顯控臺的內涵和分類方法及型譜研究

朱 輝

(中國西南電子技術研究所,成都 610036)

顯控臺的內涵和分類方法及型譜研究

朱 輝

(中國西南電子技術研究所,成都 610036)

探討了顯控臺的內涵,提出了顯控臺的分類方法,闡述了顯控臺型譜。采用廣義和狹義的概念明晰了顯控臺的基本內涵;采用特征分類法從多個角度對顯控臺進行了分類和類型識別;通過分析和介紹幾種顯控臺型譜,表明在不同行業和領域中顯控臺的型譜不一定相同。

電子信息裝備;顯控臺;結構設計;內涵;特征分類法;型譜

1 引 言

顯控臺作為一種具有顯示、控制和人機交互操作功能的設備被廣泛應用于各領域和各種大型系統中。通常,大型電子信息裝備中均需設置顯控臺進行人機交互操作。不同的領域、不同的裝載平臺、不同的功能性能需求、不同的使用環境和不同的審美觀念對顯控臺設計有不同的要求。領域適應性、平臺適應性、功能適應性、環境適應性和人機適應性要求,為顯控臺的設計提供了廣闊的空間。

顯控臺結構設計是顯控臺設計的一個重要方面。結構設計是顯控臺設計的基礎和重點。結構設計包括人機工程設計,人機工效好的顯控臺不僅能夠提高操作的舒適性,減緩操作員的疲勞,還能夠提高操作員的操作效率,進而提高戰斗力[1]。通過結構設計,顯控臺將被賦予形體、肌理、色彩、結構形式、尺寸、重量、強度和剛度等基本特征,形成人機交互操作空間環境、內外接口,完成內部功能設備集成安裝,具備環境適應性能力。因此,結構設計又是顯控臺設計的核心之一。結構設計的優劣將直接影響顯控臺的使用功能和性能。優良的結構設計是顯控臺設計的必然要求,是顯控臺設計的保證。

然而,對顯控臺的含義、分類和型譜等概念目前還沒有形成完全統一的認識,開展相關研究很有必要。明確概念、統一認識是顯控臺設計的基礎,是開展顯控臺標準化工作的需要。

本文主要采用廣義和狹義分析法對顯控臺的內涵進行探討,采用特征分類法對顯控臺進行分類和類型識別,采用列舉比較法分析顯控臺型譜。

2 顯控臺的內涵

顯控臺顧名思義是顯示控制臺的簡稱,是顯示、控制和人機交互操作功能的設備。顯控臺具有典型的臺(桌)式產品形態,是各行各業廣泛應用的一種產品。按照主要功能設置和用途差異,顯控臺又被稱為控制臺、監控臺、指控臺、指揮臺、操作臺、操作控制臺和調度臺等。顯控臺具有的顯示、控制和人機交互操作功能的概念基本涵蓋了這一系列臺類設備的主要功能,因此,顯控臺通常是這一系列臺類設備的統稱。

顯控臺的概念有廣義和狹義之分,下面分別進行介紹。

2.1 廣義的顯控臺涵義

廣義上,顯控臺一般由臺體(架)、顯示器、處理機、軟件、操控部件和接口控制部件等組成。臺體(架)是顯控臺的主體,是顯控臺形體的外在表現和其內部設備的承載平臺;顯示器、處理機、軟件和操控部件是安裝在臺體(架)內以實現不同顯示、控制、操作功能和性能的功能組件;接口控制部件主要實現顯控臺對外電氣和機械連接。

廣義的顯控臺概念包含了以臺體(架)作為承載平臺裝入內部功能設備和軟件后形成完整的、獨立的功能和使命的顯控臺的概念。不同的功能需求將形成不同功能的顯控臺,使顯控臺的使命、命名出現差異性。按功能分類,顯控臺可分為傳感器顯控臺、信息處理顯控臺、戰術決策顯控臺、武器顯控臺、監測控制顯控臺、指揮控制顯控臺、操作控制顯控臺和其他顯控臺。

