矿工疲劳的ERP特征

煤矿井下设备操作不仅要求矿工保持警戒状态,而且需要持续地将注意力集中在单调枯燥的操作任务和体力作业任务上。由于长时间的轮班和重复性任务,矿工极易出现精神和生理疲劳。为了研究矿工疲劳对其安全能力的影响,应用事件相关电位(ERP)技术,研究Oddball任务下一线矿工下井前后脑电特征变化,从而获取疲劳评价的客观指标。通过测试和采集自愿参加实验的14名夜班矿工下井前后的主观疲劳水平、行为表现指标和脑电信号数据,对诱发ERP特征的波幅和潜伏期进行分析,从而确定矿工疲劳的主要影响因素。从主观疲劳评价和行为表现指标的角度分析可得,夜班矿工下井前后精神状态差异较大;进一步分析矿工ERP特征的变化,发现上井后P300的潜伏期显著增加,波幅明显下降,说明井下一线高负荷连续作业任务导致矿工的精神疲劳增加。ERP方法可用来研究矿工的疲劳程度;P300可以作为评价一线矿工疲劳的有效指标,从而为研究矿工疲劳的对抗措施提供依据。     

疲劳中介效应下矿工心理因素对不安全行为的影响

为明确矿工不安全行为影响因素及其作用机制,防止不安全行为和事故发生,研究了疲劳中介效应下的矿工心理因素对不安全行为的影响。从心理学角度,归纳分析影响矿工不安全行为的心理因素,以矿工疲劳反应为中介,提出心理因素、疲劳反应、不安全行为3方面的关系假设并构建结构方程模型;采用群体抽样方法,对陕西2家煤矿矿工进行问卷调研;将所收集的有效问卷通过SPSS 26.0软件,进行信度和效度检验;最后通过AMOS 24.0软件对所建模型进行统计分析。结果表明：矿工心理因素(个人性格、心理素质、工作时的注意力和工作态度)均负向影响作业过程中产生的疲劳反应和不安全行为,其中工作时的注意力对矿工疲劳反应的影响以及个人心理素质对矿工不安全行为的影响,显著度均是最大的;矿工作业过程中产生的疲劳反应正向影响其不安全行为;矿工心理因素与不安全行为之间存在2种影响途径,一是心理因素通过引起作业中的疲劳反应进而引起不安全行为,二是心理因素直接引起不安全行为。     

基于脑电的水平运动立体影像视疲劳评估

针对长时间观看水平运动立体视频所引发的视觉疲劳这一现象,采用单一运动形式的水平立体视频刺激为实验素材,通过主观实验对比分析被试观看同样的3D素材与2D素材后所引起疲劳感受的差异性.分别采集被试疲劳前后的EEG(electroencephalography)信号与ERP(event related potentials)信号,提取疲劳前后30个电极EEG信号的θ、?、β3个波段小波系数的均值及其比值、、θ/(?+β)、(?+θ)/β、θ/β、(?+θ)/(?+β)作为时频域特征,提取样本熵作为脑电信号的非线性特征.将时频域特征与非线性特征作为联合特征进行立体视觉疲劳评估,避免了单一特征的局限性,多角度分析了视觉疲劳前后特征参数变化.实验结果表明,3D与2D视频均能够使被试在一定程度上产生视觉疲劳现象,且3D显示比传统2D显示对人的影响更大.对比分析ERP信号发现疲劳状态下的N200和P300成分幅值明显下降,而潜伏期略有增加.通过可分性指数FCSI(Fisher’s class separability index)算法、支持向量机SVM(support vector machines)、基于互信息的特征选择算法等筛选出评估水平运动视觉疲劳的最佳特征参数为CP3电极上的?/θ.同时,结合脑区分析发现,与水平运动立体视频关系最为密切的两个脑区可能为顶区与前额区.     

