發(fā)電廠集控室人性化設(shè)計(jì)及集成式操作臺(tái)應(yīng)用研究

鄭永恒

【摘 要】本文論述了目前發(fā)電廠集控室及控制臺(tái)的現(xiàn)狀、提出集成式人體工學(xué)操作臺(tái)應(yīng)用的必要性，闡述了集成式人體工學(xué)控制臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)、實(shí)施的可行性和經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合工程實(shí)際，在國(guó)內(nèi)火電廠首次提出了在采用集成式人體工學(xué)控制臺(tái)基礎(chǔ)上的集控室優(yōu)化布置方案，并對(duì)優(yōu)化布置方案中的人性化設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在滿足機(jī)組正常運(yùn)行的前提下，提出采用集成式人體工學(xué)控制臺(tái)并優(yōu)化布置后的集控室，控制臺(tái)具有整合度高、組合靈活、布置緊湊、“去工業(yè)化”及符合人體工程學(xué)的特點(diǎn)，還可以取消常規(guī)的大屏幕框架墻，節(jié)省最少30%的集控室面積。同時(shí)集控室環(huán)境的“人性化”設(shè)計(jì)提高了集控室美觀性、改善了運(yùn)行人員工作環(huán)境，防止由于運(yùn)行人員疲勞引起的誤操作、提高了電廠的運(yùn)行和管理水平，為創(chuàng)建“標(biāo)桿”電廠提供了有利條件。

【關(guān)鍵詞】集控室;控制臺(tái);人體工程學(xué)

1 問(wèn)題的提出

1.1 發(fā)電廠控制臺(tái)及集控室的發(fā)展

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，發(fā)電廠的控制方式也從就地控制演變?yōu)槟壳耙呀?jīng)廣泛采用的集中控制。集中控制室（以下簡(jiǎn)稱集控室）及其布置的控制臺(tái)成為了發(fā)電廠的監(jiān)視和控制中心。

在20世紀(jì)80年代之前投產(chǎn)的發(fā)電機(jī)組中，布置在集控室內(nèi)的人機(jī)接口主要由控制盤和控制臺(tái)組成。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用，DCS的采用對(duì)電廠集控室及其控制盤/臺(tái)的設(shè)計(jì)也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著觀念更新和DCS軟硬件可用性及可靠性增加，集控室中的常規(guī)監(jiān)控設(shè)備越來(lái)越少，DCS操作員站作為主要的監(jiān)控手段成為一種趨勢(shì)。

1.2 集控室布置存在的問(wèn)題

集控室內(nèi)顯示系統(tǒng)布局對(duì)人的視野的適應(yīng)性，控制裝置的可操作性，操作人員的作業(yè)姿勢(shì)與控制臺(tái)和坐椅設(shè)計(jì)的合理性及集控室作業(yè)環(huán)境（照明、噪聲、空氣品質(zhì)、工作空間、活動(dòng)空間）的友好性等各方面都存在不同程度的不符合人性化的要求，會(huì)導(dǎo)致操作人員疲勞且工作效率降低，成為安全運(yùn)行的隱患。

2 新型集成式人體工學(xué)控制臺(tái)的應(yīng)用

2.1 當(dāng)前控制臺(tái)存在的問(wèn)題

2.1.1 控制臺(tái)結(jié)構(gòu)笨重、占地面積大，不利于集控室布置優(yōu)化。

2.1.2 控制臺(tái)及集控室的設(shè)計(jì)沒(méi)有充分考慮人體工程學(xué)的要求。

2.2 新型人體工學(xué)控制臺(tái)

針對(duì)以上提到的常規(guī)集控室控制臺(tái)等設(shè)備存在的各種問(wèn)題，以及對(duì)集控室進(jìn)一步人性化設(shè)計(jì)的不利影響，我們急需一種滿足人體工學(xué)相關(guān)要求的新型控制臺(tái)來(lái)替代目前常用的相關(guān)設(shè)備，并為下一步的集控室的人性化設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和思路。

新型人體工學(xué)控制臺(tái)主要由木質(zhì)臺(tái)面、鋁制支撐立柱、背部擋板、臺(tái)面高度和顯示器傾角調(diào)整電動(dòng)裝置組成，如下圖1所示。這種控制臺(tái)主要有以下特點(diǎn)：

圖1 新型人體工學(xué)控制臺(tái)

（1）采用木質(zhì)材料。簡(jiǎn)潔、現(xiàn)代、以淺色為主，具有整體舒適和自然等典型的北歐設(shè)計(jì)風(fēng)格（主要特征是極簡(jiǎn)主義及對(duì)功能性的強(qiáng)調(diào)）。（2）控制臺(tái)臺(tái)面電動(dòng)可升降以及顯示器高度、傾斜度和深度的電動(dòng)調(diào)整。（3）控制臺(tái)下取消了放置DCS操作員站主機(jī)的設(shè)備箱，為保證腿部舒適性提供了充足的空間。

2.3 近距離大屏幕顯示

集控室的大屏幕主要顯示電廠的系統(tǒng)概貌、參數(shù)曲線、閉路電視監(jiān)控視頻信號(hào)、火焰電視信號(hào)或其他綜合狀態(tài)信息，以便控制室的所有人員能夠隨時(shí)掌握電廠的基本運(yùn)行概況。

