Пользовательский интерфейс в компьютерных системах управления
Современные системы управления технологическими процессами основываются на широком использовании средств вычислительной техники и представляют собой сложные автоматизированные системы управления (АСУ), в которые включены не только технические звенья, но и контуры с участием человека. Человек-оператор является субъектом управления и поэтому от его деятельности зависит функционирование системы в целом. Его участие в контуре управления требует включения в состав АСУ технических средств, обеспечивающих взаимодействие человека с системой в процессе управления.
Выполнение всех функций в системе электрической централизации, возлагаемых на человека, возможно при обеспечении соответствующих условий – наличие информации об управляемых объектах станции и возможность реализации управления в соответствии с выбранным типом модели. Сложные системы при проектировании рассматриваются как композиции подсистем, между которыми должны быть определены правила и средства взаимодействия. Граница, через которую осуществляется взаимодействие, называют интерфейсом. Границу взаимодействия в композиции технической части и оперативного персонала системы называют пользовательским интерфейсом (или интерфейсом «человек-компьютер»), который представляет собой совокупность аппаратно-программных средств и протоколов обмена.
Техническими средствами интерфейса взаимодействия являются (рис.4.1):
· программно-аппаратные средства увязки (АПК-И) с комплексом АСУ, включающие платы видеоадаптера, аппаратные стыки подключения органов управления, драйверы и т.п.;
· средства отображения информации (СОИ), которыми могут быть мониторы, видеопроекционные устройства, жидкокристаллические экраны, специализированные табло;
· средства ведения диалога (СВД) – алфавитно-цифровая клавиатура, манипуляторы типа «мышь», дигитайзеры, специализированные пульты и т.п.
Наиболее удобным видом связи как между людьми, также и между техническими средствами и оперативным персоналом является двусторонний обмен – диалог. Поэтому в основу закладывается формальный протокол этого взаимодействия, что по аналогии соответствует понятию «язык общения». На этапе разработки АСУ он создается в виде соглашений, в которых знаки и сигналы (символы, графические изображения, речевые сообщения) обеспечивают диалоговый режим.
Условные графические изображения и индикация
Таблица .4.1
| № п/п | Наименование объекта и состояния | Условные обозначения на плане и индикация | ||||||
| Элементы путевого плана станции. Светофоры | ||||||||
| 1. | Цвет фона – светло-серый | 
| ||||||
| 2. | Цвет объектов при пропадании ТС - бирюзовый | 
М1 
| ||||||
| 3 | Светофор поездной или маневровый | 
| ||||||
 4
| Обозначение совмещенного поездного и маневрового сигнала | синий цвет ножки светофора или две ячейки | ||||||
| 5 | Пример наименования светофоров: |
Н  М1
(черный цвет литеров светофоров)
| ||||||
| 6 | Закрытое состояние входного светофора (обязательно для ЭЦ) | красный цвет ячейки | ||||||
| 7 | Закрытое состояние светофоров | светло-серый цвет ячейки (цвет фона) | ||||||
| 8 | Открытое состояние поездного светофора | светло-зеленый цвет ячейки | ||||||
| 9 | Открытое состояние светофора для маневровых передвижений | белый цвет ячейки | ||||||
| 10 | Открытое состояние светофора для маневровых передвижений по двум белым огням | белый цвет двух ячеек | ||||||
| 11 | Пригласительный огонь | белый мигающий цвет ячейки | ||||||
| 12 | Светофор закрыт и неисправен | красный мигающий цвет ячейки * | ||||||
| 13 | Светофор открыт и неисправен | зеленый мигающий цвет ячейки* | ||||||
| 14 | Светофор погашен | цвет ячейки - серый, красный мигающий цвет контура* | ||||||
Приемо-отправочный путь
Общие принципы обозначения | ||||||||
 1
| Приемо-отправочный путь | |||||||
 2
| Пример наименования | черный цвет символов | ||||||
 3
| Ограждение пути | (символы «[ ] ») | ||||||
|
Индикация | ||||||||
| 4 | Свободность | светло-серый цвет пути | ||||||
| 5 | Занятость | красный цвет пути | ||||||