縱觀顯控臺功能的發展,主要經歷了專用顯控臺、標準的通用顯控臺和多功能標準顯控臺的發展階段[2]。早期的顯控臺被稱為專用顯控臺,為完成系統賦予的固定任務而設計,其特點是各個顯控臺在外形尺寸、模塊劃分、計算機軟、硬件平臺、人機接口和對外接口等方面種類繁多,型號各異,互不通用;20世紀80年代,國外推出了標準的通用顯控臺(簡稱標準顯控臺),為分布式或部分分布式系統的需求而設計,其特點是結構尺寸統一,功能模塊獨立通用、互換性好,計算機平臺一致,實現了硬件模塊、外形尺寸、人機接口和通信接口的標準化,實現了較高水平的模塊化、通用化;近年來研發的多功能標準顯控臺,其特點是不僅具有標準顯控臺的模塊化、通用化水平,而且從軟、硬件平臺、人機接口、系統接口等方面均具有全分布式系統要求的功能,可實現系統功能的靈活配置、動態重組和互操作等。

2.2 狹義的顯控臺涵義

狹義上,顯控臺主要是指顯控臺的臺體(架)形體結構。臺體(架)是顯控臺的裝載平臺,是其形態、形體和質量的承載體,是實現人機交互操作功能和承受外力的基礎結構件。通常情況下,臺架應設置人機操作的工作臺面,提供其他設備的安裝位置,能承載顯示器、操控部件、分機箱等各組成部分。

臺體(架)設計是顯控臺結構設計的主要內容和重點。臺體(架)設計的優劣將直接影響顯控臺的使用功能和性能的好壞。

下面主要基于狹義的顯控臺涵義,對顯控臺的分類方法、類型和顯控臺的型譜進行重點探討。

3 顯控臺分類方法及類型

顯控臺的分類方法主要采用特征分類法。為了識別和區分顯控臺的特性和特征,便于設計、使用和標準化,可采用區分不同特征的分類方法對顯控臺進行分類,并形成相應的類別。

顯控臺具有多種主要特征,通過特征分類可有效地區分這些特征。通常,顯控臺可按其功能、用途、發展階段、裝載平臺、結構形式、形體、形態、連接形式、材料、制造方法、顯示屏數、操作人員數、組合形式和型譜等特征進行分類。選擇不同的分類特征要素可將顯控臺分為不同的類型。

顯控臺特征分類方法包括功能、用途分類法、結構形式分類法、型譜分類法、組合形式分類法和其他分類法。

3.1 功能、用途分類法

功能、用途分類法是按要實現的主要功能或用途特征對顯控臺進行分類的方法,通常包括按功能和用途、功能的發展階段和裝載平臺特征進行分類的方法。

按功能和用途分類可分為傳感器顯控臺、信息處理顯控臺、戰術決策顯控臺、武器顯控臺、監測控制顯控臺、指揮控制顯控臺、操作控制顯控臺和其他顯控臺;按功能發展階段分類可分為專用顯控臺、標準的通用顯控臺和多功能標準顯控臺;按裝載平臺分類可分為機載顯控臺、艦、船載顯控臺、潛艇載顯控臺、車載顯控臺和地面顯控臺等。

3.2 結構形式分類法

結構形式分類法是按主要結構形式特征對顯控臺進行分類的方法,通常包括按形體、結構形態、連接形式和采用主要制造方法特征進行分類的方法。

按形體分類可分為琴柜式顯控臺、平桌式顯控臺和柜式顯控臺;按結構形態分類可分為整體結構顯控臺和積木化結構顯控臺。通常,為了實現顯控臺模塊化組合,積木化結構顯控臺可分為上下結構、上中下結構、左右結構顯控臺。艦船駕駛室集中控制臺[3]主要采用整體結構形態;某機載顯控臺[4]主要采用上下結構形態;通用電子對抗裝備顯控臺[5]和艦艇多功能標準顯控臺主要采用上中下結構形態;按連接形式分類可分為螺接、焊接、鉚接顯控臺等;按主要制造方法分類可分為鈑金結構顯控臺、型材結構顯控臺和鑄造結構顯控臺等。

3.3 型譜分類法

型譜分類法是按主要型譜特征對顯控臺進行分類的方法。顯控臺型譜包括型譜劃分、結構形式和外形尺寸。型譜劃分主要是確定顯控臺的系列和型號品種。通常,在不同領域有不同的標準規定了不同的型譜。

