火力發電廠集控運維中的人機協作與人因工程優化

楊啟超

（國能常州發電有限公司，江蘇 常州 213000）

1 引言

隨著能源需求的不斷增長，火力發電作為重要的電力供應方式，在能源產業中扮演著不可替代的角色。隨著技術的不斷進步，火力發電廠運維過程中出現了諸多挑戰和機遇。集控運維系統作為現代火力發電廠的核心，已經成為確保發電設備安全高效運行的關鍵環節。然而，隨著火力發電廠規模的不斷擴大和運維工作的復雜化，如何在人機協作中實現高效運維，以及如何優化人因工程，提升運維人員的工作效率和安全性，已經成為亟待解決的問題。

2 火力發電廠集控系統的特點與挑戰

2.1 基本運作模式和集控系統的架構

在火力發電廠中，集控系統作為關鍵的管理和監控平臺，起著至關重要的作用。火力發電廠通常由多個關聯設備和工藝單元組成，包括鍋爐、汽輪機、發電機等。這些設備需要緊密協同工作，以保障電力的穩定供應。集控系統的架構通常是多層次的，涵蓋了從實時數據采集、傳輸到數據分析和決策的全過程。運維人員通過集控系統可以實時獲取設備的運行狀態、參數數據和報警信息，從而及時采取必要的措施，確保發電廠的正常運行。

集控系統的架構通常包括監控層、控制層和管理層。監控層負責實時監測和采集各種設備的數據，如溫度、壓力、流量等參數。控制層負責根據監測數據，對設備進行控制和調節，以保持其在安全和高效的運行狀態。管理層則負責整合各種數據，進行分析和決策，以支持運營和管理的決策制定。此外，集控系統還通常具備報警功能，能夠在設備出現異常或故障時及時通知運維人員，以便迅速響應和處理。

2.2 集控運維面臨的挑戰

（1）火力發電廠的設備眾多且種類繁多，涵蓋鍋爐、汽輪機、發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備數據和信息，而這些數據往往存在復雜的關聯和交互關系，使得集控系統的設計、配置和管理變得復雜且具有挑戰性。

（2）火力發電廠的運行風險相對較高，因為不良的運行狀態可能導致設備故障、損壞甚至事故發生，從而造成嚴重的經濟和環境損失。集控運維需要及時監測設備的工作狀態，預測潛在的故障風險，以及采取有效的措施進行干預和防范。這需要高度敏感的監測系統、智能化的預測分析，以及快速反應的能力，以確保火力發電廠的穩定運行。

（3）火力發電廠集控運維對操作人員的素質要求較高。操作人員需要具備豐富的電力工程知識和專業技能，能夠準確地理解設備狀態和運行數據，迅速判斷異常情況，并采取相應的應對措施。此外，操作人員還需要具備有效的溝通和團隊協作能力，以便在緊急情況下與其他團隊成員進行協調和合作，以保障運維的連續性和高效性。

3 人機協作在火力發電廠集控運維中的應用優化

3.1 人機界面設計與交互優化

（1）界面布局與可視化。在火力發電廠集控運維系統中，人機界面的設計至關重要。界面布局和可視化設計應當考慮操作人員的認知負擔，使其能夠迅速理解系統狀態和關鍵信息。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，通過動態的圖表顯示發電設備的運行狀態和關鍵參數，操作人員可以一目了然地了解設備的運行情況，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確地獲取所需信息。通過將信息按照優先級和類別進行分層，可以將關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，而將常規狀態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鍵策略之一。在火力發電廠的集控運維中，操作流程通常涉及多個步驟和多個控制點，過于復雜的操作流程可能導致操作人員的困惑和錯誤。因此，需要對操作流程進行優化，去除不必要的步驟，簡化操作界面，降低操作的復雜度。例如，在設備啟動和停止的操作中，可以通過設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）數據分析與預測。在火力發電廠集控運維中，通過機器學習和數據分析技術對大量歷史運行數據進行分析，可以預測設備的故障和運行狀態。這種數據驅動的預測能力為操作人員提供了重要的決策依據。通過分析數據中的趨勢、異常和規律，系統可以自動預測潛在的故障風險，幫助操作人員提前采取措施，防止設備損壞和生產中斷。例如，根據溫度、壓力和震動等參數的變化，系統可以預測出設備的可能故障類型，從而指導維護人員有針對性地進行檢修和維護。

（2）告警與提醒系統。在火力發電廠集控運維中，智能告警系統的建立可以迅速通知操作人員關于設備狀態和異常情況的信息。系統可以根據設定的規則和閾值，自動檢測設備的狀態變化，并在出現重要事件或異常情況時發出告警通知。這種即時的告警系統有助于操作人員及時響應，避免事故的發生或擴大。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）遠程監控與控制。借助現代通信技術，火力發電廠集控運維系統可以實現遠程監控和遠程控制功能。操作人員可以通過互聯網連接到系統，遠程查看設備的運行狀態、參數變化和報警信息。在需要時，他們還可以進行遠程控制，例如遠程啟停設備、調整參數等。這種遠程監控與控制的能力使操作人員不再局限于現場，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 人機協作模式的建立與優化

