火力發(fā)電廠集控運維中的人機協(xié)作與人因工程優(yōu)化

楊啟超

（國能常州發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213000）

1 引言

隨著能源需求的不斷增長，火力發(fā)電作為重要的電力供應(yīng)方式，在能源產(chǎn)業(yè)中扮演著不可替代的角色。隨著技術(shù)的不斷進步，火力發(fā)電廠運維過程中出現(xiàn)了諸多挑戰(zhàn)和機遇。集控運維系統(tǒng)作為現(xiàn)代火力發(fā)電廠的核心，已經(jīng)成為確保發(fā)電設(shè)備安全高效運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，隨著火力發(fā)電廠規(guī)模的不斷擴大和運維工作的復(fù)雜化，如何在人機協(xié)作中實現(xiàn)高效運維，以及如何優(yōu)化人因工程，提升運維人員的工作效率和安全性，已經(jīng)成為亟待解決的問題。

2 火力發(fā)電廠集控系統(tǒng)的特點與挑戰(zhàn)

2.1 基本運作模式和集控系統(tǒng)的架構(gòu)

在火力發(fā)電廠中，集控系統(tǒng)作為關(guān)鍵的管理和監(jiān)控平臺，起著至關(guān)重要的作用?；鹆Πl(fā)電廠通常由多個關(guān)聯(lián)設(shè)備和工藝單元組成，包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等。這些設(shè)備需要緊密協(xié)同工作，以保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)。集控系統(tǒng)的架構(gòu)通常是多層次的，涵蓋了從實時數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析和決策的全過程。運維人員通過集控系統(tǒng)可以實時獲取設(shè)備的運行狀態(tài)、參數(shù)數(shù)據(jù)和報警信息，從而及時采取必要的措施，確保發(fā)電廠的正常運行。

集控系統(tǒng)的架構(gòu)通常包括監(jiān)控層、控制層和管理層。監(jiān)控層負(fù)責(zé)實時監(jiān)測和采集各種設(shè)備的數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、流量等參數(shù)?？刂茖迂?fù)責(zé)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對設(shè)備進行控制和調(diào)節(jié)，以保持其在安全和高效的運行狀態(tài)。管理層則負(fù)責(zé)整合各種數(shù)據(jù)，進行分析和決策，以支持運營和管理的決策制定。此外，集控系統(tǒng)還通常具備報警功能，能夠在設(shè)備出現(xiàn)異常或故障時及時通知運維人員，以便迅速響應(yīng)和處理。

2.2 集控運維面臨的挑戰(zhàn)

（1）火力發(fā)電廠的設(shè)備眾多且種類繁多，涵蓋鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等各種工藝單元，因此集控運維需要處理大量不同類型的設(shè)備數(shù)據(jù)和信息，而這些數(shù)據(jù)往往存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)和交互關(guān)系，使得集控系統(tǒng)的設(shè)計、配置和管理變得復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性。

（2）火力發(fā)電廠的運行風(fēng)險相對較高，因為不良的運行狀態(tài)可能導(dǎo)致設(shè)備故障、損壞甚至事故發(fā)生，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟和環(huán)境損失。集控運維需要及時監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)，預(yù)測潛在的故障風(fēng)險，以及采取有效的措施進行干預(yù)和防范。這需要高度敏感的監(jiān)測系統(tǒng)、智能化的預(yù)測分析，以及快速反應(yīng)的能力，以確保火力發(fā)電廠的穩(wěn)定運行。

（3）火力發(fā)電廠集控運維對操作人員的素質(zhì)要求較高。操作人員需要具備豐富的電力工程知識和專業(yè)技能，能夠準(zhǔn)確地理解設(shè)備狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，迅速判斷異常情況，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。此外，操作人員還需要具備有效的溝通和團隊協(xié)作能力，以便在緊急情況下與其他團隊成員進行協(xié)調(diào)和合作，以保障運維的連續(xù)性和高效性。