感情色彩双字词内隐加工的ERP研究

以汉语情感词系统中的汉语双字词作实验材料,记录20名大学生在执行情绪词汇判定任务时的事件相关电位(ERP), 初步探讨被试对汉语感情色彩双字词进行内隐加工时的脑内时程动态变化.结果显示:正性词或负性词诱发的ERP波幅比中性词诱发的ERP波幅大,而正性词与负性词诱发的ERP波幅之间差异不显著.正性词和负性词诱发的晚正成分(LPC)都是左半球大于右半球,右半球优势和愉悦度优势均不明显.研究结果提供了感情色彩双字词内隐加工的情绪效应及其优势半球的电生理学证据.     

组织环境因素与矿工安全注意力的关系研究

为减少矿工不安全行为发生,本文深层次研究组织环境因素对矿工安全注意力的作用关系。基于文献研究,确定影响矿工安全注意力的组织环境因素,构建组织环境因素与矿工安全注意力关系的假设模型,并采用问卷调查法和结构方程模型对调查数据进行实证分析。研究结果表明:组织安全承诺、安全文化氛围与自主型安全注意力存在正相关关系,与被迫型安全注意力存在负相关关系;安全管理行为与自主型安全注意力存在负相关关系,与被迫型安全注意力存在正相关关系。其中,组织安全承诺和安全文化氛围对自主型安全注意力的影响比对被迫型安全注意力的影响大,而安全管理行为对被迫型安全注意力的影响比对自主型安全注意力的影响大。     

生产性噪声对工作人员脑认知影响的ERP分析

为工业企业听力保护计划制定、人机工程学设计及劳动者烦恼度缓解等提供客观的生理依据,分析了生产性噪声对工作人员脑认知的影响.采集自愿者在90 d B(A)的稳态机械性噪声刺激以及安静状态下的脑电信号,建立事件相关脑电位ERP中N1(N100)波的幅值脑地形图及P2(P200)波幅值的脑地形图,对ERP信号进行时频分析.结果表明噪声刺激与静音状态相比,ERP在N1波的幅值明显减少,而在P2波幅值变化呈相反趋势明显增加.噪声刺激下被试额区导联的N1幅值显著减小,P2幅值显著增加,表明高声压级生产性噪声导致被试烦躁、注意力分散,并干扰了认知能力.     

基于链式中介效应的工作资源与心理安全行为关系研究

人的不安全行为是造成煤矿安全事故的主要原因。为了减少煤矿安全事故的发生,必须全方位的预防和控制矿工的不安全行为。基于积极心理学视角,探讨了煤矿工作资源对矿工心理安全行为的影响机理,并且深入分析企业的安全氛围水平和矿工自身的安全心理资本在影响机理中的重要作用,构建了煤矿工作资源对矿工心理安全行为影响关系的理论模型。运用结构方程模型和bootstrap法对该理论模型进行检验。结果表明:工作资源能够分别通过心理社会安全氛围和安全心理资本的完全中介作用正向影响矿工的心理安全行为;并且工作资源可以通过心理社会安全氛围和安全心理资本的链式中介作用正向影响心理安全行为。以上研究证实了煤矿工作资源、企业心理社会安全氛围和矿工安全心理资本在提升矿工安全行为中的有效性。因此,煤矿企业应该加强对矿工心理安全的重视,向矿工提供丰富的工作资源,改善组织安全氛围,开发矿工安全心理资本,进而提升矿工安全行为。     

用多通道特征组合和SVM单次提取诱发脑电信号

以“模拟人类自然阅读诱发模式”产生的诱发脑电信号作为载体,利用脑一机接口这种新颖的人-机交互方式构建一种脑控拼写装置．在这种实时通信模式中,不能采用认知科学实验及临床中的常规相干平均方法来提取诱发电位,而必须实现特征信号的单次识别．对来自四个通道的各种信号成分进行特征组合,利用支持向量机分类器对一名被试者脑电信号中的载波成分进行了单次提取,最佳特征组合的平均正确识别率为98．8％,证明了诱发模式的先进性和系统实现的可行性．     

矿工不安全行为影响因素分析及控制对策

我国30 a间煤矿重大事故统计数据显示,人因事故占到96.5％以上.在所有导致煤矿重大事故的直接原因中,不安全行为是引起煤矿绝大多数事故发生的直接原因.因此,在对不安全行为影响因素文献综述的基础上,以G矿N1301工作面的矿工为研究对象,确定了由4个一级因素16个二级因素组成的不安全行为的影响因素集.引入网络层次分析法(ANP),构造不安全行为影响因素的网络结构模型,并通过发放专家打分表,对不安全行为的影响因素进行两两比较,利用Super Decisions (SD)软件计算出不安全行为影响因素的一级因素和二级因素的权重,进而得出全部16个二级影响因素权重总排序,并以此为依据对不安全行为的影响因素进行了重要性分析.其重要性排序将为预防矿工不安全行为指出控制方向,并提出相应的矿工不安全行为控制对策.     