按型譜分類可分為垂直式(含單人、雙人)顯控臺和水平式(含單人、雙人、三人)顯控臺,在不同的行業或領域,按不同的標準和規范可分為確定的系列和型號品種。

3.4 組合形式分類法

組合形式主要是指由多個獨立型顯控臺組成一排顯控臺的形式,形成不同的外觀整體。組合形式分類法是按一排顯控臺的組合形式和數量特征進行分類的方法。

按組合數量分類可分為單節顯控臺、雙節顯控臺、三節顯控臺和多節顯控臺;按組合形式分類可分為直型式組合顯控臺、彎折式組合顯控臺和弧形式[6]組合顯控臺。

3.5 其他分類法

其他分類法是指按除上述特征之外的其他特征(如顯示屏數、操作人員數、材料等)進行分類的方法,如按顯示屏數、操作人員數、選用材料的特征進行分類。

按配置顯示屏數分類可分為單屏顯控臺、雙屏顯控臺和多屏顯控臺;按配置操作人員數分類可分為單人顯控臺、雙人顯控臺、三人顯控臺和多人顯控臺;按選用材料分類可分為金屬材料顯控臺和非金屬材料顯控臺;通常,還進一步細分為鋼(板)材料、鋁合金材料、碳纖維復合材料、木制材料顯控臺等。

上述分類方法從不同的角度反映了顯控臺的某些主要特征,形成顯控臺的基本系列或類別。

通過上述多項分類方法的組合,可更全面地反映顯控臺的主要特征,使人們對顯控臺有更清晰的認識。比如,考慮結構形式、顯示屏數分類特征要素的組合,可形成豎向雙屏型顯控臺、橫向雙屏型顯控臺、單屏型顯控臺、單屏(寬)獨立型顯控臺、縱向雙屏(寬)獨立型顯控臺和單屏嵌入型顯控臺等類別的新概念;又如,考慮裝載平臺、功能和用途、顯示屏數分類特征要素的組合,可形成機載信息處理單屏顯控臺類別的新概念,該類別的名稱突出表現了顯控臺更多的特征要素,能給人們形成更全面和更深刻的印象。

正確地識別和區分顯控臺的特性,恰當分類,有利于顯控臺設計、使用和標準化。

4 顯控臺的型譜

顯控臺作為一種典型的產品形態被廣泛應用于各行各業和各個領域中,尤其被廣泛應用于各種大型系統、大型電子信息裝備和武器裝備中進行顯示、控制和人機交互操作。由于品種繁多,且各行業各領域的要求不同,為了實現產品的通用化、系列化和模塊化要求,減少品種,降低成本,確定顯控臺的型譜,迫切需要顯控臺標準化。

顯控臺的型譜是顯控臺標準化的產物。不同行業、不同領域對顯控臺的要求不同,因此顯控臺的型譜在不同行業、不同領域也不一定相同。

顯控臺型譜通常包括型譜劃分、結構形式和外形尺寸。型譜劃分主要是確定顯控臺的系列和型號品種;結構形式主要按臺體(架)的寬度、屏的位置和數量、獨立或嵌入機架予以區分;外形尺寸有明確的規定。

型譜的形成需要制定標準或規范。通常,在大多數行業或領域中通過先對顯控臺的寬度尺寸進行模數化設計和優選,再選擇不同模數寬度的顯控臺形成產品系列;在同模數寬度系列下,根據配置的顯示屏的數量和安裝方向等的不同形成型號品種,最后,通過制定標準予以統一、確定和發布,從而在行業或領域內實現顯控臺產品的通用化、系列化和模塊化。

通常,不同行業或領域應用的顯控臺的型譜是不同的,在不同領域有不同的標準規定了不同的型譜。下面重點介紹某多功能標準顯控臺型譜、通用某類裝備顯控臺型譜和某機載顯控臺型譜。

