電力系統控制中心的人機工程設計論文

　　摘要：闡明了電力系統控制中心人機工程設計的必要性，并簡要介紹了我國第一個電 力行業人機工程設計系列標準的產生、審查情況及其主要內容。

　　關鍵詞：電力行業 人機工程 設計標準 控制中心

　　1 控制中心人機工程設計的必要性

　　電力系統的控制中心(在電網稱調度中心，它包括控制室及與其配套的功能室和相關設施)是監測并控制發電、輸電、配電運行的 所在地，是電力系統運行的樞紐。控制中心的設計包括技術和人機工程兩個方面。如何運用 人機工程原則，使控制中心的機(包括硬件和軟件)和環境(物理環境、化學環境以及社會人際環境)適合人的生理、心理特點以及人的能力及其限度，從而使其技術充分發揮作用，實現控制中心人、機、環境協調和整體優化，保證系統運行安全、高效，是個十分重要的問題。 我國電力部門十分重視控制中心的設計，重視采用先進技術，有的直接從國外引進先進設備。 但因人種和所處地區不同，在身材、工作環境等方面有所差異，從人機工程角度看，有些地 方整體并不協調，必須采取相應的改進措施，才能適合于國內使用。至于我國自己設計的控 制中心，雖然也考慮了人的因素，但不夠全面，除了對人的心理因素考慮較少外，主要是缺 乏系統化、規范化的人機工程設計。因而在運行時往往也呈現出許多弱點，這早已引起業內 人士的關注。80年代末，90年代初，就有人對我國4座電廠(分別反映我國60年代末，70年代 末和國外80年代末水平)中各種類型的控制室作人機工程學調研，結果表明：在控制室的布局，控制室內顯示系統布局對人的視野的適應性，控制裝置的可操作性，顯示與控制裝置的 成對性，儀表的易讀性，操作人員的作業姿勢與控制臺，坐椅設計的合理性，控制室作業環 境(照明、噪聲、空氣品質、工作空間、活動空間)等方面都存在不同程度的不符合人機工程 原則的地方，有的已導致操作人員疲勞或工作效率降低，成為安全運行的隱患。

　　另外，筆者看到的大型調度中心的控制室，設備很先進，但也存在眩光，操作臺與坐椅 不符合人機工程要求等問題。

　　出現上述問題的原因主要是在設計控制室時沒有充分考慮人的因素，特別是缺乏相應的 人機工程設計標準。因此，電力系統控制中心必須實施人機工程設計，才能保證電力生產的 安全。

　　2 國外控制中心人機工程設計標準

　　據對美國電力行業制定和應用人機工程標準所作的調研表明：美國電力科學研究院 (EPRI)在70年代中期曾對大型火電廠頻繁的停機事故作過研究和分析，發現其中大部分停機 事故是由于人員操作失誤造成的，而失誤的原因有的是由于電廠的設計沒有很好應用人機工 程學原則，導致難以減少或避免操作失誤。因此，80年代在對美國中西部大型電廠進行了人 機工程調研和審評的基礎上，編制了一套設計導則，題為《提高火電廠設計、運行和維修水 平的人機工程導則》，詳細具體地闡明如何將人機工程學原則和方法貫徹到大型火電廠設計 的全過程以及設計的各方面。后又出版了《大型電廠可維修性人機工程設計導則》。這兩套 導則，為電廠控制中心的設計、運行和維修提供了全面的指導，并有很強的可操作性。美國 國家標準局還于1988年頒布了人機工程標準ANSI/HFS100-1988《視覺顯示終端工作站的人機 工程導則》。該標準全面規定了用于視覺顯示終端(VDT)、相關工作桌椅以及VDT環境的人機 工程原則和具體要求。VDT是現代工業中常用的設備，也是電力系統控制中心中的重要設備。 據稱，國際標準化組織(ISO)正在編制一套《控制中心的人機工程設計》系列標準(ISO 11064)， 以及《用于辦公室工作的視覺顯示終端的人機工程要求》系列標準(ISO 9241)。這兩個系列 標準中有的已正式頒布，有的還處于草稿或征求意見稿階段。

　　3 我國控制中心人機工程設計標準

　　如上所述，要很好進行控制中心人機工程設計，就必須制定并實施我國的相應標準。1997 年，在中電聯領導下，由南京自動化研究院牽頭，中國標準化研究所、蘇州熱工研究所等參 加組成了“控制中心人機工程設計標準”編制工作組(以下簡稱編制組)。編制組竭力應用當 前國內外人機工程學研究的最新成果，參考大量相關標準，尤其是國際上還處在編制階段的 ISO 11064和ISO 9241的最新內部資料，編制適合我國電力系統實際的人機工程設計標準。 1999年5月初完成了自成體系的《控制中心人機工程設計導則》系列標準(以下簡稱系列標 準)。并由中電聯標準化部主持，在北京召開了系列標準審查會。與會者對系列標準的內容 進行了全面審查，認為該標準具有很強的科學性和實用性，填補了我國電力系統人機工程設 計標準方面的空白，對今后電力設計工作和生產運行都具有指導意義和參考價值，一致通過了系列標準的送審稿。并從實際應用出發，對標準提出了修改意見。

