提交设计形式（设计说明书与图纸、计算等）及要求：提交一份 六人间学生学生公寓的采光照明的设计方案报告，语句通顺、层次清楚、推理逻 辑性强，论点明确、论据真实充分、有力；图纸部分：采用CAD绘制，严格按照 作图规范，用四号图纸绘制，采用国际统一标准符号和单位制；文字部分用小四 号字体、A4号纸型打印。

日期： 自 2012年 11 月 13 日 至 2012年 11 月 26 日

指导教师意见：

II

我校C区学生公寓采光照明的人机工程学评价与改进

安全技术管理专业0904班 代尚文

【摘要】采光照明对于一个建筑物来说是至关重要的，不少的建筑物就是因为采光照明达不到理想的条件而被人摒弃。人对光环境的需求与他从事的活动有密切关系。优良的照明能保持人的良好的精神面貌，提高工作学习效率，保障人身安全与视力健康。学校公寓是是学生学习、生活、休息的地方，因此学校公寓的光环境又有它特殊意义，学校的采光照明不仅直接影响学生视觉作业的完成，而且也影响到其它非视觉作业的各个方面。好的光照效果对学生视力的保护和智力的发挥都起着重要的作用，为此研究采光照明的人机关系，目的是能够实现人与机都达到最佳状态，符合安全人机工程学的原理和相关标准的要求。 【关键词】 学生公寓；采光照明；安全人机

III

Evaluation and improvement of lighting illumination of School Apartment at C campus in ergonomic view

Major: safety technology management Student: Dai shangwen

【ABSTRACT】：The natural lighting illumination regarding a building is very important; many buildings are abandoned by the human because the natural lighting illumination cannot achieve the ideal condition. Needs of people with his light environment is closely related to the activities. The fine illumination can maintain person's good mental outlook, raises the work study efficiency，and safeguards the personal safety and the vision health. School Apartment is the place for students to learn, live, rest, so the light environment of school apartments have itself special significance, The natural lighting illumination of School Apartment not only directly impacts student vision work completion but also affects each aspect on other non-visual work. The effective illumination quality is playing vital role in protecting the student eyes and displaying the intelligence. Therefore, we research the natural lighting illumination's man-machine relations, in order to make the human with machine to achieve the optimum condition and Conforms to the security man-machine engineering principle and the correlation standard request. 【KEY WORDS】School Apartment； natural lighting illumination； security man-machine

IV

目 录

1 前言 .................................................... 1 2 理论依据 .................................................. 2

2.1 采光照明基本原则 ...........................................2

2.1.1 适用性原则 ............................................2 2.1.2 安全性原则 ............................................2 2.1.3 美观性原则 ............................................2 2.1.4 经济性原则 ............................................3 2.2 采光的方法 .................................................3 2.3 采光标准 ...................................................3 2.4 照度标准 ...................................................4

2.4.1 参照标准 ..............................................4 2.4.2 照度的基本原理 ........................................5 3 公寓采光照明现状 ......................................... 6

3.1 公寓基本概况 .............................................6 3.1.1 公寓的平面图 ........................................6 3.1.2 公寓的实际参数 ......................................7 3.1.3 窗地面积比 ..........................................7 3.2 照度的测量 ...............................................7

3.2.1 测量仪器 ............................................7 3.2.2 照度测量的基本原理 ..................................8 3.2.3 测量位置 ............................................8 4 测量数据结果 ............................................ 10

4.1 自然采光条件下照度的基本情况 ............................10 4.2 人工光环境下的照度的基本情况 ............................10 5 数据分析 ............................................... 11

5.1 自然光条件下的照度分析 ..................................11

5.1.1 照度值计算 .........................................11 5.1.2 采光系数计算 .......................................11 5.1.3 横向照度分布情况 ...................................12 5.1.4 纵向照度值分布情况 ................................12 5.1.5 小结 ...............................................13 5.2 人工光环境的分析 ........................................14

5.2.1 照度值计算 .........................................14 5.2.2 横向照度分布情况 ...................................14 5.2.3 纵向照度分布情况 ...................................14 5.2.4 照度均匀度分析 .....................................15 5.2.5 照明功率分析 .......................................16 6 改进办法 ............................................... 17 7 结束语 ................................................. 18 参考文献 .................................................... 19