3 人機協(xié)作在火力發(fā)電廠集控運維中的應(yīng)用優(yōu)化

3.1 人機界面設(shè)計與交互優(yōu)化

（1）界面布局與可視化。在火力發(fā)電廠集控運維系統(tǒng)中，人機界面的設(shè)計至關(guān)重要。界面布局和可視化設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮操作人員的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，使其能夠迅速理解系統(tǒng)狀態(tài)和關(guān)鍵信息。通過采用直觀的圖表、圖像和顏色編碼，有效傳遞信息，減少操作人員在查找信息時的時間和精力消耗。例如，通過動態(tài)的圖表顯示發(fā)電設(shè)備的運行狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)，操作人員可以一目了然地了解設(shè)備的運行情況，從而更好地做出決策。

（2）信息分層與分類。在界面設(shè)計中，信息分層與分類是為了避免信息過載，使操作人員能夠快速準(zhǔn)確地獲取所需信息。通過將信息按照優(yōu)先級和類別進行分層，可以將關(guān)鍵信息放置在顯眼的位置，同時將次要信息和附加信息進行合理分類。例如，將緊急警報和異常狀態(tài)放置在界面的顯著位置，使其在第一時間引起操作人員的注意，而將常規(guī)狀態(tài)和操作選項進行分類顯示，以便操作人員能夠有序地進行操作。

（3）操作邏輯的簡化。簡化操作邏輯是提高人機交互效率的關(guān)鍵策略之一。在火力發(fā)電廠的集控運維中，操作流程通常涉及多個步驟和多個控制點，過于復(fù)雜的操作流程可能導(dǎo)致操作人員的困惑和錯誤。因此，需要對操作流程進行優(yōu)化，去除不必要的步驟，簡化操作界面，降低操作的復(fù)雜度。例如，在設(shè)備啟動和停止的操作中，可以通過設(shè)計一鍵式操作按鈕來代替多個獨立的步驟，從而減少操作的繁瑣性。

3.2 智能輔助決策與操作支持

（1）數(shù)據(jù)分析與預(yù)測。在火力發(fā)電廠集控運維中，通過機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)對大量歷史運行數(shù)據(jù)進行分析，可以預(yù)測設(shè)備的故障和運行狀態(tài)。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的預(yù)測能力為操作人員提供了重要的決策依據(jù)。通過分析數(shù)據(jù)中的趨勢、異常和規(guī)律，系統(tǒng)可以自動預(yù)測潛在的故障風(fēng)險，幫助操作人員提前采取措施，防止設(shè)備損壞和生產(chǎn)中斷。例如，根據(jù)溫度、壓力和震動等參數(shù)的變化，系統(tǒng)可以預(yù)測出設(shè)備的可能故障類型，從而指導(dǎo)維護人員有針對性地進行檢修和維護。

（2）告警與提醒系統(tǒng)。在火力發(fā)電廠集控運維中，智能告警系統(tǒng)的建立可以迅速通知操作人員關(guān)于設(shè)備狀態(tài)和異常情況的信息。系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定的規(guī)則和閾值，自動檢測設(shè)備的狀態(tài)變化，并在出現(xiàn)重要事件或異常情況時發(fā)出告警通知。這種即時的告警系統(tǒng)有助于操作人員及時響應(yīng)，避免事故的發(fā)生或擴大。告警通知可以通過多種途徑傳達，如手機短信、電子郵件、聲音警報等，以確保操作人員能夠隨時接收并處理信息。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制。借助現(xiàn)代通信技術(shù)，火力發(fā)電廠集控運維系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制功能。操作人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接到系統(tǒng)，遠(yuǎn)程查看設(shè)備的運行狀態(tài)、參數(shù)變化和報警信息。在需要時，他們還可以進行遠(yuǎn)程控制，例如遠(yuǎn)程啟停設(shè)備、調(diào)整參數(shù)等。這種遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制的能力使操作人員不再局限于現(xiàn)場，能夠隨時隨地進行運維操作，提高了運維的靈活性和效率。

3.3 人機協(xié)作模式的建立與優(yōu)化

（1）跨部門協(xié)作平臺。在火力發(fā)電廠集控運維中，不同部門之間的協(xié)作是關(guān)鍵，因為運維涉及多個環(huán)節(jié)和崗位。建立一個跨部門的協(xié)作平臺可以促進信息的共享和協(xié)同工作，從而提高整體的運維效率。這個平臺可以包括在線溝通工具、文件共享系統(tǒng)，以及協(xié)作項目管理工具。操作人員可以在平臺上實時交流，共享問題和解決方案，確保團隊在處理設(shè)備故障、計劃維護和應(yīng)急事件時能夠緊密合作，減少信息滯后和誤解的可能性。

