第七章第二节控制室的安全人机工程ppt=安全人机工程学=湖南工学院

1、第二节第二节 控制室的安全人机工程控制室的安全人机工程 主要内容主要内容：控制室布局、工作：控制室布局、工作 站的设计、作业环境设计；站的设计、作业环境设计； 教学目的教学目的：综合前面所学知识：综合前面所学知识 点解决实际问题。点解决实际问题。 知识点一：研究内容知识点一：研究内容 人与机交互 人机合理匹配 人 与 机 的 相互影响 从安全角度 研究人机关系 信息输入 人：研究人的感知特性 机：研究机的操纵装置 信息处理 信息输出 人：研究信息处理中人的生理、心理特性 机：研究信息处理与传递的可靠性等 机：研究机的显示装置 人：研究输出时生理心理、生物力学特性 功能匹配：人与机的功能特性及合

2、理分配 平面与空间尺寸、布局等，如：显示与 尺寸匹配：操纵装置大小的设计、工作空间与工作 岗位设计等 环境匹配：研究工作场所与作业环境 人：为避免机对人造成伤害进行进行安全性设计： 如安全装置、防护装置、危险区域设计、安全标志 与警示等 机：为避免人对机的不利影响进行人员教育与培训、 作业方法、应急装置的安全性设计、组织管理等 知识点二：两种不同的设计思想知识点二：两种不同的设计思想 1 1、以机器为本、以机器为本 u设计思想：面向机器和技术设计思想：面向机器和技术 u 人看做机器系统的一部分人看做机器系统的一部分 u着眼点：力学、电学、热力学等工程技术方面的着眼点：力学、电学、热力学等工程技

3、术方面的 原理原理 u人机关系上：选择、培训操作者，即人适机人机关系上：选择、培训操作者，即人适机 u不足：忽略了人与机器的本质区别（信息接受、不足：忽略了人与机器的本质区别（信息接受、 储存、加工、输出等方面的区别），如操作者行储存、加工、输出等方面的区别），如操作者行 为特点、知觉、认知、动作特性等为特点、知觉、认知、动作特性等 知识点二：两种不同的设计思想知识点二：两种不同的设计思想 2 2、以人为本、以人为本 u设计思想：面向人的设计，为人的需要而设计设计思想：面向人的设计，为人的需要而设计 u 以人为中心以人为中心 u着眼点：考虑人的生理、心理、行为特点等，建着眼点：考虑人的生理、心

4、理、行为特点等，建 立行为模型、生理模型、人社会学模型等立行为模型、生理模型、人社会学模型等 u人机关系上：机适应于人人机关系上：机适应于人 u优点：减少人的体力负担、职业病、降低人的误优点：减少人的体力负担、职业病、降低人的误 操作等（信息接受、储存、加工、输出等符合人操作等（信息接受、储存、加工、输出等符合人 的特性）的特性） 知识点二：两种不同的设计思想知识点二：两种不同的设计思想 3 3、两者在事故原因分析区别、两者在事故原因分析区别 u以机为本设计思想：查找事故原因以机为本设计思想：查找事故原因 认为是操作员不小心或违反了操作认为是操作员不小心或违反了操作 规程或注意力不集中等；规程

5、或注意力不集中等； u以人为本设计思想：查找事故原因以人为本设计思想：查找事故原因 认为是机器设计的错误，应当通过认为是机器设计的错误，应当通过 设计避免；设计避免； u例如：塑料成型机内的成型模具闭例如：塑料成型机内的成型模具闭 合时因疲劳等因素未及时将手拿出合时因疲劳等因素未及时将手拿出 易引发伤害事故。易引发伤害事故。 知识点三：影响人的可靠性因素知识点三：影响人的可靠性因素 1 1、内在因素、内在因素 u生理：人体尺度、体力、视觉、听觉、运动机能、疲生理：人体尺度、体力、视觉、听觉、运动机能、疲 劳等；劳等； u心理：信息传递与接受能力、注意、记忆、心理压力、心理：信息传递与接受能力、

6、注意、记忆、心理压力、 心理疲劳、性格等；心理疲劳、性格等； u个体因素：经验、知识、年龄、技能等。个体因素：经验、知识、年龄、技能等。 2 2、外部因素、外部因素 u人人- -机接口机接口：功能分配、显示系统、控制系统、报警系：功能分配、显示系统、控制系统、报警系 统、信息系统、通信系统、工作站等的设计统、信息系统、通信系统、工作站等的设计 u人人- -环境接口：物理环境（微气候、照明、声环境、作环境接口：物理环境（微气候、照明、声环境、作 业空间等）业空间等） u人人- -人接口：系统的组织管理工作设计，如作业时间、人接口：系统的组织管理工作设计，如作业时间、 班组结构、工作流程、群体协同