V

重庆安全技术职业学院安全人机工程课程设计

1 前言

安全人机工程学安全人机工程学是从安全的角度和着眼点出发,运用人机工程学的原理和方法去解决系统中人机结合面的安全问题的一门新兴学科.随着人类社会的进步,让人类劳动、生活、生存在一个安全和谐的社会之中,安全成为人类社会共同努力的目标。因此我们运用人机工程学原理及有关标准,对人-机-环境的关系进行分析,充分考虑人的因素,从人的生理和心理特征考虑,使系统中的三要素相互协调,以保证人的身心健康,提高人的工作效能。 学生公寓作为我们学习、工作的重要场所，作用不可忽视。设计合理的学生公寓不仅为学生提供了一个良好的生活学习环境，而且还可以使学生身心愉悦，提高学习效率。因此对学生的公寓的安全人机设计就显得更加有意义有价值，学生可针对公寓的空间布局、各物件的人机匹配、颜色的心理作用、采光照明等进行分析与改进，本文从安全人机的角度来研究寝室采光照明存在的问题并提出改进方法。

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2 理论依据

2.1 采光照明基本原则

2.1.1 适用性原则

适用是设计的出发点和基本条件。设计应分析使用对象对照度、灯具、光色等方面的需求，选择合适的光源、灯具及布置方式，在照度上要保证规定的最低值，在灯具的形式与光色的变换上，要符合室内设计的要求。适用性还包括照明系统的施工安装、运行及维修的方便简单，及对未来照明发展变化留有一定的空间。

2.1.2 安全性原则

在选择设计照明系统时要自始至终坚持安全第一的原则。在设计中要遵循规范的规定和要求，严格按规范设计；在选择建筑电器设备及电器材料时，应慎重选用一些信誉好、质量有保证的厂家或品牌，同时还应充分考虑环境条件（如温度、湿度、有害气体、辐射、蒸汽等）对电器的损坏；对先进技术和先进施备要在充分论证的基础上积极采用。

2.1.3 美观性原则

灯光照明尚具有装饰空间、烘托气氛、美化环境的功能。对于装饰要求较高的房间，装饰设计往往会对光源、灯具、光色的变换及局部照明等提出一些要求，因此，照明设计要尽可能地配合室内设计，满足室内装饰的要求；对于一般性房间的照明设计，我们也应该从美观的角度选择、布置灯具，使之符合人们的审美习惯。

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2.1.4 经济性原则

经济性原则包含两方面内容：一方面是节能，照明光源和系统应该符合建筑节能有关规定和要求；另一方面是节约，照明设计应从实际出发尽可能多的减少一些不必要的设施；同时，还要积极的采用先进技术和先进设施，不能片面的以经济为理由，拒绝采用先进技术和设施。

2.2 采光的方法

采光有两种方法，一种是天然采光。就是将适当的昼光引进室内照明，天然采光虽然受到日照时间、纬度、气候、地形等因素，却是最经济的采光方法。因此在建筑工程设计上十分重视采光。学校公寓的采光设计要求窗的总透光面积要与地板的面积保持适当的比值，即四分之一至六分之一。另一种是人工采光，光源是人工采光的发光体。通过人工制成发光体发光，科学合理地把光线分配到各个工作面。

2.3 采光标准

以采光系数C作为采光设计的数量指标,室内某一点的采光系数可按下式计算

C=

EEnw×100% （1）

式中En在全阴天空漫射光照射下，室内给定平面上的某一点由天空漫射光所产生的照度(lx)；

E在全阴天空漫射光照射下，与室内某一点照度同一时间、同一地方，

w在室外无遮挡水平面上由天空漫射光所产生的室外照度(lx)。

根据GB/T50033-2001，采光系数标准值的选取,应符合下列规定: 1) 侧面采光应取采光系数的最低值 Cmin； 2） 顶部采光应取采光系数的平均值 Cav；

3) 对兼有侧面采光和顶部采光的房间，可将其简化为侧面采光区和顶部采光区，并应分别取采光系数的最低值和采光系数的平均值。

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具体参考值详见表2-1。

采光等级度 表2-1 视觉作业场所工作面上的采光系数标准值 视觉作业分类 侧面采光 顶部采光 作业精确识别对象的最采光系数室内天然小尺寸的d最低值光临界照（mm） 度（lx） Cmin(%) d≤0.15 0.15＜d≤0.3 0.3＜d≤1.0 1.0＜d≤5.0 d＞5.0 5 3 2 1 0.5 250 150 100 50 25 采光系数平均值Cav(%) 卧室 餐厅

室内天然光临界照度（lx） 350 255 150 75 35 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 特别精细 很精细 精细 一般 粗糙 7 4.5 3 1.5 0.7 2.4 照度标准

2.4.1 参照标准

根据GB/T50034—2004《建筑采光设计标准》，把公寓定位为居住建筑，因此照明标准值将以居住建筑照明标准值（表2-2）作为依据和参照。我们以水平面作为参考平面，高度为0.75m。