（2）實時信息共享。搭建一個實時信息共享平臺是確保操作人員能夠快速獲取其他團隊信息的關(guān)鍵。在火力發(fā)電廠的復(fù)雜環(huán)境中，突發(fā)事件可能會影響多個部門，因此及時了解其他團隊的活動和決策對于做出迅速響應(yīng)至關(guān)重要。這個平臺可以整合各個部門的數(shù)據(jù)和信息，提供實時更新，使操作人員能夠即時了解當(dāng)前的情況，并采取適當(dāng)?shù)男袆?。這種信息的透明性和共享性有助于消除信息孤島，提高團隊的協(xié)同效率。

（3）跨崗位培訓(xùn)與輪崗。為了促進團隊內(nèi)部的理解和合作，火力發(fā)電廠可以實施跨崗位培訓(xùn)和輪崗計劃。通過讓不同崗位的操作人員互相了解彼此的工作職責(zé)和挑戰(zhàn)，可以增進團隊的協(xié)作和共鳴。操作人員可以參與其他崗位的培訓(xùn)課程，學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的知識和技能，從而更好地理解整個運維流程。此外，輪崗也有助于提高操作人員的多樣化能力，使他們能夠適應(yīng)不同崗位的需求，減少團隊因個別人員變動而面臨的風(fēng)險。

4 人因工程在火力發(fā)電廠運維中的優(yōu)化策略

4.1 任務(wù)分配與工作負(fù)荷的合理規(guī)劃

（1）明確崗位職責(zé)。在火力發(fā)電廠集控運維中，不同崗位的職責(zé)和權(quán)限應(yīng)得到明確定義。這有助于避免操作人員任務(wù)重疊和混淆，確保每個人員清楚自己的職責(zé)范圍。例如，可以設(shè)立主管操作員、技術(shù)維護人員、緊急響應(yīng)人員等不同崗位，并明確其各自的工作職責(zé)。這樣一來，操作人員可以更專注地執(zhí)行自己的任務(wù)，減少不必要的交叉干擾，提高整體工作效率。

（2）輪班制度的優(yōu)化。合理的輪班制度對于操作人員的身心健康和工作效率至關(guān)重要。在優(yōu)化輪班制度時，需要充分考慮操作人員的休息時間和工作強度。合理的輪班安排不僅要保障每位操作人員有足夠的休息時間，還要避免過于頻繁的輪班變動，以減少身體適應(yīng)的負(fù)擔(dān)。輪班制度的合理優(yōu)化有助于降低操作人員的疲勞程度，提高其工作效率和工作滿意度。

（3）任務(wù)分配算法的引入。為了提高火力發(fā)電廠集控運維的效率，引入任務(wù)分配算法，使任務(wù)更加合理、高效地分配給操作人員。這種算法可以根據(jù)操作人員的技能、經(jīng)驗和實時工作負(fù)荷情況，自動決定誰應(yīng)該執(zhí)行何種任務(wù)。例如，某些緊急任務(wù)可以根據(jù)操作人員的緊急響應(yīng)能力分配給最合適的人員，而一些例行性的工作可以由技術(shù)維護人員執(zhí)行。這樣的智能任務(wù)分配能夠提高工作的優(yōu)先級和匹配度，減少任務(wù)排隊時間，從而提高運維效率。

4.2 人員培訓(xùn)與技能提升的策略

（1）持續(xù)培訓(xùn)計劃。在火力發(fā)電廠集控運維中，持續(xù)培訓(xùn)計劃的建立是確保操作人員技能不斷提升的關(guān)鍵策略。隨著技術(shù)的不斷更新，操作人員需要不斷學(xué)習(xí)適應(yīng)新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，以保持工作的高效性和安全性。該計劃應(yīng)該涵蓋多樣化的培訓(xùn)內(nèi)容，包括新設(shè)備操作、安全標(biāo)準(zhǔn)更新、緊急情況處理等方面。通過面對面培訓(xùn)、在線學(xué)習(xí)和研討會等多種形式，操作人員可以根據(jù)自身情況選擇學(xué)習(xí)方式。要定期審查和更新培訓(xùn)內(nèi)容，以確保培訓(xùn)始終與最新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)保持一致。此外，收集操作人員的培訓(xùn)反饋，并根據(jù)反饋意見不斷改進培訓(xùn)計劃，有助于提高培訓(xùn)效果和操作人員的滿意度。