矿工大五人格特质对煤矿险兆事件上报的影响

为探讨矿工大五人格特质对煤矿险兆事件上报行为的影响关系,采用中国大五人格问卷简式版和煤矿险兆事件上报量表对陕西地区3所煤矿的329名矿工进行测量。运用SPSS21.0软件对其信效度和相关性进行分析,在此基础上采用多元回归分析研究矿工大五人格特质对煤矿险兆事件上报行为的预测作用,同时考查不安全心理在二者之间的中介作用。结果显示,宜人性人格对险兆事件上报行为(β=0.27,p0.05)具有显著的正向影响;尽责感人格对险兆事件上报行为(β=0.31,p0.05)具有显著的正向影响;神经质人格对煤矿险兆事件上报行为(β=-0.29,p0.05)具有显著的负向影响;外倾性和开放性人格对煤矿险兆事件上报行为不具有影响作用;不安全心理在神经质、宜人感、尽责感3个维度和险兆事件上报行为的关系中起到中介作用。在险兆事件的管理过程中,煤矿可以进行矿工人格特质和岗位匹配度检验,并针对不同的人格特质采取干预手段,消除矿工不安全心理状态,提高险兆事件的上报率,提升煤矿安全管理水平。     

基于SEM-ANP的矿工不安全行为影响因素指标体系研究

中国煤矿安全生产形势虽有好转,但依然严峻,由人的不安全行为而导致的煤矿事故时有发生。为了减少煤矿重大事故的发生,就必须预防和控制煤矿工人的不安全行为。文中分别从内在和外在2个层面对影响矿工不安全行为的因素进行深入分析,并对各因素之间的相互关系提出假设,进而根据假设,构建矿工不安全行为影响因素概念模型。运用结构方程模型对矿工不安全行为影响因素概念模型进行验证,最终得出矿工不安全行为影响因素指标体系。采用网络层次分析法计算所构建指标体系中各指标的权重,并进行重要度分析。该研究有利于制定更有针对性的不安全行为预防措施,也有利于提升煤矿的安全管理水平。     

基于脆弱性理论矿工安全注意力影响因子研究

为有效提高矿工安全注意力水平,减少煤矿安全事故的发生,基于脆弱性理论,对矿工安全注意力系统影响因子进行系统分析。首先,根据文献研究及实地调研,提取矿工安全注意力系统的影响因子;其次,从人、机、环影响因子以及脆弱性两个维度构建矿工安全注意力系统脆弱性影响因子的二维矩阵;再次,明晰矿工安全注意力系统脆弱性特征要素与脆弱性的关系,并构建矿工安全注意力的系统脆弱性特征要素递次演化模型;最后,从员工脆弱性、设备脆弱性和环境脆弱性三个层面提出矿工安全注意力系统脆弱性的控制措施。     