表2-2 居住建筑照明标准值

房间或场所 参考平面及其高度 照度标准值Ra （lx） 起居室 一般活动 0.75m水平面 100 80 书写、阅读 300* 一般活动 0.75m水平面 75 80 床头、阅读 150* 0.75m餐桌面 150 80 4

重庆安全技术职业学院安全人机工程课程设计 厨房 一般活动 0.75m水平面 100 80 操作台 台面 150* 卫生间 0.75m水平面 100 80 注：*宜混合照明。 2.4.2 照度的基本原理

照度指光源落在包括某一点在内的单位受照面的光通量叫做光源在该点所产生的照度，其符号用E表示。若照射到表面上一点面元的光通量为dΦ,该面元的面积为dA,则E=dΦ/dA照度的单位是勒克斯，符号为lx。

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3 公寓采光照明现状

3.1 公寓基本概况

3.1.1 公寓的平面图

1) 图3.1是公寓的空间和照明的设备的基本概况。

①床铺 ②椅子 ③日光灯管 ④门窗

图3.1 公寓平面图

2) 图3.1.2是公寓采光侧面的门窗相对位置示意图

比例尺1：5

图3.2 门窗相对位置示意图

说明：图3.2中门和窗户是连为一体的，根据现场调查，门窗都是用玻璃挡

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风，目的是能提高自然光环境下的采光质量。

3.1.2 公寓的实际参数

根据实地测量，公寓的实际参数详见表3-1

表3-1 公寓的实际大小 公寓的平面参数 长度（单位cm） 长 670 宽 332 左边门的宽 90 左边门的高 204 左边窗户宽 190 左边窗户高 66 灯距地面的高度 320 窗户朝向 北

3.1.3 窗地面积比

窗户的大小直接决定了采光的量，因此合理的窗地面积比显得尤为重要。我国的行业标准建筑采光照明标准规定在第Ⅳ类光气候分区中的窗地面积比宜为1/4到1/6.

在我校公寓中门窗面积Ac为3.128㎡，地面面积Ad为22.244㎡，所以窗地面积比为Ac/Ad×100% =3.128/22.244= 14.8%。不符合国家标准的相关要求。

3.2 照度的测量

3.2.1 测量仪器

选用JD-3便携数字式，上海嘉定仪表厂

①、测量范围：0~20xl04lx(共分4档)

②、测量误差：≤士4％(国家一级照度计标准) ③、色修正系数K=0．98-1．02(400-760nm波长)

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④、余弦修正精度：(角度响应误差)30°，≤±2％；60°，≤±5％；80°，≤±12％ ⑤、疲劳误差：≤±1 ⑥、示值再现性误差：≤±1

3.2.2 照度测量的基本原理

在评价和设计中，将采用中心布点法，即在照度测量区域一般将测量区域划分为矩形网格，网格宜为正方形应在矩形网格中心点测量照度，该布点方法适用于水平照度，垂直照度和摄像机方向的垂直照度的测量，若是垂直照度应标明照度测量面的法线方向。

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○————

测点

图3.3 中心布点法测量图

中心布点法的照度按公式E=mnav1Ei计算

式中： Eav为平均照度，单位为勒克斯lx

Ei为第i个测点的照度，单位为勒克斯lx m为纵向测点数 n为横向测点数

3.2.3 测量位置

根据公寓的实际情况，公寓的两边均为床铺和桌椅，因此除开因床铺占的

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地方，这样使操作简单，可行性提高，另外也解决了因床铺占地而无法测量某些位置点的实际问题。详见图3.4途中每个格子的面积是1平方米，即边长是1m。

图3.4 测点位置示意图

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4 测量数据结果

自然采光是一种很重要的手段，充分利用自然光有利于节约能耗。

4.1 自然采光条件下照度的基本情况

表4-1是测得的公寓在自然采光条件下的照度

表4-1 自然光条件下的照度值 第一行 第二行 第三行 A 59 180 46 B 61 113 53 C 28 67 32 D 30 50 21 E 19 36 12 F 18 25 10 测量时间是下午4:00，同期室外临界照度值是7500lx 单位（lx）

4.2 人工光环境下的照度的基本情况

下表是人工灯光环境下的照度（表4-2）

表4-2 人工光环境下的照度值 第一行 第二行 第三行 A 14 14 12 B 22 29 16 C 32 37 33 D 38 43 37 E 16 26 17 F 12 14 14 检测时间：20：00点。 单位（lx）

