發(fā)電廠集控室人性化設(shè)計及集成式操作臺應(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的現(xiàn)狀、提出集成式人體工學操作臺應(yīng)用的必要性，闡述了集成式人體工學控制臺的技術(shù)特點、實施的可行性和經(jīng)濟性。結(jié)合工程實際，在國內(nèi)火電廠首次提出了在采用集成式人體工學控制臺基礎(chǔ)上的集控室優(yōu)化布置方案，并對優(yōu)化布置方案中的人性化設(shè)計要求進行了詳細闡述。在滿足機組正常運行的前提下，提出采用集成式人體工學控制臺并優(yōu)化布置后的集控室，控制臺具有整合度高、組合靈活、布置緊湊、“去工業(yè)化”及符合人體工程學的特點，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。同時集控室環(huán)境的“人性化”設(shè)計提高了集控室美觀性、改善了運行人員工作環(huán)境，防止由于運行人員疲勞引起的誤操作、提高了電廠的運行和管理水平，為創(chuàng)建“標桿”電廠提供了有利條件。

【關(guān)鍵詞】集控室;控制臺;人體工程學

1 問題的提出

1.1 發(fā)電廠控制臺及集控室的發(fā)展

隨著工業(yè)自動化的發(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（以下簡稱集控室）及其布置的控制臺成為了發(fā)電廠的監(jiān)視和控制中心。

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

隨著計算機技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用，DCS的采用對電廠集控室及其控制盤/臺的設(shè)計也產(chǎn)生了深遠的影響。

進入21世紀以來，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)備越來越少，DCS操作員站作為主要的監(jiān)控手段成為一種趨勢。

1.2 集控室布置存在的問題

集控室內(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，操作人員的作業(yè)姿勢與控制臺和坐椅設(shè)計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，會導致操作人員疲勞且工作效率降低，成為安全運行的隱患。

2 新型集成式人體工學控制臺的應(yīng)用

2.1 當前控制臺存在的問題

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

2.1.2 控制臺及集控室的設(shè)計沒有充分考慮人體工程學的要求。

2.2 新型人體工學控制臺

針對以上提到的常規(guī)集控室控制臺等設(shè)備存在的各種問題，以及對集控室進一步人性化設(shè)計的不利影響，我們急需一種滿足人體工學相關(guān)要求的新型控制臺來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)計提供設(shè)計基礎(chǔ)和思路。

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

圖1 新型人體工學控制臺

（1）采用木質(zhì)材料。簡潔、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)計風格（主要特征是極簡主義及對功能性的強調(diào)）。（2）控制臺臺面電動可升降以及顯示器高度、傾斜度和深度的電動調(diào)整。（3）控制臺下取消了放置DCS操作員站主機的設(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、火焰電視信號或其他綜合狀態(tài)信息，以便控制室的所有人員能夠隨時掌握電廠的基本運行概況。

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，通過把近距離大屏幕顯示裝置和上文提到的人體工學控制臺組合起來，構(gòu)成了新型集成式人體工學控制臺。

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

集成式人體工學控制臺使大屏幕和控制臺構(gòu)成一個整體，真正成為了控制中心，對于縮小集控室的面積以及布置的優(yōu)化設(shè)計提供了極大幫助。

3 集控室的人性化設(shè)計研究

3.1 目前集控室“人性化”設(shè)計方面的不足

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

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要求的控制臺等硬件設(shè)備，通過“人性化”的集控室設(shè)計和規(guī)劃，對于打造一個“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控制臺+近距離大屏幕顯示裝置組成的集成式人體工學控制臺。目前尺寸最大的控制臺支持布置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考慮，即每套控制臺在使用時最多配3套DCS操作員站。

整個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。主要有打印機室、休息學習區(qū)、交接班室、工作票間等。

在集控室的走廊對側(cè)設(shè)有1～4號機組工程師室，工程師室內(nèi)布置機組DCS工程師站、DEH工程師站、輔助車間DCS工程師站、TDM終端、現(xiàn)場總線設(shè)備管理站等。

通過這種布置形式，在緊鄰集控室兩側(cè)空出的區(qū)域，從運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)在以下幾個方面：（1）與之前所有電廠的常規(guī)設(shè)計不同，方案二從減輕運行人員勞動強度和疲勞度的角度，在緊鄰集控室的區(qū)域布置專門的運行人員短時休息區(qū)。（2）休息區(qū)同時可以可以做為用于集控室的運行人員之間討論和研究問題的學習區(qū)，為人員之間的溝通和分享，以及協(xié)同解決機組運行中出現(xiàn)的各種問題提供了必要的空間。

（3）考慮到運行時的工作票開出與集控室的關(guān)系緊密，工作票間布置在集控室的一個出入口處并設(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入集控室，干擾運行人員的正常工作。

4 結(jié)論

綜上所述，采用這種人體工學控制臺與近距離大屏幕顯示裝置組合的集成式控制臺具有個性化調(diào)整、操作統(tǒng)一、整合度高、布置緊湊，符合人體工程學要求等優(yōu)點。結(jié)合該類型控制臺在國內(nèi)火電廠的首次應(yīng)用，并對整個集控室進行“人性化”的規(guī)劃布置，可以把人體工程學、環(huán)境設(shè)計和美學進一步引入火力發(fā)電廠集控室的設(shè)計中去，從而使本工程的集控室人機交互界面朝著完美和諧的方向發(fā)展，對于提高機組的運行管理水平，增強運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)計院）