小脑神经网络在矿工疲劳监测控制系统中的应用

针对矿工井下疲劳监测与控制难题,探索矿工疲劳务工的生理指标状况,降低矿工疲劳状态下务工的可能性,指导煤矿高层管理者对矿工疲劳生产的管理与控制,并为新设计的矿工疲劳监测控制系统提供新的方法与依据。采用多元信息融合技术,提取了皮电、肌电、脑电等12个疲劳水平监测信号,对矿工务工期间进行半接触式肢体图像和信号分析,构建了矿工疲劳监测信号体系;结合CMAC神经网络理论,提出矿工疲劳务工期间的疲劳检测控制系统模型,并通过收集矿工务工期间的多生理指标对构建的模型进行验证。结果表明:矿工疲劳监测与控制系统监测结果与实际矿工疲劳水平的平均偏差为0.2,偏差为0.1~0.3的约占51.7%,0.4~0.7的约占32.2%,0.8~1.0的约占16.1%,比传统的单一信号监测精度更高,偏差更小,更能满足实际生产中的矿工监测与控制的精度需求。为缓解当前矿工疲劳生产的现状,依据矿工疲劳监测结果,结合金融风险管理理论,应采用的方法是:当矿工疲劳水平超出生理负荷值时,机械自启强迫停止功能;当矿工疲劳水平严重时,提醒班组长强迫矿工换班(岗);当矿工出现疲劳迹象时,报警提示矿工调整自身疲劳状态等。为后期中国煤矿人员安全与高效生产的电子监测与控制领域提供一种新的设计参考。     

微弱脑信号专注度特征提取与识别

目前基于脑机接口的脑电信号研究得到越来越广泛的关注,然而传统脑电信号采集需要使用电极帽并涂抹胶泥膏而不被大多数用户所接受。因此,将研究使用无需涂抹胶泥膏的独立电极采集脑电信号,然而使用独立电极采集脑电信号容易出现干扰大、信号不稳定等缺陷。为了快速有效提取脑电信号特征并克服独立电极采集脑电信号的缺陷,将采用低通滤波方法进行工频干扰的滤除,利用独立成分分析(ICA)实现脑电信号中的眼电伪迹分离,并在此基础上通过设置水平眼电和垂直眼电阈值以及各个独立成分在脑部位置的空间分布特性实现眼电伪迹的识别。最后,分别利用β波能量以及样本熵来衡量人脑专注度的高低,仿真结果表明两者均与专注度成正相关,实验以Neuro Sky专注度为基准,将两种算法分别与其进行对照。此外,样本熵与Neuro Sky算法的相关度比β波能量法提高了26%,说明样本熵专注度提取算法更能精确跟踪人脑注意力的变化,对脑电信号专注度的衡量与实际更加吻合。     

基于视觉双特征的并行联合脑-机接口范式的研究

基于多特征的并行联合脑-机接口与单一特征脑-机接口相比,能利用更多信息和并行方式提高特征提取和系统执行效率。提出了一种基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)和运动起始视觉诱发电位(MVEP)的双特征并行联合脑-机接口范式,通过设计3×3字符拼写范式,矩阵中纵列白色竖条按设定频率闪烁诱发SSVEP,横行中白色竖条随机运动诱发MVEP。实验表明,被试者关注目标字符时,两种特征脑电信号被同时诱发出来,并且对两种脑电信号进行特征识别能够检测出被试者选取的目标字符。联合范式并行的刺激编码方式有效节约了刺激诱发时间,为构建更为实用的联合脑-机接口提供了一种实现方法。     

脑波音乐干预疲劳的效果和机制探索

疲劳干预与缓解一直是脑科学领域研究的重要问题，其中音乐干预已成为疲劳的调节措施之一。然而，现有音乐对疲劳的干预效果参差不齐。目前，有研究使用脑电信号转化成的音乐——脑波音乐进行生理状态调控，其在多项调控研究中(疼痛、睡眠等)表现出了积极的干预效果，我们猜想携带生理信息的脑波音乐对疲劳可能具有更佳的干预效果。为了探索脑波音乐干预疲劳的效果和机制，本工作招募了75名健康大学生，随机分为4组，在利用自主设计的范式对被试进行疲劳诱发后，分别让他们聆听游戏态脑波音乐、睁眼静息态脑波音乐、非脑波音乐和无声刺激进行疲劳干预。实验全程记录被试脑电信号，并让被试在音乐干预前后填写疲劳自评量表。对音乐干预前后的疲劳行为数据的分析显示，游戏态脑波音乐、睁眼静息态脑波音乐和非脑波音乐均对疲劳具有干预效果，而其中游戏态脑波音乐的效果最为显著；进一步的脑电脑网络分析结果揭示了游戏态脑波音乐可使被试在beta频段下前额叶、额叶、顶叶、双侧颞叶和枕叶间的连接减弱。     