7、作业、操作规程等班组结构、工作流程、群体协同作业、操作规程等 知识点四：提高人机接口可靠性设计知识点四：提高人机接口可靠性设计 1 1、显示器设计、显示器设计 u显示信息易于感知，能见、清晰、可懂；显示信息易于感知，能见、清晰、可懂； 2 2、控制器设计、控制器设计 u为满足人操作准确、迅速、舒适要求，合理设为满足人操作准确、迅速、舒适要求，合理设 计控制器的结构与尺寸、操作反馈、操纵阻力计控制器的结构与尺寸、操作反馈、操纵阻力 等等 知识点四：提高人机接口可靠性设计知识点四：提高人机接口可靠性设计 3 3、显示与控制设计符合公认的惯例、显示与控制设计符合公认的惯例 u控制器的动作方向、指针位

8、移、颜色等控制器的动作方向、指针位移、颜色等 知识点四：提高人机接口可靠性设计知识点四：提高人机接口可靠性设计 4 4、显示与控制的布置、显示与控制的布置 u空间布置：重要性、频次、空间布置：重要性、频次、 优先顺序等优先顺序等 u协调性：逻辑位置、运动协调性：逻辑位置、运动 方向、位移量等方向、位移量等 5 5、编码设计、编码设计 u视觉编码：字符、颜色、视觉编码：字符、颜色、 形状、位置等形状、位置等 u听觉编码：听觉刺激信号听觉编码：听觉刺激信号 的强弱、频率等的强弱、频率等 u触觉编码：形状、大小、触觉编码：形状、大小、 位置等位置等 知识点四：提高人机接口可靠性设计知识点四：提高人机

9、接口可靠性设计 6 6、报警及紧急控制系统设计、报警及紧急控制系统设计 u预警、告警、警报预警、告警、警报 7 7、妥善处理人机界面的心理负荷、妥善处理人机界面的心理负荷 u超负荷或低负荷均会形成心理疲劳超负荷或低负荷均会形成心理疲劳 u心理疲劳表现：注意力不集中、思维迟缓、情心理疲劳表现：注意力不集中、思维迟缓、情 绪低落等绪低落等 第二节第二节 控制室的安全人机工程控制室的安全人机工程 一、基本概念一、基本概念 u控制中心控制中心：在功能上相互联系的一个或多个：在功能上相互联系的一个或多个 控制室及其配套的功能室和相关设施的总和；控制室及其配套的功能室和相关设施的总和； u工作站工作站：工

10、作空间中，为操作员实施控制与：工作空间中，为操作员实施控制与 监视功能而设置的工作设备（如计算机、显监视功能而设置的工作设备（如计算机、显 示器、通信终端、控制面板、控制台、工作示器、通信终端、控制面板、控制台、工作 座椅等）的组合体；座椅等）的组合体； u控制室控制室：用以监视、控制和管理生产过程而：用以监视、控制和管理生产过程而 设置的一个工作区域。例如中央控制室、调设置的一个工作区域。例如中央控制室、调 度室等度室等 u屏，盘屏，盘：用于装设显示器和操作器的直立：用于装设显示器和操作器的直立 的屏状装置。屏类装置在控制室中常常形的屏状装置。屏类装置在控制室中常常形 成为一个有边界的墙，这

11、种屏亦称壁式屏。成为一个有边界的墙，这种屏亦称壁式屏。 “屏屏”可带修饰语，如仪表屏、控制屏等可带修饰语，如仪表屏、控制屏等 u控制面板控制面板：装有控制器和显示器的版形装：装有控制器和显示器的版形装 置置 u控制台控制台：用于安装工作站所需设备，并提：用于安装工作站所需设备，并提 供工作表面和存储空间的台型结构框架供工作表面和存储空间的台型结构框架 二、控制中心设计内容二、控制中心设计内容 u控制中心设计控制中心设计 u控制室布局控制室布局 u工作站的布局工作站的布局 和尺寸和尺寸 u作业环境设计作业环境设计 u现代生产过程自动化系统是以计算机为核心的集中现代生产过程自动化系统是以计算机为核

12、心的集中 控制系统，作业人员的主要任务是在控制中心（各类控制系统，作业人员的主要任务是在控制中心（各类 控制室、调度室及驾驶室）对系统运行情况进行监视控制室、调度室及驾驶室）对系统运行情况进行监视 和控制和控制 1、控制室设计要素、控制室设计要素 u控制室空间、仪表板和操纵台三大部分，每一部分的控制室空间、仪表板和操纵台三大部分，每一部分的 主要设计内容列于表主要设计内容列于表 设计单元设计单元 控制室控制室 仪表板仪表板 操纵台操纵台 设计内容设计内容 a. 大小大小 b. 平面设计平面设计 c. 高度高度 d. 照明照明 e. 色彩色彩 f. 材料材料 a. 大小大小 b. 编排编排 c.