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5 数据分析

5.1 自然光条件下的照度分析

5.1.1 照度值计算

1E=mnavEi=860/18=47.8（lx） （2）

寝室是休息的地方，但是在教室不多的实际情况下，在寝室学习就避免不了要看书写字，一般刊物都是以小四号字体为主，整个字体的大小大约为3mm，其笔画的粗细程度大约为0.3mm。但是有些书籍刊物，出版商为了节约纸张，其中表格和图片的字体就更加小了。因此，看书写字属于作业精细度精细的，采光等级为Ⅲ级。临界照度值达到100lx。但是寝室平均值为47.8lx。远远低于标准水平。在所有的测量点中，仅有2个点达到标准水平。这两个点靠近门窗，由此推断第2列靠近门窗的两个平方以内的区域基本达到采光照度值的基本标准。但是寝室其他大20平方米的区域没有达到标准要求。

5.1.2 采光系数计算

C=En×100% （3）

Ew表5-1 采光系数计算表 项目 照度值 采光系数

值 max 180 2.4% av 47.8 0.63% min 10 0.13% Ⅲ类采光等级的采光系数最低值为2%，根据计算寝室的采光系数浮动较大，只有局部能达到标准水平，照度值最低的地方采光系数仅为0.13%。只达到标准值的6%。平均水平的采光照明系数也只有达到0.63%，距离标准水平相

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差甚远。

5.1.3 横向照度分布情况

第三行第二行第一行横向照度值变化趋势200150照度（lx）100500123456位置点注：图中位置点123456分别对应ABCDEF位置点。

图5.1 横向照度分布图

横向照度值中的三幅图大致趋势是由左向右降低，第一行的照度值呈下降的趋势，中途略有起伏。这一行测点靠近桌子，奇数点的测点受桌子边缘的遮挡，照度值要比偶数点稍微低一点。第二列测点的照度值比其他两列的照度值要高出很多，原因是第二列测点的前面是玻璃门，采光条件要比另外两列要好。第三列测点比其他两列要低，与光线的方向有关。

5.1.4 纵向照度值分布情况

A列照度分布趋势200180160140120100806040200123C列照度分布趋势807060照度（lx）照度（lx）50403020100123位置点位置点 12

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E列照度分布趋势403530照度（lx）6050D列照度分布趋势2520151050123照度（lx）403020100123位置点

3025位置点

B列照度分布趋势120100照度（lx）照度（lx）F列照度分布趋势80604020012320151050123位置点位置点

图5.2 纵向照度分布图

纵向照度分布出现峰值从六幅图中局可以看见此趋势，这也直接说明了两边的照度要比中间的低，除了A图和B图的峰值能达到标准值以上，其他的测点的照度小于标准值，从这里也可以看出，在纵向方面照度值也是不均匀的，这样明暗对比度增加，过久呆在这样的环境中会造成视觉疲劳，在心理上形成一种压抑感。

5.1.5 小结

由于公寓北面的寝室开的窗户是朝北的，在这种条件下，寝室无法被太阳直射，采光只能靠漫反射光线来增强室内的照度。从图中也可以看得出来，越是离窗户的距离越远，照度越来越低。门窗的透光面积也不够大，而且当室外光线强烈时，容易形成眩光。在建筑设计上，存在一些瑕疵，阳台的长和宽不合理。阳台的长度不够长，而宽度较大，光线能够照射进来的角度范围就小。因此在时间段上只有当太阳光线与寝室门窗成直线时，采光才能达到良好的标准。

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5.2 人工光环境的分析

5.2.1 照度值计算

1E=

avEmni=426/18=23.7（lx）

在人工光环境下，室内的照度标准值为300lx，而宿舍的照度比较低，平均照度为23.7lx

5.2.2 横向照度分布情况

人工光环境下的横向照度趋势图50454035照度（lx）302520151050123456位置点第一行第二行第三行

图 5.3 人工光环境下的横向照度分布图

从此图中看出照度值是不均匀的。因为图中出现的峰值很高，而且每一个横向剖面的峰值均不相等，也说明了各个剖面上的值彼此间起伏很大。

5.2.3 纵向照度分布情况

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湖南工学院安全人机课程设计 照度（lx）383736343332313029123C列照度值分布 照度（lx）354443424140393837363534331D列照度值分布23位置点位置点14.51413.5A列照度值分布353025B列照度值分布照度（lx）1312.51211.51110.5123照度（lx）20151050123位置点位置点14.51413.5F列照度值分布3025E列照度值分布照度（lx）1312.51211.51110.5123照度（lx） 20151050123位置点位置点图 5.4 纵向照度分布图