4.1 某多功能標準顯控臺型譜

某多功能標準顯控臺型譜分為A、B兩種系列,有A1、A2 、A3、B1、B2 5種型號 。A 系列為寬體型,包括A1、A2、A3 3種型號,其結構形式分別為豎向雙屏型、橫向雙屏型和單屏型;B系列為窄體型,包括B1、B2兩種型號,其結構形式分別為豎向雙屏型和單屏型。具體外形尺寸見表1。

表1 某多功能標準顯控臺型譜Table 1The pedigree of a multi-function standard display console

4.2 通用某類裝備顯控臺型譜

CJB 5中通用某類裝備顯控臺型譜分為A、B、C 3種系列,有A1、A2、B1、B2、C 5 種型號 。A 系列為寬體型,包括A1、A2兩種型號,其結構形式分別為單屏(寬)、獨立型和縱向雙屏(寬)、獨立型;B系列為窄體型,包括B1、B2兩種型號,其結構形式分別為單屏(窄)、獨立型和縱向雙屏(窄)、獨立型;C系列為嵌入型,包括C一種型號,其結構形式為單屏、嵌入型。具體外形尺寸見表2。

表2 通用某類裝備顯控臺型譜Table 2 The pedigree of the display console in a general equipment

4.3 某機載顯控臺型譜

GJB 6674中某機載顯控臺型譜分為兩種系列,各一種、共兩種型號。兩種系列分別為寬體型和窄體型。寬體型包括一種型號,窄體型包括一種型號,其結構形式均為單屏(寬)、獨立型。具體外形尺寸見表3。該類機載顯控臺分為單人操作顯控臺和多人操作顯控臺。多人操作顯控臺可由多個單人操作顯控臺并臺而成或進行整體設計。該標準對單人操作顯控臺的外形基本尺寸系列進行了規定。基本臺體寬度系列有750 mm和600 mm兩種。

表3 某機載顯控臺型譜Table 3 The pedigree of an airborne display console

顯然,顯控臺的型譜具有行業和領域的需求特征,由行業和領域的標準予以規定。因此,在設計和選用顯控臺時,除有明確規定外,應滿足相關行業和領域的標準要求。

5 結束語

通過對顯控臺內涵、分類方法和型譜的探討,明確了顯控臺內涵和型譜的概念,從不同的角度對顯控臺進行了特征分類,介紹了某些行業和領域的顯控臺的型譜,提出了顯控臺有廣義和狹義的概念,對顯控臺采用特征分類法進行分類比較清晰、合理和實用,不同行業或領域應用的顯控臺的型譜不一定相同的觀點,對從事顯控臺研究、設計、使用和標準化工作的人員具有參考意義。

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XU Jian-ping,CAO Ning-sheng.Present Situation and Developing Tendency of Abroad Ship Multifunction Console[J].Ship Electronic Engineering,2008,28(7):1-3.(in Chinese)

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[4]GJB 6674-2009,海軍機載顯控臺通用要求[S].GJB 6674-2009,General requirement for the naval airborne display console[S].(in Chinese)

[5]CJB 5-2010,通用電子對抗裝備顯控臺型譜與結構要求[S].

CJB 5-2010,Pedigree and structure requirements for display console of general EW equipment[S].(in Chinese)

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ZHU Hui was born in Chengdu,Sichuan Province,in 1958.He received the M.S.degree in 2002.He is now a senior engineer of professor.His research concerns electronics equipments and system structure design.

Email:zhqn8232@sina.com

Study on the Meaning,Pedigree and Classification Method for Display Console

ZHU Hui
(Southwest China Institute of Electronic Technology,Chengdu 610036,China)

The meaning of the display console is discussed,the classification method is presented,and the pedigree is also expatiated.The basic meaning of the display console is clarified by conceptsof broad sense and narrow sense,and the characteristic classification method is used to classify and identify the type of display console from several views.It is believed that the pedigree for display console will be different in different industries and areas by analysing and introducing several kinds of pedigree of display console.

elettronics information equipment;display console;structure design;meaning;characteristic classification method;pedigree

TN801;TN803

A

10.3969/j.issn.1001-893x.2012.10.029

1001-893X(2012)10-1706-05

2012-08-02;

2012-09-13

朱 輝(1958—),男,四川成都人,碩士,研究員,主要從事電子設備及系統結構設計與研究。