基于人机工程学的电力调度室设计方案

陈素玲，王辰

（中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司，郑州450000）

1 引言

随着经济的高速发展和电网规模的不断扩大，电网建设进入一个高速发展的新阶段，电网的调度运行也将面临新的要求和挑战。调度员的日常工作也将日益繁重复杂，如何通过改善调度系统的工作环境以及加强调度辅助系统的人性化设计，使得调度员的工作更具精确性及高效性，已成为一个备受重视的问题【1～4】。

有关科学研究证明，良好的人性化工作环境能较大程度地提高员工的工作效率。此外，调度运行的轮流倒班制度、连续数小时高度紧张的工作性质，也容易对人造成诸如生物钟紊乱、失眠、脑疲劳等负面影响。因此，如何通过改善调度室的人性化设计来提高调度员工作效率，同时尽量减少给身体带来的负面影响，是本文的研究重点。

根据对数十名湖南省调度人员调研结果，对其中调度人员较为关心的屏幕色彩及调度椅的舒适度、室内空气质量、人机工程学的控制舒适性和便利性等方面进行研究，结合科学理论依据和市场实例方案，最终提出了1 套基于人机工程学的适用于电力调度室的设计方案，以为相关行业的人性化设计提供参考。

2 人机工程学概念

人机工程学【5，6】这个概念是1857 年由波兰的雅斯特莱·鲍夫斯基教授提出的。其目标是安全、健康、舒适和高效能。其本质就是使人所处的空间环境和所使用的操作机具最大限度地适用于人的一切活动，从而尽量减少由于空间环境或使用工具的不舒适而造成的疲劳。

调度室的人机学工程设计实质就是用人机工程学原则对调度室的人-机-环境系统整体协调和优化。目前，虽然国内有DL-T575.2—1999《控制中心人机工程设计导则》等相关准则和研究成果，但针对调度员真正关心的潮流图色彩配置、调度椅舒适性以及室内空气质量等问题，并没有一套较为详尽完善的方案。

因此，研究并改善调度员所关注的问题，是实现调度中心人性化设置的重点所在。

3 潮流图方案配置

3.1 屏幕色彩理论

屏幕色彩实质上是色阶的概念，色阶是表示液晶显示屏亮度强弱的指数标准，也是通常所说的色彩指数。对界面色彩的设计一般是通过程序设定色彩值，用6 个16 进制符号来表示，不同的色彩值对应不同的颜色。

3.2 眩光

眩光【7，8】是引起视觉疲劳的重要原因之一。在对屏幕色彩搭配进行研究时，眩光是一个不容忽视的重点。电网调度潮流图是一个色彩和信息量都颇为丰富的图。色彩搭配不当可能引起眩光，而眩光会使人感到刺眼，引起眼睛酸痛流泪和视力降低，甚至可因明暗不能适应而丧失明视能力。

不舒适眩光的评价方法主要有GI 炫光指数法、VCP、极限亮度曲线和UGR 统一眩光值法。其中，UGR 与主观评价的相关系数最高，因此，采用UGR 方法来讨论不舒适眩光的影响因素。

式中，UGR 为统一眩光值；Lb为背景亮度，不包括眩光源的贡献，其数值等于观察者眼睛平面上的直接照度除以π，cd/m2；Ls为眩光源的亮度，cd/m2；ω 为眩光源对观察者眼睛所张的立体角，sr；p为眩光源的Guth 位置系数。

当UGR 值越大，引起的不舒适感也越强。在潮流图色彩配置时，应当注意背景亮度，由式（1）可知，亮度低的背景在同一条件下更容易引起眩光。

在调度室设计中，减少眩光影响的措施有：

1）合理布局室内的设备和光源，使得调度员在观察屏面时，视野内没有明亮光源；

2）控制来自窗户的自然光，如采用透光较少的玻璃、百叶窗、遮光板等；

3）采用能控制光线的照明设备，使光线经灯罩或天花板、墙壁等漫射到工作岗位；

4）使用屏面朝向可调节的显示器；

5）对显示屏面进行防眩光处理，如采用漫射表面、涂防反射涂层或使用滤光屏等。

3.3 基于人机工程学的潮流图色彩方案

电力调度运行辅助系统中，如潮流图是调度员长期注视的系统界面，其配色的舒适性与调度员眼睛疲劳紧密相联，因此，有必要对潮流图的线路、文字、背景色等信息色彩探索1套较为舒适的方案。

根据上述理论，设计以下4 种潮流图色彩方案，如表1 所示，并调研评估各方案的舒适度。

表1 潮流图色彩配置方案

对80 名相关工作人员长期调研上述方案的舒适性发现：方案1 的舒适度最佳，认可度为55%；方案2 以25%居次；方案3 为15%，方案4 为5%。调研结果进一步验证了上述“亮度低的背景在同一条件下更容易引起视觉疲劳”的观点，并避免使用较多亮度高的色彩表达信息。

