火灾报警控制器操作界面设计中的人机工程学问题研究

褚福涛 李广东

山东省济宁市公安消防支队

火灾报警控制器操作界面设计中的人机工程学问题研究

褚福涛 李广东

山东省济宁市公安消防支队

近年来随着社会经济的蓬勃发展，建筑火灾报警系统的使用越来越广泛。如何更有效地完善火灾报警系统的设计日益成为重要而迫切的问题。本文阐述了火灾报警控制器操作界面设计中存在的人机工程学问题，目的是我们在设计火灾报警控制器操作界面时应尽量满足操作者生理和心理的需要，以使操作者在长时间使用中更舒适、更可靠。

人机工程学；火灾报警控制器；操作界面；设计

近年来，随着社会经济的蓬勃发展，如何更有效地完善火灾报警系统的设计，尤其是完善火灾报警控制器操作界面日益成为需要重点突破的问题，对于火灾报警系的一个重要组成部分火灾报警控制器操作界面的设计，人们进行了大量的研究和工作，取得了阶段性的成果。但目前基于PC上运行的火灾报警控制器操作界面还存在很多不尽人意的地方，比如形式单一、内容不明确、操作不便、界面设计不合理等等，那么火灾报警控制器操作界面的设计应该遵循怎样的思路和方向才能近可能地满足使用者的生理和心理的需要，以使操作者在长时间使用中更舒适、更可靠呢？很显然，在当前形势下研究这个问题具有重要的意义。

1 什么是人机工程学？

1.1 概念

人机工程学又称人机工效学(Ergonomics)，是一门让技术人性化的科学，一门关于技术和人的协调关系的科学。即如何让技术的发展围绕人的需求来展开，把人作为产品和环境设计的出发点，使其性能、色彩等更好地适应和满足人类的生理和心理的需要，从而使人们在工作中更安全、便捷和舒适，工作效率更高。其研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术等多个领域。

1.2 两个熟悉的例子

牙刷是我们生活中最普通不过的用品，而它的设计中反映出许多人机工程学问题。我们可能都见过普通宾馆里的一次性牙刷，这些牙刷大都设计得比较简易，杆身很直，使用时手握起来不便用力，手腕的曲度不合适容易造成手腕酸痛；另外，有的牙刷的毛刷过硬，容易损伤牙龈，这些都不能很好地满足人的生理需要。而设计比较好的牙刷则较多地考虑了人的生理和心理的需要，牙刷的毛刷软硬适度、材料适当有利于保护牙龈; 牙刷的杆身曲度合理且其上有些凸凹槽，使用时便于手腕用力。以上这些考虑是人的生理上的满足，不仅如此，其清晰、淡雅的色彩和杆身的合理曲度给人带来视觉上的美感，这些是人的心理上的满足。这是一个生活方面的例子，下面让我们看一个人与计算机交互方式演变的例子，看一下它是怎样体现人机工程学问题的。

回顾人与计算机交互方式的演变，从利用穿孔纸带输入计算机程序，到面对终端机上的字符操作界面，再到个人计算机上的图形界面和多媒体，继而是网络和虚拟现实，界面的日益“友好”或者说计算机技术的日益“人性化”，其实质也就是人机工程特性的不断提高。具体说来，字符界面对用户的要求是一种回忆加工，用户必须记忆大量的计算机命令才能与计算机进行交互，而图形用户界面对用户的要求则是一种再认加工，用户只要能够再认出菜单、按钮、滚动条的意义就能够与计算机交互，再认加工与回忆加工相比对用户的认知负荷的要求要低的多，这样就大大降低了用户的认知负担，这样有利于用户工作更快、更舒适、更高效，不容易有挫折感和疲劳感，更易于自学和探究，学习到更多的能力。让我们再看一下虚拟现实技术是怎样体现“以人为本的”。从人机工程学的角度来说，虚拟现实技术把人类的空间感、行走等感觉和行为功能纳入到人机交互之中，使得人与信息的交流变得更加自然和没有障碍。

2 火灾报警控制器操作界面的设计中人机工程学问题

从以上人机工程学的概念和例子中，我们能够看出为了让作业中的人工作更高效、更舒适，我们产品的设计应该以满足人的生理和心理的需求为出发点。那么，火灾报警控制器操作界面的设计主要应注意哪些方面的问题才能使学习者操作更便捷、更舒适，学习更高效呢？笔者认为我们在火灾报警控制器操作界面的设计中应当注意以下几个主要的方面。

2.1 火灾报警控制器操作界面的设计应建立在脑科学和人机工程科学的理论基础之上

无论控制器操作界面的组织(选取的哪些内容，通过规则表示还是示例表示、通过链接形成怎样的结构、操作界面中小单元的容量等)还是界面上色彩的搭配、界面的布局，声音、图象等多媒体的组合等所有的工作都要有科学的理论所依，而不是凭着感觉走，这个道理看起来很简单，但事实上目前PC上运行的很多火灾报警控制器操作界面在设计时在这方面考虑的不多，很多工作只是凭着感觉走，结果，要么色彩搭配不合理，就是声音和图象搭配不合理，最终影响基于长时间运行操作的实际效果。下面举一个小的例子来进一步说明这个问题。

比如说，心理学家Rayner和Pollatsek通过图画知觉过程中的眼动研究表明：人眼对信息区的及时注意是受物体之间差异的大小影响的，人眼总会及时把眼光移动到与周围环境不协调的物体上，并且画面中不协调的物体比协调的物体注视时间要长。根据这一理论，我们在设计界面时就可以通过或动静或大小或色彩的区别来突出重点内容。然而，由于有些设计者对有关理论了解不多，在设计时只凭着感觉走，把画面设计得很花哨，结果适得其反，不仅没有突出重点内容，一些非重点内容反而牵扯了很多注意力，使火灾报警和反馈操作时间延迟，从而使火灾的处置延误。