　　今年3月19日，中電聯標準化中心正式宣布該系列標準將于2000年7月1日起實施。

　　該系列標準共包括12個子標準：

　　DL/T575.1-1999 “控制中心人機工程設計導則”第1部份 術語與定義

　　DL/T575.2-1999 “控制中心人機工程設計導則”第2部份 視野與視區劃分

　　DL/T575.3-1999 “控制中心人機工程設計導則”第3部份 手可及范圍與操作區劃分

　　DL/T575.4-1999 “控制中心人機工程設計導則”第4部份 受限空間尺寸

　　DL/T575.5-1999 “控制中心人機工程設計導則”第5部份 控制中心設計原則

　　DL/T575.6-1999 “控制中心人機工程設計導則”第6部份 控制中心總體布局原則

　　DL/T575.7-1999 “控制中心人機工程設計導則”第7部份 控制室的布局

　　DL/T575.8-1999 “控制中心人機工程設計導則”第8部份 工作站的布局與尺寸

　　DL/T575.9-1999 “控制中心人機工程設計導則”第9部份 顯示器、控制器及其相互 作用

　　DL/T575.10-1999 “控制中心人機工程設計導則”第10部份 環境要求原則

　　DL/T575.11-1999 “控制中心人機工程設計導則”第11部份 控制室的評價原則

　　DL/T575.12-1999 “控制中心人機工程設計導則”第12部份 視覺、顯示終端 (VDT)工作站

　　上述12個子標準中，前4個是基礎部分。其中DL/T575.1-1999概括了系列標準中所有用到的術語及其定義，對理解整個標準有重要作用，其余3個對與控制中心設計有關的人的生理、心理特性、能力及其限度給出了具體數據。如：人在各種操作姿勢下的視區、視野范圍， 最佳視區和最佳視野值，監視作業的視區劃分；人在各種操作姿勢下手功能可及范圍及操作 區劃分；精確操作區、有效操作區、舒適操作區、可擴展操作區的尺寸；受限空間設計應考 慮的主要因素，以及控制中心的受限作業空間、受限活動空間和個人心理空間的尺寸等等。這些都是控制中心人機工程設計中所必需的基本數據。 后7個子標準是控制中心人機工程設計應遵循的基本原則和方法， 是系列標準的核心部分。它從整體到局部，依次從控制中心到控制室，再到其中的工作站，逐步細化至顯示器、控制器，分別詳細地規定了設計原則、設 計步驟以及應考慮的各種因素。對控制中心中最重要的部分——控制室，還規定了具體環境 (熱環境、聲環境、氣流、照明、空氣品質等)要求以及評價原則(人機評價的基本內容、要 求、評價程序、評價方法等)。凡設計中要求的具體數值都根據第2、3、4個子標準中提供的 基礎數據給出。最后一個子標準既是前列各子標準中諸多人機工程學原則在VDT工作站上的 綜合應用實例，又是本系列標準的一個有機組成部分。因為VDT工作站是控制中心的重要設 備，是控制室內重要的人機接口。

　　電力系統控制中心實施人機工程設計是電力系統現代化的重要標志之一。隨著新技術不 斷應用，必將遇到新的人機接口問題。該系列標準不可能包含一切。但人機工程學強調的原 則是以人為中心的人—機—環境整體協調的設計思想，機和環境的設計都要盡可能適合人的 生理心理特征、人的能力及其限度。盡管技術日新月異，但人的基本特征變化是不大的。因 而，只要緊緊抓住上述原則，在使用系列標準中所給的具體設計原則和參數時，不過分著眼 于單個原則或參數而善于全面理解、綜合運用，使系統整體協調，就一定能使控制中心的設 計更加合理、更加適合運行要求。

　　參考文獻

　　1 童時中等.火電廠控制室人機系統狀況調查.水利電力勞 動保護，1994(2)

　　2 李志光等.青山熱電廠鍋爐控制室安全運行故障的人機 學研究.安全，1991(4)

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　　4 EPRI NP-4350，1985年 Human Engineering design guidelines for maintainability

　　5 ANSI/HFS 100-1988 American National Standard for human factors engineering of visual display terminal workstations.

　　6 ISO 11064 (1994-) Ergonomic design of control centres (part 6-8)

　　7 ISO 9241 (1992-) Ergonomic requirements for office coork with visual display terminals (VDTs) (part 1-17)

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