（1）跨部門協作平臺。在火力發電廠集控運維中，不同部門之間的協作是關鍵，因為運維涉及多個環節和崗位。建立一個跨部門的協作平臺可以促進信息的共享和協同工作，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，以及協作項目管理工具。操作人員可以在平臺上實時交流，共享問題和解決方案，確保團隊在處理設備故障、計劃維護和應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鍵。在火力發電廠的復雜環境中，突發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至關重要。這個平臺可以整合各個部門的數據和信息，提供實時更新，使操作人員能夠即時了解當前的情況，并采取適當的行動。這種信息的透明性和共享性有助于消除信息孤島，提高團隊的協同效率。

（3）跨崗位培訓與輪崗。為了促進團隊內部的理解和合作，火力發電廠可以實施跨崗位培訓和輪崗計劃。通過讓不同崗位的操作人員互相了解彼此的工作職責和挑戰，可以增進團隊的協作和共鳴。操作人員可以參與其他崗位的培訓課程，學習相關領域的知識和技能，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，使他們能夠適應不同崗位的需求，減少團隊因個別人員變動而面臨的風險。

4 人因工程在火力發電廠運維中的優化策略

4.1 任務分配與工作負荷的合理規劃

（1）明確崗位職責。在火力發電廠集控運維中，不同崗位的職責和權限應得到明確定義。這有助于避免操作人員任務重疊和混淆，確保每個人員清楚自己的職責范圍。例如，可以設立主管操作員、技術維護人員、緊急響應人員等不同崗位，并明確其各自的工作職責。這樣一來，操作人員可以更專注地執行自己的任務，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重要。在優化輪班制度時，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，以減少身體適應的負擔。輪班制度的合理優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）任務分配算法的引入。為了提高火力發電廠集控運維的效率，引入任務分配算法，使任務更加合理、高效地分配給操作人員。這種算法可以根據操作人員的技能、經驗和實時工作負荷情況，自動決定誰應該執行何種任務。例如，某些緊急任務可以根據操作人員的緊急響應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維護人員執行。這樣的智能任務分配能夠提高工作的優先級和匹配度，減少任務排隊時間，從而提高運維效率。

4.2 人員培訓與技能提升的策略

（1）持續培訓計劃。在火力發電廠集控運維中，持續培訓計劃的建立是確保操作人員技能不斷提升的關鍵策略。隨著技術的不斷更新，操作人員需要不斷學習適應新技術和標準，以保持工作的高效性和安全性。該計劃應該涵蓋多樣化的培訓內容，包括新設備操作、安全標準更新、緊急情況處理等方面。通過面對面培訓、在線學習和研討會等多種形式，操作人員可以根據自身情況選擇學習方式。要定期審查和更新培訓內容，以確保培訓始終與最新技術和標準保持一致。此外，收集操作人員的培訓反饋，并根據反饋意見不斷改進培訓計劃，有助于提高培訓效果和操作人員的滿意度。

（2）跨崗位培訓。鼓勵不同崗位的操作人員進行跨崗位培訓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、培訓活動和輪崗機制，不同崗位的操作人員可以互相分享經驗和技能，促進合作和學習。跨崗位培訓還有助于實現技能的互補，讓團隊的整體素質得到提升。通過這種方式，操作人員可以更好地理解整個運維流程，更靈活地應對各種情況，從而提高團隊的適應能力和協作效率。

4.3 疲勞管理與健康保障的優化措施

（1）健康檢查與心理輔導。在火力發電廠集控運維中，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提出了挑戰。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，旨在及早發現潛在的健康問題。其次，通過提供心理輔導服務，協助操作人員有效應對工作壓力、緊急情況和長時間高強度的工作。心理輔導可包括個體咨詢、團體交流和心理訓練，旨在提供情感支持和應對策略，確保操作人員心理健康穩定。最后，幫助操作人員學習情緒管理技巧，使其能夠在高壓環境下保持冷靜，集中注意力，有效處理突發情況，從而增強工作的適應性和穩定性。

（2）疲勞監測與預警。為應對長時間集控運維可能導致的疲勞問題，可以引入疲勞監測技術并建立相應的預警系統。通過穿戴式設備或傳感器監測操作人員的生理指標，如心率、體溫等，以便及時評估其疲勞程度。基于監測結果，建立疲勞預警系統，一旦發現操作人員的生理指標異常，系統將自動發出預警，提醒操作人員休息或調整工作狀態。此外，合理規劃操作人員的工作時間也是防止疲勞的關鍵。通過根據監測數據設置適當的工作時間和休息間隔，可有效減少操作人員的連續工作時間，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、疲勞監測和合理工作時間規劃等綜合措施，可以確保火力發電廠操作人員的身心健康，從而支持其在高壓環境下高效、安全地執行集控運維任務。

5 結語

綜上所述，人機協作和人因工程在火力發電廠集控運維中的應用，能夠有效提升工作效率、安全性和人員舒適度。通過界面優化、智能決策支持，以及任務分配策略的優化，可以使操作人員更好地應對各種情況。同時，通過持續培訓計劃、跨崗位培訓，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發展和健康狀況，確保運維工作的可持續性。因此，將人機協作與人因工程相結合，是實現火力發電廠集控運維可持續發展的關鍵途徑。