煤矿监控系统人机界面设计与控制

摘　要：

摘　要：煤炭作为我国重要的能源物质，在我国国民经济中扮演着重要的角色，保证其安全生产对国家安全有着重要的意义。由于我国煤层条件复杂，开采技术条件不足，安全措施不到位，导致我国煤矿事故多发，，引起了社会广泛的关注。近年来，随着信息技术的不断发展以及政府部门的不断重视，煤矿监控系统逐步得到推广与应用，很大程度上提高了煤矿的管理水平。本文主要针对煤矿监控系统人机界面的设计与控制进行了分析与研究，并对其进行了简要的阐述。

关键词：

关键词：煤矿　监控系统　人机界面

随着我国社会经济的不断发展，我国对能源和资源的需求与日俱增，而煤炭作为重要的能源物质，在我国能源安全中更是占据着战略性的位置，对我国能源安全甚至国家安全都有着重要的影响。随着我国煤炭开采量的不断增加，煤炭生产与安全的矛盾日趋凸显，如何切实提高煤炭生产的安全性，对保证我国煤炭能源供应十分必要。随着信息技术的迅速发展，煤矿监控系统得到了迅速的发展和广泛的应用。本文主要针对煤矿监控系统的人机界面的设计与控制进行简要的分析与阐述。

　　1　煤矿监控系统人机界面的设计原则

　　对于工业软件来说，从实用性角度考虑，为了便于用户的使用及控制，除了具备必要的功能外，还要求具有友好的人机界面，因此在对煤矿监控系统的人机界面进行设计时需要遵循以下设计原则。

　　1.1　以用户为中心

　　在对煤矿监控系统的人机界面进行设计时，用户应作为其首要出发点，以人为本，切实考虑用户的使用体验，保证不同能力、不同经验的用户都能迅速上手，并完成系统的相关操作。例如，为了提高用户的辨识度，界面中的不同信息可以根据用户的喜好，设置不同的字体和颜色进行显示，以引起用户的注意。

　　1.2　一致性

　　一致性系统人机界面的一个重要的设计原则，其要求系统在工作方式上与人的思维方式保持一致，适应人的工作习惯。例如，在信息的显示以及输入中，界面的布局应与人的思维习惯相一致，从而减少用户学习使用系统的负担，保证用户能够对系统的使用迅速上手。

　　1.3　界面布局合理性

　　不合理的界面布局，不仅会降低用户的工作效率，还会导致出错率升高，不利于监控系统的应用。因此，在设计煤矿监控系统的人机交互界面时，界面形状大小的设计要符合人的视觉范围等生理特性，同时保证各功能按钮及显示窗口等层次鲜明，给用户以井然有序之感。

　　1.4　非精确交互性

　　键盘和鼠标作为系统精确性较高的输入设备，而人的行为动作的精确性却难以达到输入设备的要求，导致误操作可能会给系统带来不利的影响。因此，系统需要能与用户以非精确的方式进行交互，对用户的错误输入进行智能的识别和纠正，避免误操作对系统造成的不利影响。

　　1.5　多样化交互方式

　　随着信息技术的不断发展成熟，除了传统的文字和鼠标操作外，人机之间可以采用更加丰富的交互方式，如语音、手势和用户动作等。因此，在设计煤矿监控系统时，应考虑采用多样化的交互方式，以提高系统与用户之间的交互能力，提升用户的体验。

　　2　煤矿监控系统人机界面的设计

　　煤矿监控系统人机界面作为系统与用户间的交互通道，直接面向用户，并与系统的各功能模块相连，负责协调系统模块间的联系，完成数据的显示，同时响应用户的操作，因此人机界面的设计十分重要。

　　2.1　监控显示设计

　　煤矿监控系统人机界面主要负责显示煤矿的实际环境信息以及煤矿的设备信息两大类。

　　一是煤矿环境信息的显示。为了保证工作人员能够随时了解煤矿的环境信息，因此在设计时应将煤矿相关监控数据如一氧化碳、甲烷、氧气等的浓度始终前置显示，并能够通过鼠标点击，在弹出的窗口中显示一段时间内的数据变化趋势。系统除对环境信息显示外，还负责对其进行监控，一旦某环境值超出规定值，系统将立即进行报警，并在界面内弹出报警窗口，自动切换至视频监控画面，对现场工作人员的撤离情况进行实时监控。

　　二是煤矿设备运行信息的显示。除环境信息外，人机交互界面中还应设计显示煤矿中各设备运行参数，如风机、风门的开关量状态以及转速等，以便工作人员对设备运行状况进行实时监视。为了便于用户的监控，人机界面可采用图形化进行显示，当设备状态发生变化时，界面将通过颜色的改变进行提醒;当设备运行发生异常时，界面将弹出报警窗口，并立即停止相关设备的运行。

　　2.2　报警显示设计

　　报警是系统的一种特殊状态，系统能根据各种可能发生异常情况的危急性，将其划分为不同的优先级，其中高优先级的报警能够阻断低优先级的报警，使运行人员优先了解优先级较高的报警信息。当报警发生时，系统人机界面将通过弹窗的形式，弹出报警窗口，并通过醒目的颜色及报警声等方式，显示故障相关信息，以引起运行人员的注意，立即采取相关措施，同时向上级进行汇报。报警状态一旦触发后，需经过相关权限用户及操作站运行人员的共同确认后，才能够关闭报警状态，将界面中的报警窗口关闭。

　　2.3　控制操作设计

　　人机界面作为用户与系统的交互通道，应在界面中设计集成对系统的全部操作，以便于用户完成对现场设备的全部远程操作。为了便于用户操作，系统人机界面中可采用图形化按钮，点击后可调用复杂控制操作窗口，进而完成对现场设备的各项复杂操作。控制操作界面可设计为弹出式窗口，其界面内集中显示了各项环境和设备运行参数，并且集成了针对各设备的全部操作指令，使运行人员可以根据环境和设备运行情况，通过简单的点击操作，完成设备的各项操作。为了方便用户的操作，控制操作界面的尺寸应大小适中，内容布局有序合理，使运行人员可以快速地完成操作。

　　3　结语

　　随着信息技术的不断发展，煤矿监控系统得到了越来越多的应用，而其人机界面作为人机交互的通道，直接影响到整个系统的实用性。因此，做好煤矿监控系统的人机界面设计十分重要。相信随着技术的不断完善，煤矿监控系统必将得到更加广泛的应用。

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　　(收稿日期：2014-11-15)