（2）跨崗位培訓(xùn)。鼓勵不同崗位的操作人員進行跨崗位培訓(xùn)可以促進整個團隊的知識共享和技能提升。通過定期組織交流會議、培訓(xùn)活動和輪崗機制，不同崗位的操作人員可以互相分享經(jīng)驗和技能，促進合作和學(xué)習(xí)。跨崗位培訓(xùn)還有助于實現(xiàn)技能的互補，讓團隊的整體素質(zhì)得到提升。通過這種方式，操作人員可以更好地理解整個運維流程，更靈活地應(yīng)對各種情況，從而提高團隊的適應(yīng)能力和協(xié)作效率。

4.3 疲勞管理與健康保障的優(yōu)化措施

（1）健康檢查與心理輔導(dǎo)。在火力發(fā)電廠集控運維中，操作人員需要長時間保持高度警惕，這對其身體健康和心理狀態(tài)提出了挑戰(zhàn)。為確保操作人員的身心健康，可采取多種措施。首先，定期進行全面的健康檢查，涵蓋體檢和專項檢查，以及眼耳鼻喉方面的評估，旨在及早發(fā)現(xiàn)潛在的健康問題。其次，通過提供心理輔導(dǎo)服務(wù)，協(xié)助操作人員有效應(yīng)對工作壓力、緊急情況和長時間高強度的工作。心理輔導(dǎo)可包括個體咨詢、團體交流和心理訓(xùn)練，旨在提供情感支持和應(yīng)對策略，確保操作人員心理健康穩(wěn)定。最后，幫助操作人員學(xué)習(xí)情緒管理技巧，使其能夠在高壓環(huán)境下保持冷靜，集中注意力，有效處理突發(fā)情況，從而增強工作的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

（2）疲勞監(jiān)測與預(yù)警。為應(yīng)對長時間集控運維可能導(dǎo)致的疲勞問題，可以引入疲勞監(jiān)測技術(shù)并建立相應(yīng)的預(yù)警系統(tǒng)。通過穿戴式設(shè)備或傳感器監(jiān)測操作人員的生理指標(biāo)，如心率、體溫等，以便及時評估其疲勞程度?；诒O(jiān)測結(jié)果，建立疲勞預(yù)警系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)操作人員的生理指標(biāo)異常，系統(tǒng)將自動發(fā)出預(yù)警，提醒操作人員休息或調(diào)整工作狀態(tài)。此外，合理規(guī)劃操作人員的工作時間也是防止疲勞的關(guān)鍵。通過根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)設(shè)置適當(dāng)?shù)墓ぷ鲿r間和休息間隔，可有效減少操作人員的連續(xù)工作時間，保障其精力充沛，從而提高工作效率和安全性。通過健康檢查、心理輔導(dǎo)、疲勞監(jiān)測和合理工作時間規(guī)劃等綜合措施，可以確?；鹆Πl(fā)電廠操作人員的身心健康，從而支持其在高壓環(huán)境下高效、安全地執(zhí)行集控運維任務(wù)。

5 結(jié)語

綜上所述，人機協(xié)作和人因工程在火力發(fā)電廠集控運維中的應(yīng)用，能夠有效提升工作效率、安全性和人員舒適度。通過界面優(yōu)化、智能決策支持，以及任務(wù)分配策略的優(yōu)化，可以使操作人員更好地應(yīng)對各種情況。同時，通過持續(xù)培訓(xùn)計劃、跨崗位培訓(xùn)，以及疲勞管理和健康保障的措施，可以保障操作人員的持續(xù)發(fā)展和健康狀況，確保運維工作的可持續(xù)性。因此，將人機協(xié)作與人因工程相結(jié)合，是實現(xiàn)火力發(fā)電廠集控運維可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。