13、 高度高度 d. 切口切口 e. 底边底边 a. 大小大小 b. 编排编排 c. 断面断面 d. 电话机台电话机台 2 2、工作站布置考虑因素、工作站布置考虑因素 u、建筑方面、建筑方面 u、操作方面、操作方面 u、工作站布置、工作站布置 u、共享显示屏、共享显示屏 u、人员流动及维修通道、人员流动及维修通道 u、控制室布局的检验和核准、控制室布局的检验和核准 u入口/出口 u人员安全 u未来扩建 u任务分析任务分析 u群体协同作业群体协同作业 u组织因素组织因素 u操作联系操作联系 u工作站室内布置工作站室内布置 u布局一致性布局一致性 u姿势变换姿势变换 u人体尺寸人体尺寸 u窗户窗户 u

14、控制室布局设计：运用功能联系（包括控制室布局设计：运用功能联系（包括 设备共享、直接视线联系和直接语言联设备共享、直接视线联系和直接语言联 系）把多个工作站或单个工作站安置在系）把多个工作站或单个工作站安置在 控制室的有效空间内，按工作站群的规控制室的有效空间内，按工作站群的规 模大小设计选择工作站的布局方式；模大小设计选择工作站的布局方式； 3 3、工作站布置示例、工作站布置示例 3 3、工作站布置示例、工作站布置示例 u工作站不同布置方式，考虑因素包括对共享显示屏的工作站不同布置方式，考虑因素包括对共享显示屏的 观察、控制室操作员之间的操作联系以及值长与操作观察、控制室操作员之间的操作联系

15、以及值长与操作 员之间的联系员之间的联系 3 3、工作站布置示例、工作站布置示例 u弧形布置：操作员位于内侧弧形布置：操作员位于内侧 4 4、控制室布局中主要设备布置示意图、控制室布局中主要设备布置示意图 5 5、工作站与窗户位置安排、工作站与窗户位置安排 6 6、工作站高度设计、工作站高度设计 三、视觉显示终端工作站三、视觉显示终端工作站 u、设计视距、设计视距 u、视线入射角、视线入射角 u、字体、字体 u、字符高度、字符高度 u、字符高宽比、字符高宽比 u、笔划宽度、笔划宽度 u、字符大小均匀度、字符大小均匀度 u、字符间距、字符间距 u如右图所示：从入射角小于或如右图所示：从入射角小于

16、或 等于等于4040的任何角度观察显示的任何角度观察显示 屏面图像清晰可辨屏面图像清晰可辨 1 1、视觉显示终端工作站器、视觉显示终端工作站器 三、视觉显示终端工作站三、视觉显示终端工作站 u、键盘、键盘 u、非键盘输入装置：鼠标、跟踪球、图形、非键盘输入装置：鼠标、跟踪球、图形 输入板、输入笔、触摸屏、语音输入等；输入板、输入笔、触摸屏、语音输入等； u、人机对话原则：适应性、有效性、可控、人机对话原则：适应性、有效性、可控 制性、一致性、容错和防错能力等制性、一致性、容错和防错能力等 2 2、输入设备、输入设备 三、视觉显示终端工作站三、视觉显示终端工作站 u、工作台及座椅：、工作台及座椅

17、：VDTVDT、工作台、座椅以及整个环、工作台、座椅以及整个环 境作为一个整体系统考虑，如容膝空间、键盘及显示境作为一个整体系统考虑，如容膝空间、键盘及显示 器的支承面、工作台面的宽度及深度、座椅等；器的支承面、工作台面的宽度及深度、座椅等； 椅面底盘角度椅面底盘角度 靠背与坐面之间靠背与坐面之间 腰靠腰靠 u、工作台及座椅：、工作台及座椅：VDT、工作台、座椅以及整个环、工作台、座椅以及整个环 境作为一个整体系统考虑，如容膝空间、键盘及显示境作为一个整体系统考虑，如容膝空间、键盘及显示 器的支承面、工作台面的宽度及深度、座椅等；器的支承面、工作台面的宽度及深度、座椅等； 脚部支承脚部支承 容

18、膝空间最小范围容膝空间最小范围 键盘支承面的高度键盘支承面的高度 显示器支承面的高度显示器支承面的高度 3 3、视区、视区 良好视区（良好视区（A）、有效视区（）、有效视区（B）、条件视区（）、条件视区（c） 觉察视区：运行人员主动寻找和观察信号，觉察视区：运行人员主动寻找和观察信号， 如各种运行工况信号如各种运行工况信号 监视作业 监视作业监视作业 SN 正常视线正常视线 良好视区（良好视区（A）、有效视区（）、有效视区（B）、条件视区（）、条件视区（c） 监视作业：运行人员接受需引起注意的信号，如监视作业：运行人员接受需引起注意的信号，如 预警、告警信号，各种需引起操作警惕的信号预警、告警信号，各种需引起操作警惕的信号 四、人机特性评价内容四、人机特性评价内容 人机界面评价过程人机界面评价过程 三峡地下电站首台机组控制面板三峡地下电站首台机组控制面板 思考题 u1概述应用人机工程学解决某一类设计概述应用人机工程学解决某一类设计 问题需要掌握哪些知识点？问题需要掌握哪些知识点？ u2 给出初步设计的布置及注意事项，并给出初步设计的布置及注意事项，并 说出所述步骤涉及到哪些人的因素。说出所述步骤涉及到哪些人的因素。 Click to e