火力发电厂集控运维中的人机协作与人因工程优化

杨启超

（国能常州发电有限公司，江苏 常州 213000）

1 引言

随着能源需求的不断增长，火力发电作为重要的电力供应方式，在能源产业中扮演着不可替代的角色。随着技术的不断进步，火力发电厂运维过程中出现了诸多挑战和机遇。集控运维系统作为现代火力发电厂的核心，已经成为确保发电设备安全高效运行的关键环节。然而，随着火力发电厂规模的不断扩大和运维工作的复杂化，如何在人机协作中实现高效运维，以及如何优化人因工程，提升运维人员的工作效率和安全性，已经成为亟待解决的问题。

2 火力发电厂集控系统的特点与挑战

2.1 基本运作模式和集控系统的架构

在火力发电厂中，集控系统作为关键的管理和监控平台，起着至关重要的作用。火力发电厂通常由多个关联设备和工艺单元组成，包括锅炉、汽轮机、发电机等。这些设备需要紧密协同工作，以保障电力的稳定供应。集控系统的架构通常是多层次的，涵盖了从实时数据采集、传输到数据分析和决策的全过程。运维人员通过集控系统可以实时获取设备的运行状态、参数数据和报警信息，从而及时采取必要的措施，确保发电厂的正常运行。

集控系统的架构通常包括监控层、控制层和管理层。监控层负责实时监测和采集各种设备的数据，如温度、压力、流量等参数。控制层负责根据监测数据，对设备进行控制和调节，以保持其在安全和高效的运行状态。管理层则负责整合各种数据，进行分析和决策，以支持运营和管理的决策制定。此外，集控系统还通常具备报警功能，能够在设备出现异常或故障时及时通知运维人员，以便迅速响应和处理。

2.2 集控运维面临的挑战

（1）火力发电厂的设备众多且种类繁多，涵盖锅炉、汽轮机、发电机等各种工艺单元，因此集控运维需要处理大量不同类型的设备数据和信息，而这些数据往往存在复杂的关联和交互关系，使得集控系统的设计、配置和管理变得复杂且具有挑战性。

（2）火力发电厂的运行风险相对较高，因为不良的运行状态可能导致设备故障、损坏甚至事故发生，从而造成严重的经济和环境损失。集控运维需要及时监测设备的工作状态，预测潜在的故障风险，以及采取有效的措施进行干预和防范。这需要高度敏感的监测系统、智能化的预测分析，以及快速反应的能力，以确保火力发电厂的稳定运行。

（3）火力发电厂集控运维对操作人员的素质要求较高。操作人员需要具备丰富的电力工程知识和专业技能，能够准确地理解设备状态和运行数据，迅速判断异常情况，并采取相应的应对措施。此外，操作人员还需要具备有效的沟通和团队协作能力，以便在紧急情况下与其他团队成员进行协调和合作，以保障运维的连续性和高效性。

3 人机协作在火力发电厂集控运维中的应用优化

3.1 人机界面设计与交互优化

（1）界面布局与可视化。在火力发电厂集控运维系统中，人机界面的设计至关重要。界面布局和可视化设计应当考虑操作人员的认知负担，使其能够迅速理解系统状态和关键信息。通过采用直观的图表、图像和颜色编码，有效传递信息，减少操作人员在查找信息时的时间和精力消耗。例如，通过动态的图表显示发电设备的运行状态和关键参数，操作人员可以一目了然地了解设备的运行情况，从而更好地做出决策。

（2）信息分层与分类。在界面设计中，信息分层与分类是为了避免信息过载，使操作人员能够快速准确地获取所需信息。通过将信息按照优先级和类别进行分层，可以将关键信息放置在显眼的位置，同时将次要信息和附加信息进行合理分类。例如，将紧急警报和异常状态放置在界面的显著位置，使其在第一时间引起操作人员的注意，而将常规状态和操作选项进行分类显示，以便操作人员能够有序地进行操作。

