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電力系統(tǒng)控制中心的人機工程設(shè)計論文
摘要：闡明了電力系統(tǒng)控制中心人機工程設(shè)計的必要性，并簡要介紹了我國第一個電 力行業(yè)人機工程設(shè)計系列標準的產(chǎn)生、審查情況及其主要內(nèi)容。
關(guān)鍵詞：電力行業(yè) 人機工程 設(shè)計標準 控制中心
1 控制中心人機工程設(shè)計的必要性
電力系統(tǒng)的控制中心(在電網(wǎng)稱調(diào)度中心，它包括控制室及與其配套的功能室和相關(guān)設(shè)施)是監(jiān)測并控制發(fā)電、輸電、配電運行的 所在地，是電力系統(tǒng)運行的樞紐。控制中心的設(shè)計包括技術(shù)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(huán)境(物理環(huán)境、化學(xué)環(huán)境以及社會人際環(huán)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(shù)充分發(fā)揮作用，實現(xiàn)控制中心人、機、環(huán)境協(xié)調(diào)和整體優(yōu)化，保證系統(tǒng)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(shè)計，重視采用先進技術(shù)，有的直接從國外引進先進設(shè)備。 但因人種和所處地區(qū)不同，在身材、工作環(huán)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(xié)調(diào)，必須采取相應(yīng)的改進措施，才能適合于國內(nèi)使用。至于我國自己設(shè)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(tǒng)化、規(guī)范化的人機工程設(shè)計。因而在運行時往往也呈現(xiàn)出許多弱點，這早已引起業(yè)內(nèi) 人士的關(guān)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(xué)調(diào)研，結(jié)果表明：在控制室的布局，控制室內(nèi)顯示系統(tǒng)布局對人的視野的適應(yīng)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(yè)姿勢與控制臺，坐椅設(shè)計的合理性，控制室作業(yè)環(huán) 境(照明、噪聲、空氣品質(zhì)、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(dǎo)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(diào)度中心的控制室，設(shè)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(xiàn)上述問題的原因主要是在設(shè)計控制室時沒有充分考慮人的因素，特別是缺乏相應(yīng)的 人機工程設(shè)計標準。因此，電力系統(tǒng)控制中心必須實施人機工程設(shè)計，才能保證電力生產(chǎn)的 安全。
2 國外控制中心人機工程設(shè)計標準
據(jù)對美國電力行業(yè)制定和應(yīng)用人機工程標準所作的調(diào)研表明：美國電力科學(xué)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(fā)現(xiàn)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(shè)計沒有很好應(yīng)用人機工 程學(xué)原則，導(dǎo)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(diào)研和審評的基礎(chǔ)上，編制了一套設(shè)計導(dǎo)則，題為《提高火電廠設(shè)計、運行和維修水 平的人機工程導(dǎo)則》，詳細具體地闡明如何將人機工程學(xué)原則和方法貫徹到大型火電廠設(shè)計 的全過程以及設(shè)計的各方面。后又出版了《大型電廠可維修性人機工程設(shè)計導(dǎo)則》。這兩套 導(dǎo)則，為電廠控制中心的設(shè)計、運行和維修提供了全面的指導(dǎo)，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(dǎo)則》。該標準全面規(guī)定了用于視覺顯示終端(VDT)、相關(guān)工作桌椅以及VDT環(huán)境的人機 工程原則和具體要求。VDT是現(xiàn)代工業(yè)中常用的設(shè)備，也是電力系統(tǒng)控制中心中的重要設(shè)備。 據(jù)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(shè)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(shè)計標準
如上所述，要很好進行控制中心人機工程設(shè)計，就必須制定并實施我國的相應(yīng)標準。1997 年，在中電聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)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(shè)計標準”編制工作組(以下簡稱編制組)。編制組竭力應(yīng)用當 前國內(nèi)外人機工程學(xué)研究的最新成果，參考大量相關(guān)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(nèi)部資料，編制適合我國電力系統(tǒng)實際的人機工程設(shè)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(shè)計導(dǎo)則》系列標準(以下簡稱系列標 準)。并由中電聯(lián)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(nèi)容 進行了全面審查，認為該標準具有很強的科學(xué)性和實用性，填補了我國電力系統(tǒng)人機工程設(shè) 計標準方面的空白，對今后電力設(shè)計工作和生產(chǎn)運行都具有指導(dǎo)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(yīng)用出發(fā)，對標準提出了修改意見。
今年3月19日，中電聯(lián)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(shè)計導(dǎo)則”第1部份 術(shù)語與定義
DL/T575.2-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)則”第2部份 視野與視區(qū)劃分
DL/T575.3-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)則”第3部份 手可及范圍與操作區(qū)劃分
DL/T575.4-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)則”第4部份 受限空間尺寸
DL/T575.5-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)則”第5部份 控制中心設(shè)計原則
DL/T575.6-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)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(shè)計導(dǎo)則”第7部份 控制室的布局
DL/T575.8-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)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(shè)計導(dǎo)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(shè)計導(dǎo)則”第10部份 環(huán)境要求原則
DL/T575.11-1999 “控制中心人機工程設(shè)計導(dǎo)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(shè)計導(dǎo)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(chǔ)部分。其中DL/T575.1-1999概括了系列標準中所有用到的術(shù)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(shè)計有關(guān)的人的生理、心理特性、能力及其限度給出了具體數(shù)據(jù)。如：人在各種操作姿勢下的視區(qū)、視野范圍， 最佳視區(qū)和最佳視野值，監(jiān)視作業(yè)的視區(qū)劃分；人在各種操作姿勢下手功能可及范圍及操作 區(qū)劃分；精確操作區(qū)、有效操作區(qū)、舒適操作區(qū)、可擴展操作區(qū)的尺寸；受限空間設(shè)計應(yīng)考 慮的主要因素，以及控制中心的受限作業(yè)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(shè)計中所必需的基本數(shù)據(jù)。 后7個子標準是控制中心人機工程設(shè)計應(yīng)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(guī)定了設(shè)計原則、設(shè) 計步驟以及應(yīng)考慮的各種因素。對控制中心中最重要的部分——控制室，還規(guī)定了具體環(huán)境 (熱環(huán)境、聲環(huán)境、氣流、照明、空氣品質(zhì)等)要求以及評價原則(人機評價的基本內(nèi)容、要 求、評價程序、評價方法等)。凡設(shè)計中要求的具體數(shù)值都根據(jù)第2、3、4個子標準中提供的 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)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(xué)原則在VDT工作站上的 綜合應(yīng)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(shè) 備，是控制室內(nèi)重要的人機接口。
電力系統(tǒng)控制中心實施人機工程設(shè)計是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的重要標志之一。隨著新技術(shù)不 斷應(yīng)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(xué)強調(diào)的原 則是以人為中心的人—機—環(huán)境整體協(xié)調(diào)的設(shè)計思想，機和環(huán)境的設(shè)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(shù)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(shè)計原則和參數(shù)時，不過分著眼 于單個原則或參數(shù)而善于全面理解、綜合運用，使系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)，就一定能使控制中心的設(shè) 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(tǒng)狀況調(diào)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(xué)研究.安全，1991(4)
3 EPRICS-3745，1984年 Enhancing fossil power plant design, operation, and maintenance:Human factors guidelines,
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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