Handbook of Control Room Design and Ergonomics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Toni Ivergard (Editor)

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2008-10-1

价格:USD 133.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781420064292

丛书系列:

图书标签:

控制室设计
人机工程学
控制工程
操作员界面
人机交互
工作空间设计
安全工程
流程控制
监控系统
工业自动化

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具体描述

工业控制系统人机界面设计与优化：面向操作员的实践指南图书简介本书全面深入地探讨了现代工业控制室（Control Room）设计与操作员人机界面（Human-Machine Interface, HMI）优化的关键原则、先进技术与实施方法。在当今高度自动化和复杂的工业生产环境中，控制室不再仅仅是设备的监控中心，更是保障生产安全、提高运营效率、降低人为失误的关键枢纽。本书旨在为控制系统工程师、HMI设计师、工厂运营经理以及相关领域的学术研究人员提供一套系统、实用且面向实践的指导框架。本书的重点在于如何构建一个以人为本（Human-Centered）的控制室环境和HMI系统，确保操作员在面对高压、突发事件或长时间高负荷工作时，仍能做出快速、准确的决策。我们摒弃了仅关注技术指标的传统方法，转而聚焦于操作员的认知负荷、态势感知能力以及对系统的理解深度。第一部分：控制室设计与环境工程本部分奠定了现代控制室设计的物理与环境基础，强调环境因素对操作员绩效的决定性影响。第一章：控制室的功能定位与布局规划详细分析了现代控制室在智能制造、流程工业、能源调度等不同领域中的核心功能演变。内容涵盖了不同班次（如值班、值守、调度）所需的功能分区，从主控室（Main Control Room, MCR）到紧急控制中心（Emergency Control Center, ECC）的层级划分。重点阐述了基于工作流程的布局优化，确保信息流和人员流动的顺畅性。讨论了开放式布局与封闭式布局的优劣，以及如何通过物理隔断和声学设计来最小化干扰。第二章：人体工程学在控制室环境中的应用深入探讨了控制室家具、设备安装高度与操作员的生理适配性。详细介绍了座椅设计对长时间工作姿态的影响及调节策略。对工作站的尺寸、键盘和鼠标的放置进行了规范化指导，旨在预防肌肉骨骼疾病（MSDs）。此外，还包括了步行空间、紧急逃生路径的最小要求与设计实例。第三章：视觉环境与照明系统的优化光照对视觉疲劳和反应速度有直接影响。本章细致分析了自然光、环境光和屏幕光源的相互作用。提出了基于任务类型的动态照明系统设计方案，例如，在夜班和白班应采用不同的色温和照度水平。涵盖了防眩光技术（如屏幕的抗反射涂层和百叶窗角度控制），以及在紧急情况下应急照明系统的冗余设计。第四章：声学管理与环境噪音控制控制室内的背景噪音是导致信息丢失和认知负荷升高的主要因素之一。本书提供了环境声学测量的标准和降噪策略，包括墙体材料的选择、通风系统（HVAC）的消音处理，以及如何处理来自现场设备或远程通信的尖锐或持续性噪音。特别强调了语音通信清晰度的重要性。第二部分：人机界面（HMI）的认知科学基础本部分从认知心理学和人机交互（HCI）的角度，解构了有效HMI设计的核心要素，这是确保操作员有效监控和干预系统的基石。第五章：操作员的认知模型与态势感知解释了态势感知（Situation Awareness, SA）的三个层次（感知、理解、预测）在控制操作中的体现。通过案例分析，展示了不良HMI如何导致态势感知的降级。介绍了如何通过信息结构化（Information Structuring）来匹配操作员的心理工作模型，而非仅仅是设备的技术结构。第六章：图形设计原则与信息可视化详述了用于工业图形的最新标准和指南。内容包括颜色理论在警报和状态指示中的严格应用（如基于IEC 62676或ISA 101的规范），避免使用“装饰性”或误导性的图形元素。强调了符号的一致性、图表选择的恰当性（如趋势图、饼图、流程图的选择逻辑）以及如何在复杂流程图中保持视觉清晰度。第七章：警报管理系统的设计与优化警报泛滥（Alarm Flooding）是导致重大事故的常见诱因。本章将警报管理视为一项关键的安全任务。详细介绍了警报分级（Shelving, Suppression, Prioritization）的流程。内容涵盖了ISA 18.2标准在设计、实施和验证警报系统中的具体步骤，包括如何设置合理的告警阈值，并设计有效、非干扰性的视觉和听觉提示。第三部分：高级HMI功能与交互设计本部分聚焦于现代控制系统中的先进交互技术，以及如何设计动态、适应性强的操作界面。第八章：动态显示与信息过滤技术讨论了“少即是多”的原则在动态显示中的应用。介绍了基于状态（State-Based）和基于性能（Performance-Based）的显示哲学，即只在需要时显示必要的信息。探讨了使用“去饱和化”（Desaturation）或“隐藏”技术来减少正常运行状态下的视觉干扰。第九章：交互设计：输入设备的优化与操作逻辑分析了传统键盘、鼠标、触摸屏和专业控制台设备（如操纵杆、旋钮）在不同任务场景下的适用性。强调了操作的原子性、可撤销性以及任务流程的设计，确保关键操作（如停机、切换模式）具有多重确认机制，防止误操作。第十章：系统验证、操作员培训与绩效评估一个优秀的设计必须经过严格的测试。本章涵盖了HMI可用性测试（Usability Testing）的方法，包括启发式评估和基于场景的模拟测试。同时，详细论述了如何利用设计好的HMI作为培训工具，设计基于现实场景的沉浸式培训模块，并建立一套可量化的操作员绩效监控指标（KPIs），以持续迭代和改进控制界面。结论：面向未来的智能控制中心本书总结了当前技术趋势，如增强现实（AR）在现场维护和远程协助中的应用，以及人工智能如何协助HMI系统进行上下文感知的信息推送。展望了未来的控制室如何从被动监控转向主动决策支持。本书的特点在于其深度集成的人体工程学视角和对行业最新标准的严格遵循，为读者提供了从宏观环境布局到微观像素级设计的全面指导，确保构建出既高效又安全的工业控制操作环境。

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