总之，火灾报警控制器操作界面的设计的一切工作都要有据可循，操作界面的结构、单元的容量、声音和图像的匹配等等要符合大脑和心理的认知过程和认知规律。很显然，如果我们的设计符合人类脑生理和心理的特点，操作者的火警处置效率将会得到大大提高。

2.2 火灾报警控制器操作界面的设计应当具有一定的智能性

2.2.1 为了让控制器操作者尤其初学者不在基于PC的火灾报警控制器操作界面的畅游中（尤其在比较复杂的网状结构的操作界面中）迷航，操作界面应当具有“帮助”系统，就像Office中的小助手一样，帮助学习者熟悉操作界面的结构（本操作点与其他相关操作点之间的联系，操作点之间的全局关系图），帮助使用操作界面的交互功能等等。

2.2.2 操作界面中应当有能够记录操作者的学习路径的系统，这样操作者一旦中断操作进程，就不必重新开始进入，并且，可以在一定程度上缓解操作者的操作的复杂程度。

2.2.3 操作者应当可以把自己的使用心得或对操作界面设计的建议或对其中问题的处理方法提交进操作界面中。并通过连接互联网方式或将打包信息反馈到报警控制器的生产厂家。

这样操作界面的设计模式由：

变为：

这样的好处是，首先，加强了操作软件编制责者和操作者彼此之间的沟通，增强了操作的反馈和评价功能，通过操作者的主动参与调动使用反馈积极性。其次，充分发挥大家的智慧使得报警控制器操作界面的质量不断改善，而不像以前那样仅仅依靠编制者个人的力量，最终操作者也从中受益，共享升级资源，不过此时的报警控制器生产厂家要加强其管理维护职责。

2.3 火灾报警控制器操作界面的设计应当加强人人交互环境的创设

人机界面交互技术经历了命令界面到目前的图形用户界面、多媒体用户界面，正朝着虚拟现实和多通道用户界面的方向发展，随着这种发展，人机交互趋向自然、和谐、高效，在目前图形用户界面和多媒体用户界面的情况下，我们在设计报警控制器操作界面的时除了考虑运用良好的导航图标设计等来增强人机交互外，设计者还应当加强人人交互环境的创设。

2.4 报警控制器操作界面的在必要时应有一定的实拍的或虚拟的真实情境

人类大多数活动领域具有三维和直接操纵特点，也许数学和逻辑的活动例外，人生活在三维空间，习惯于看、听和操纵三维的客观对象，并希望及时看到这种控制的结果。心理学已经证明更多地借助物理、空间或形象的表示比单纯的文字或数字表示更有利于“问题解决”和“学习”。因此，报警控制器操作界面的中的有些内容不能仅仅用文字来呈现。报警控制器操作界面的设计不能仅仅是简单的系统介绍、操作控制、系统监测、资料查询，而应创设一个直观简便的认知情境，并且操作内容要选择直接性任务，不能过于复杂，以免远离现实情境。

2.5 报警控制器操作界面的设计要尤其注意的问题

报警控制器操作系统最终要通过界面和操作者进行交互，因此，不管报警控制器操作界面的其他工作做得如何，如果界面设计得很糟糕，那是很影响使用效果的，甚至于直接导致系统联动失败。比如，有些报警控制器操作界面的设计是：绿色的底色上面是黑色的字体，字体又小，操作者在看界面时需刻意瞪大眼睛、向前探身才能看清屏幕上的信息，屏幕上的信息不是自然、悦目地映入操作者的眼帘，操作者长时间观看这种界面不仅很快会感到视觉疲劳，而且不能全部精力放在思考问题上（需一部分精力放在看清信息上）。因此，操作者与这种界面交互不仅会影响操作效率，而且造成视力下降，影响身体健康，更谈不上舒适。这里只是举了一个小例子，其实，目前，正在运行的报警控制器操作界面还存在其它种种问题，有的动静处理不当，有的界面布局不合理，有的主次不清等等，这些问题都不同程度地使操作者感到视觉疲劳、注意力分散、心理不舒适，最终影响健康和操作效果。一般来说，界面的设计应主要注意以下几个方面的问题。

1） 同样的界面对象是否具有一致性、连续性的行为？

2）各种提示信息是否简单、清晰？

3） 色彩是否统一、协调？是否避免了同时使用太多的颜色？

4）文字内容是否简洁、重点突出？字体、字号、字形是否合适？

5）界面对象的动静处理是否得当？

6）布局是否合理、简洁、协调、美观，画面是否均衡等等？

一般来说，好的用户界面应当使用户把所有注意力集中于完成任务上而无需为界面分心，例如，用户的视线自然地落在所感兴趣的对象之上。

3 小结

网络技术、多媒体技术的发展对现代火灾报警控制系统的发展产生了极大的推动作用，给使用单位带来了极大的便捷，但是火灾报警控制系统也有其自身的一些缺陷，如缺乏真实情境、机器的呆板、缺乏人性化等。我们在设计报警控制器操作界面时应尽可能地从人机工程学的角度出发，使其满足操作者的生理、心理的需要，使操作者感到健康、便捷，舒适、高效，及时有效的处置报警警情。

[1]吴小勇.让技术人性化的科学—人机工程学［EB/OL］. http:\smartpacker.net/ergodesk/ newpage21.htm,2001-05-06

[2]丁玉兰.人机工程学［M］.北京：北京理工大学出版社.1997

[3]陶云.图形知觉过程的眼动研究[J].心理科学.2001年第2期：194-196

[4]马卫娟.人机交互风格及其发展趋势[J].航空计算技术.1999年第29卷第3期:16-20

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.18.027