（3）操作逻辑的简化。简化操作逻辑是提高人机交互效率的关键策略之一。在火力发电厂的集控运维中，操作流程通常涉及多个步骤和多个控制点，过于复杂的操作流程可能导致操作人员的困惑和错误。因此，需要对操作流程进行优化，去除不必要的步骤，简化操作界面，降低操作的复杂度。例如，在设备启动和停止的操作中，可以通过设计一键式操作按钮来代替多个独立的步骤，从而减少操作的繁琐性。

3.2 智能辅助决策与操作支持

（1）数据分析与预测。在火力发电厂集控运维中，通过机器学习和数据分析技术对大量历史运行数据进行分析，可以预测设备的故障和运行状态。这种数据驱动的预测能力为操作人员提供了重要的决策依据。通过分析数据中的趋势、异常和规律，系统可以自动预测潜在的故障风险，帮助操作人员提前采取措施，防止设备损坏和生产中断。例如，根据温度、压力和震动等参数的变化，系统可以预测出设备的可能故障类型，从而指导维护人员有针对性地进行检修和维护。

（2）告警与提醒系统。在火力发电厂集控运维中，智能告警系统的建立可以迅速通知操作人员关于设备状态和异常情况的信息。系统可以根据设定的规则和阈值，自动检测设备的状态变化，并在出现重要事件或异常情况时发出告警通知。这种即时的告警系统有助于操作人员及时响应，避免事故的发生或扩大。告警通知可以通过多种途径传达，如手机短信、电子邮件、声音警报等，以确保操作人员能够随时接收并处理信息。

（3）远程监控与控制。借助现代通信技术，火力发电厂集控运维系统可以实现远程监控和远程控制功能。操作人员可以通过互联网连接到系统，远程查看设备的运行状态、参数变化和报警信息。在需要时，他们还可以进行远程控制，例如远程启停设备、调整参数等。这种远程监控与控制的能力使操作人员不再局限于现场，能够随时随地进行运维操作，提高了运维的灵活性和效率。

3.3 人机协作模式的建立与优化

（1）跨部门协作平台。在火力发电厂集控运维中，不同部门之间的协作是关键，因为运维涉及多个环节和岗位。建立一个跨部门的协作平台可以促进信息的共享和协同工作，从而提高整体的运维效率。这个平台可以包括在线沟通工具、文件共享系统，以及协作项目管理工具。操作人员可以在平台上实时交流，共享问题和解决方案，确保团队在处理设备故障、计划维护和应急事件时能够紧密合作，减少信息滞后和误解的可能性。

（2）实时信息共享。搭建一个实时信息共享平台是确保操作人员能够快速获取其他团队信息的关键。在火力发电厂的复杂环境中，突发事件可能会影响多个部门，因此及时了解其他团队的活动和决策对于做出迅速响应至关重要。这个平台可以整合各个部门的数据和信息，提供实时更新，使操作人员能够即时了解当前的情况，并采取适当的行动。这种信息的透明性和共享性有助于消除信息孤岛，提高团队的协同效率。

（3）跨岗位培训与轮岗。为了促进团队内部的理解和合作，火力发电厂可以实施跨岗位培训和轮岗计划。通过让不同岗位的操作人员互相了解彼此的工作职责和挑战，可以增进团队的协作和共鸣。操作人员可以参与其他岗位的培训课程，学习相关领域的知识和技能，从而更好地理解整个运维流程。此外，轮岗也有助于提高操作人员的多样化能力，使他们能够适应不同岗位的需求，减少团队因个别人员变动而面临的风险。

4 人因工程在火力发电厂运维中的优化策略

4.1 任务分配与工作负荷的合理规划

（1）明确岗位职责。在火力发电厂集控运维中，不同岗位的职责和权限应得到明确定义。这有助于避免操作人员任务重叠和混淆，确保每个人员清楚自己的职责范围。例如，可以设立主管操作员、技术维护人员、紧急响应人员等不同岗位，并明确其各自的工作职责。这样一来，操作人员可以更专注地执行自己的任务，减少不必要的交叉干扰，提高整体工作效率。

（2）轮班制度的优化。合理的轮班制度对于操作人员的身心健康和工作效率至关重要。在优化轮班制度时，需要充分考虑操作人员的休息时间和工作强度。合理的轮班安排不仅要保障每位操作人员有足够的休息时间，还要避免过于频繁的轮班变动，以减少身体适应的负担。轮班制度的合理优化有助于降低操作人员的疲劳程度，提高其工作效率和工作满意度。