儿童Stroop效应加工阶段特点的事件相关电位研究

选用小学六年级儿童为被试者,采用事件相关电位研究了Stroop效应的时间进程。实验中要求被试者判断在计算机屏幕中央出现的汉字颜色,并尽可能又快又准地按下相应的键,同时使用32导电极帽记录被试者的脑电信号。结果除了发现反应时的Stroop效应;还发现在汉字出现后大约300 ms左右,颜色与语义不一致的汉字诱发的P300比其它两种条件的波幅要大、潜伏期要晚;在汉字出现大约400 ms之后引发了一个慢波,不一致条件和控制条件引起的慢波波幅在头皮顶部比一致条件大。结果说明儿童Stroop效应的产生是一个复杂过程,干扰效应是早期颜色识别和后期反应选择两个阶段共同作用的结果,而促进效应则发生在后期的反应选择阶段。     

矿工不安全行为“行为前-行为中-行为后”组合干预研究

为了预防和控制煤矿工人的不安全行为,从而减少煤矿重大事故的频发,文中从行为前、行为中、行为后3个方面构建组合干预策略集。采用系统动力学原理,构建矿工不安全行为"行为前-行为中-行为后"组合干预的SD模型,奠定仿真模拟研究基础。运用Vensim PLE软件对模型进行仿真模拟研究,通过分析矿工不安全行为水平在干预下变化趋势,对比分析了矿工不安全行为"行为前-行为中-行为后"的干预效果,结果表明行为前干预效果最显著。     

融合眼动追踪和目标动态可调的稳态视觉诱发电位脑机接口系统设计

针对视觉脑机接口应用过程中,刺激目标数量多且面积小时视觉响应不强,被试者疲劳时难以将注意力集中在同等大小刺激目标上的问题,设计了一种基于眼动追踪和视觉目标动态可调的脑机接口系统。该系统利用TCP/IP传输协议实现眼动信号和脑电信号的同步采集,并将眼动信号以视觉反馈的形式实时呈现在刺激显示界面,即有提示被试者视线落点位置以便集中注意力到目标刺激上的作用,起到控制目标刺激大小的作用。该系统结合了眼动追踪快速高效和稳态视觉诱发电位脑机接口(SSVEP-BCI)频谱稳定、信噪比高等优势,眼动反馈信号快速调控刺激目标增大并吸引被试者注意,以激发更高的脑电响应和提升识别正确率。将无眼动反馈刺激目标动态可变、无眼动反馈刺激目标不变作为对照组进行实验,结果表明:有眼动反馈目标动态可变的脑机接口系统能比无眼动反馈目标动态可变、无眼动反馈目标不变系统在更短的时间窗内达到80%以上的识别正确率,且具有更高的脑电响应幅值;在3 s时间窗内,有眼动反馈目标动态可变的脑机接口系统的平均识别正确率为92.97%,脑电响应幅值为1.824μV,高于平均识别正确率为88.39%及脑电响应幅值为1.379μV的无眼动反馈目标动态可变系统,且高于平均识别正确率为79.48%及脑电响应幅值为0.987μV的无眼动反馈目标不变系统,这表明有眼动反馈且刺激目标动态可调的脑机接口系统具有更好的识别效果且能诱发更高的脑电响应,工作性能更好。     

基于独立成分分析降噪与集成分类器的疲劳脑电分析

疲劳驾驶是引起众多交通事故的重要因素之一,脑电作为一种直接反映大脑组织电活动的信号日趋成为评估驾驶疲劳检测与预警的研究焦点。提出了一种基于Ada Boost的组合型实验方法用于分析脑电检测疲劳驾驶。实验过程中针对不同受试者采用独立成分分析(independent component correlation algorithm,ICA)处理分析;继而进行样本熵、信息熵、模糊熵和AR系数的特征提取;最后运用Ada Boost将最小二乘向量机基于三种核分类器集成为一个强分类器。实验结果显示,采用Ada Boost分类器分类效果优于单个核分类器,对疲劳驾驶平均识别率达到93%,五折交叉验证准确率为91. 04%,在一定程度上推动了基于脑电信号的安全驾驶辅助监控系统的研究。