4 调度椅方案

4.1 办公坐姿理论分析

调度员一般是长时间坐在椅子上进行工作，分析坐姿对健康舒适的影响，有利于让调度员充分利用坐姿的优点，减轻长时间坐着对身体带来的负面影响。

坐姿【9】时，腰椎段由前凸趋于变直，甚至略向后凸，对腰椎骨间压力的均匀分布、对坐姿舒适性产生不利影响。

4.2 调度椅方案

国外对于人机工程学办公椅的定义：“一个符合人机工程学的办公椅是一个针对用户能够有效的工作、高效、安全以及减少任何感觉疲劳或不舒服而精心设计的办公椅”。并总结了5 个符合人机工程学的办公椅的基本特色。

1）可调整座椅深度。此功能是大部分办公椅设计中遗忘掉的特点，但这个特点对于人机工程学设计是很有必要的。不同工作人员的高度和尺寸不同，座椅深度设计为可调整适应工作人员的腿长是很重要的。

2）可调整椅背高度。座椅背部高度可调整会给背部很好的支撑，能更好地符合人体背部曲线。

3）可调整椅臂高度。调整合适的椅臂高度能够保证双臂与桌面高度更好地契合，也能减低或缓解重复性压迫损伤。

4）气动可调整座椅高度。气举的高度调节几乎普及现代办公座位。

5）可调整倾斜张力。不同体重的工作人员需要座椅具有不同的倾斜张力，高质量的办公椅具有张力自动补偿机制，以满足不同用户的倾斜张力调整需要。

5 室内空气品质

室内空气品质【10】不仅影响人体的舒适和健康，而且对室内人员的工作效率有显著影响。良好的室内空气品质能够激发人的活力，使人感到神清气爽、精力充沛、心情愉悦。

5.1 空调系统与室内空气品质

由于目前大部分的工作环境安装使用了中央空调，长期封闭门窗，且通风不良，进入室内的空气（俗称新风）不足，造成了空气中的含菌量不断增长和滋生，造成了空气不流通，感觉不舒服的现象极其严重。

改善措施：采取有力措施确保新风的质与量；加强对风管及空调设备的定期清洗与维护；利用新技术和新设备确保室内空气品质。

5.2 错峰开窗

强调通风并不意味着要整日门窗洞开，要合理选择通风时间。据研究测试，在工业比较集中的城市，昼夜有2 个污染高峰和2 个相对清洁的时段。2 个污染高峰是指日出前和傍晚（因温度降低使污染空气沉降），2 个相对清洁时段是上午10时和下午3 时前后，此时可酌情开窗。也可在雨后空气比较干净的时候适当增加开窗的时间。

5.3 室内绿化

作为室内绿化设计的主要材料，绿色植物具有丰富的内涵和多种作用：天然氧吧；绿色吸尘器；环保加湿器；消毒；阻隔和吸收噪声等作用。但并不是所有的绿色植物都适宜摆放在室内，如松柏类花木等对人体有刺激作用。

针对调度大厅的特殊工作环境，考虑各种植物的净化功能及对人体有无副作用，并结合目前植物盆景市场信息，总结出适用于调度室的一套绿色植物方案如下：

5.3.1 室内小型植物（0.6m 以下）

吊兰：净化甲醛能力较强，净化空气效果很好，栽培方式简单，而且对人体无任何副作用。但摆放时间相对较短。

银皇后：去除尼古丁、甲醛。

虎尾兰：吸收甲醛等有害气体。

5.3.2 室内中型植物（0.6～1.2m）

一叶兰：理想观叶植物，摆放时限很长。

量天尺：仙人掌科植物，使室内空气中的负离子浓度增加。

5.3.3 室内大型植物（1.2～1.8m）

龟背竹：夜间吸收二氧化碳。

巴西铁：可清除来源于复印机、打印机的三氯乙烯。

棕竹：具有良好的装饰效果。

5.3.4 室内特大型植物（1.8m 以上）

绿萝：绿化效果较好，对甲醛有一定的吸收功能。

大型鹅掌柴：去除尼古丁、甲醛。

6 结语

电力调度室实施人机工程设计是电力系统现代化的重要标志之一，本文所提出的一套基于人机工程学的潮流图色彩配置、调度椅及室内绿色植物方案旨在缓解调度人员的视觉疲劳、腰椎和肩颈不适，并优化其工作环境。随着新技术的不断应用，调度室配置必将遇到新的人-机-环境系统整体协调问题，只要尽可能使工作器具和环境的设计适合人的生理心理特征、人的能力及其限度，就能使调度室的设计更加合理、更加满足运行要求。