（3）任务分配算法的引入。为了提高火力发电厂集控运维的效率，引入任务分配算法，使任务更加合理、高效地分配给操作人员。这种算法可以根据操作人员的技能、经验和实时工作负荷情况，自动决定谁应该执行何种任务。例如，某些紧急任务可以根据操作人员的紧急响应能力分配给最合适的人员，而一些例行性的工作可以由技术维护人员执行。这样的智能任务分配能够提高工作的优先级和匹配度，减少任务排队时间，从而提高运维效率。

4.2 人员培训与技能提升的策略

（1）持续培训计划。在火力发电厂集控运维中，持续培训计划的建立是确保操作人员技能不断提升的关键策略。随着技术的不断更新，操作人员需要不断学习适应新技术和标准，以保持工作的高效性和安全性。该计划应该涵盖多样化的培训内容，包括新设备操作、安全标准更新、紧急情况处理等方面。通过面对面培训、在线学习和研讨会等多种形式，操作人员可以根据自身情况选择学习方式。要定期审查和更新培训内容，以确保培训始终与最新技术和标准保持一致。此外，收集操作人员的培训反馈，并根据反馈意见不断改进培训计划，有助于提高培训效果和操作人员的满意度。

（2）跨岗位培训。鼓励不同岗位的操作人员进行跨岗位培训可以促进整个团队的知识共享和技能提升。通过定期组织交流会议、培训活动和轮岗机制，不同岗位的操作人员可以互相分享经验和技能，促进合作和学习。跨岗位培训还有助于实现技能的互补，让团队的整体素质得到提升。通过这种方式，操作人员可以更好地理解整个运维流程，更灵活地应对各种情况，从而提高团队的适应能力和协作效率。

4.3 疲劳管理与健康保障的优化措施

（1）健康检查与心理辅导。在火力发电厂集控运维中，操作人员需要长时间保持高度警惕，这对其身体健康和心理状态提出了挑战。为确保操作人员的身心健康，可采取多种措施。首先，定期进行全面的健康检查，涵盖体检和专项检查，以及眼耳鼻喉方面的评估，旨在及早发现潜在的健康问题。其次，通过提供心理辅导服务，协助操作人员有效应对工作压力、紧急情况和长时间高强度的工作。心理辅导可包括个体咨询、团体交流和心理训练，旨在提供情感支持和应对策略，确保操作人员心理健康稳定。最后，帮助操作人员学习情绪管理技巧，使其能够在高压环境下保持冷静，集中注意力，有效处理突发情况，从而增强工作的适应性和稳定性。

（2）疲劳监测与预警。为应对长时间集控运维可能导致的疲劳问题，可以引入疲劳监测技术并建立相应的预警系统。通过穿戴式设备或传感器监测操作人员的生理指标，如心率、体温等，以便及时评估其疲劳程度。基于监测结果，建立疲劳预警系统，一旦发现操作人员的生理指标异常，系统将自动发出预警，提醒操作人员休息或调整工作状态。此外，合理规划操作人员的工作时间也是防止疲劳的关键。通过根据监测数据设置适当的工作时间和休息间隔，可有效减少操作人员的连续工作时间，保障其精力充沛，从而提高工作效率和安全性。通过健康检查、心理辅导、疲劳监测和合理工作时间规划等综合措施，可以确保火力发电厂操作人员的身心健康，从而支持其在高压环境下高效、安全地执行集控运维任务。

5 结语

综上所述，人机协作和人因工程在火力发电厂集控运维中的应用，能够有效提升工作效率、安全性和人员舒适度。通过界面优化、智能决策支持，以及任务分配策略的优化，可以使操作人员更好地应对各种情况。同时，通过持续培训计划、跨岗位培训，以及疲劳管理和健康保障的措施，可以保障操作人员的持续发展和健康状况，确保运维工作的可持续性。因此，将人机协作与人因工程相结合，是实现火力发电厂集控运维可持续发展的关键途径。