纵向照度的值起伏相对横向不大，但是仍然有起伏，可以推断在整个平面中，以灯光为中心，在大约0.75m的水平面上形成一个“凸”形的分布。

5.2.4 照度均匀度分析

公共建筑的工作房间和工业建筑作业区域内的一般照明照度均匀度，不应小于0．7，而作业面邻近周围的照度均匀度不应小于0．5。在0.75m的水平面上，人工光环境下的最低照度为12lx，最高照度Emax为43lx。均匀度为Emin/Emax=0.279.因此得出结论，人工光环境下的照度值起伏很大。

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5.2.5 照明功率分析

Pi照明功率由式LPD=s求出： 式中：

LPD——照明功率密度，单位为每瓦特平方米（W/㎡）

Pi——被测量场所中的第i单个照明灯具的输入功率，单位为瓦特（W） S——被测量场所的面积，单位为平方米㎡ 名称 超薄电感荧光灯 额定电流 型号 CH-40 额定功率 额定电压 220v 参照标准 0.43A 40w GB7000-10-99 寝室的照明灯具只有一盏荧光灯PLD=40/22.244=1.798 W/㎡

居住建筑每户照明功率密度值不宜大于表5-2的规定。当房间或场所的照度值高于或低于本表规定的对应照度值时，其照明功率密度值应按比例提高或折减。

表5-2 居住建筑每户照明功率密度值 房间或场所 起居室 卧室 餐厅 厨房 卫生间 照明功率密度（W/㎡） 现行值 目标值 对应照度值（lx） 100 75 150 100 100 7 6

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6 改进办法

照明度设计要思考的地方包括光源种类，功率，悬挂高度，灯具效率，配光曲线，室内物质的反射系数以及照明方式等等。为了使我们的人机的适应度提高，保证我们的工作、学习、休息质量。

1）改进照明方式。现在我们大部分的学生因为采光照明不足而添加一些辅助照明设施，当学生在寝室学习时，可以采用混合照明的方式。例如添加台灯，使局部照度提高。。当学生休息时，可以关掉一些灯，适当减小照度。

2）适当加大照明功率，提高环境的照度，减少视觉疲劳，要求室内满足照度，应在天花板两头各安装1个日光灯，保证桌上有足够的照度。

3）每个灯具上枢要安装一个灯罩，加强采光强度和防止眩光的产生。防止眩光产生灯具应设计成使人的视力与光源成45度以上。

4）改进建筑结构，在当今的市场条件下，土地资源相当宝贵，因此开发商为了满足最大限度的住房面积，往往忽视采光照明的要求。所以在设计建筑的时候，可以考虑增加一些采光照明的条件。另外，设计建筑时，应充分考虑到旁边的建筑物的高度，地理位置，窗户朝向。在23°36′NS以上的地区，为了获得较好的采光条件，建筑物应与经线呈15°至45°的夹角。像C区公寓这样两边都需要采光的最好不要设计成与纬线平行的样式。

5）如晴天当室外临界照度值较大时，宿舍有时自然采光过强，易于产生眩光，应适当用布帘档住。

6）应保证电压稳定，以确保灯具按额定功率工作，应为电压不稳引起灯具忽名忽暗形成照明不稳定，对人的视觉带来舒适的感，从而影响学习，还应加强管理，即使更换老的，旧的，坏的灯具。

7）学习环境中个表面上的亮度分布是照明设计中的补充，是决定物体可见度的重要因素之一，视野内有合适的亮度分布是 舒适视觉的必要条件，适当增加写字桌，书本与学习环境的亮度之比，较之单纯提高写子桌上的饿着凉能更有效地提高视觉功能，而且比较经济。

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7 结束语

人机工程学的显著特点是在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人——机——环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。此次的课程设计就是运用人机系统设计理论，希望能利用三个要素间的有机联系来寻求公寓采光照明这个系统的最佳参数。 在此次课程设计中，我们试图将人与照明进行和谐的结合，使我们能够从良好的灯光环境中快乐的生活高效的学习。

通过这次对公寓采光照明研究以及分析改进的设计，能将所学的人机工程学的有关知识运用到实践中，结合现实应用到这次的课程设计中来，不但丰富了我的知识面，学到了课本之外的知识，锻炼了自己的动手也使我进一步认识到人机工程的重要性。此次设计过程中得到了各位老师的鼓励指导，在此表示衷心的感谢！

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参考文献

[1] 张力，廖可兵.安全人机工程学[M].北京:中国劳动社会保障出版社，2007 [2] 欧阳文昭，廖可兵.安全人机工程学[M].北京:煤炭工业出版社,2002

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