2塊或3塊52寸的LCD大屏幕顯示器與照明設(shè)備、音響設(shè)備集成并安裝在電動(dòng)升降支架上共同組成了近距離大屏幕顯示裝置。

在集控室中，通過(guò)把近距離大屏幕顯示裝置和上文提到的人體工學(xué)控制臺(tái)組合起來(lái)，構(gòu)成了新型集成式人體工學(xué)控制臺(tái)。

這種集成式控制臺(tái)雖然在近距離集成了大屏幕顯示器，但無(wú)論運(yùn)行員是站姿還是坐姿，都可以把顯示裝置和控制臺(tái)調(diào)整到舒適狀態(tài)，并不會(huì)由于大屏幕顯示裝置近距離布置而存在壓迫感，滿足人體工程學(xué)的要求。

集成式人體工學(xué)控制臺(tái)使大屏幕和控制臺(tái)構(gòu)成一個(gè)整體，真正成為了控制中心，對(duì)于縮小集控室的面積以及布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了極大幫助。

3 集控室的人性化設(shè)計(jì)研究

3.1 目前集控室“人性化”設(shè)計(jì)方面的不足

（1）“物理空間”設(shè)置不合理，不利于生產(chǎn)運(yùn)行及降低疲勞度。（2）集控室設(shè)計(jì)中也沒(méi)有充分考慮到的人員的“心理空間”問(wèn)題。（3）集控室在設(shè)計(jì)和布置中一味追求寬敞，在“人際距離”問(wèn)題上很少考慮。（4）集控室環(huán)境設(shè)計(jì)不盡如人意。（5）集控室人性化設(shè)計(jì)的缺失導(dǎo)致運(yùn)行人員效率低下

3.2 某新建工程集控室布置方案

采用全新的且滿足人體工程學(xué)要求的控制臺(tái)等硬件設(shè)備，通過(guò)“人性化”的集控室設(shè)計(jì)和規(guī)劃，對(duì)于打造一個(gè)“以人為本”的具有現(xiàn)代感和科技感的集中控制室是十分必要的。

3.2.1 集控室布置方案

采用了本文之前提到新型人體工學(xué)控制臺(tái)+近距離大屏幕顯示裝置組成的集成式人體工學(xué)控制臺(tái)。目前尺寸最大的控制臺(tái)支持布置6塊24寸LCD顯示器，我們按照每套操作員站配置雙顯示器來(lái)考慮，即每套控制臺(tái)在使用時(shí)最多配3套DCS操作員站。

整個(gè)集中控制室面積約為395平方米。另外集控室兩側(cè)，其中約105平方米的面積規(guī)劃為輔助生產(chǎn)房間。主要有打印機(jī)室、休息學(xué)習(xí)區(qū)、交接班室、工作票間等。

在集控室的走廊對(duì)側(cè)設(shè)有1～4號(hào)機(jī)組工程師室，工程師室內(nèi)布置機(jī)組DCS工程師站、DEH工程師站、輔助車間DCS工程師站、TDM終端、現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備管理站等。

通過(guò)這種布置形式，在緊鄰集控室兩側(cè)空出的區(qū)域，從運(yùn)行管理以及人員的舒適度等方面考慮并劃分了空間，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）與之前所有電廠的常規(guī)設(shè)計(jì)不同，方案二從減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度和疲勞度的角度，在緊鄰集控室的區(qū)域布置專門的運(yùn)行人員短時(shí)休息區(qū)。（2）休息區(qū)同時(shí)可以可以做為用于集控室的運(yùn)行人員之間討論和研究問(wèn)題的學(xué)習(xí)區(qū)，為人員之間的溝通和分享，以及協(xié)同解決機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問(wèn)題提供了必要的空間。

（3）考慮到運(yùn)行時(shí)的工作票開(kāi)出與集控室的關(guān)系緊密，工作票間布置在集控室的一個(gè)出入口處并設(shè)置了專用工作站，這種設(shè)置方式不但方便了工作溝通，而且就地人員不用頻繁進(jìn)入集控室，干擾運(yùn)行人員的正常工作。

4 結(jié)論

綜上所述，采用這種人體工學(xué)控制臺(tái)與近距離大屏幕顯示裝置組合的集成式控制臺(tái)具有個(gè)性化調(diào)整、操作統(tǒng)一、整合度高、布置緊湊，符合人體工程學(xué)要求等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合該類型控制臺(tái)在國(guó)內(nèi)火電廠的首次應(yīng)用，并對(duì)整個(gè)集控室進(jìn)行“人性化”的規(guī)劃布置，可以把人體工程學(xué)、環(huán)境設(shè)計(jì)和美學(xué)進(jìn)一步引入火力發(fā)電廠集控室的設(shè)計(jì)中去，從而使本工程的集控室人機(jī)交互界面朝著完美和諧的方向發(fā)展，對(duì)于提高機(jī)組的運(yùn)行管理水平，增強(qiáng)運(yùn)行人員工作的舒適性、降低因疲勞引起的誤操作以及提高火電廠的現(xiàn)代化企業(yè)形象具有重要的意義。

（作者單位：東北電力設(shè)計(jì)院）