| 6 | Замыкание в маршруте | желтый цвет пути | ||||||
| 7 | Передача пути на местное управление | белый цвет пути | ||||||
| 8 | Путь, переданный на местное управление | малиновый цвет пути | ||||||
| 9 | Логическая занятость | красный мигающий цвет пути | ||||||
| 10 | Запрос на ограждение пути с ПТО; | белый мигающий цвет символов «[ ] » | ||||||
| 11 | Путь огражден | красный цвет символов «[ ] » | ||||||
Стрелочно-путевая секция
| № п/п | Наименование объекта и состояния | Условные обозначения на плане и индикация |
Общие принципы обозначения
1
2
3
Индикация
12
Общие принципы обозначения
1
Индикация
Примеры условных знаков дополнительных видов информации
| Наименование | Условные обозначения | Примечание |
  Движение запрещено по данному элементу путевого развития
| Цвет фона знака - красный. Устанавливается на зону путевого плана (путь, стрелка, блок-участок) | |
 Выполнение ремонтных и профилактических работ на объекте
| Цвет фона знака - красный. Устанавливается на зону путевого плана (путь, стрелка, блок-участок) | |
 Закрепление состава на путях станции
| Цвет фона знака - красный. Устанавливается диспетчером на зону путевого плана (путь, стрелка, блок-участок) | |
 Снятие напряжения с контактного провода
| Цвет фона знака - красный. Устанавливается на зону путевого плана (путь, стрелка, блок-участок) | |
    Индивидуальное замыка-ние стрелки в “+” или “-” (исключение управления стрелкой, имеющей контроль положения)
| Цвет - красный. Устанавливается в зоне соответствующей стрелки |
· линейные, используются для изображения объектов линейного характера (например, границы управления, зоны оповещения работающих на путях);
· площадные, используются с заполнением площадей УГИ (например, светофоры, указатели направления на перегонах)
· объемные, в случае использования 3d-графики;
Текстовые УГИ служат для указания справочно-пояснительных надписей с помощью указанного типа шрифта, определенного вида ориентации и цвета. К ним относятся названия станции и примыкающих подходов, литеры светофоров, нумерация стрелок и путей, режимы размыкания и др.
По виду информации различают УГИ:
· динамические, изменяющие свой статус в ритме технологического процесса;
· статические, состояние у которых либо не меняется – постоянные УГИ (служебно-технические здания и сооружения, объекты схематического плана), либо остается неизменным продолжительное время – условно-постоянные или временные (указатели дрезин, обозначение установленных на макет стрелок, «окон» для выполнения ремонтных работ).
По способу взаимодействия с пользователем различают УГИ объектов контроля и/или управления.
Принципы проектирования УГИ
К объектам, отображаемым на СОИ, следует отнести:
- общие элементы отображения станции;
- элементы путевого плана станций и перегонов;
- другие объекты управления и контроля;
- условные знаки дополнительных видов информации.
Перечень условных графических изображений (УГИ) систематизирован по следующим основным правилам:
· основные общие принципы отображения УГИ (внешний вид, примеры вывода наименований или нумерации, возможность телеуправления объектом в соответствующем режиме);
· основная индикация состояния контролируемого объекта;
· индикация, используемая для отображения других дополнительных видов информации (при наличии такой информации по объектам).
При разработке изображений и индикации УГИ (табл.4.1) учтены следующие основные принципы:
а) цветовая палитра фона и преобладающего состояния путевых объектов (запрещающее показание светофоров, свободное состояние рельсовых цепей) и размеры УГИ определяются с учетом санитарно-гигиенических норм;
б) максимально возможное использование начертаний УГИ и преемственность цветов основных состояний объектов контроля, принятых в релейных системах;
в) использование мнемоники для отображения объекта, ассоциирующейся с его контурами (например, изображение платформы) или подобными общепринятыми изображениями (например, условные знаки дополнительных видов информации);
г) расширение цветовой гаммы по сравнению с принятой в релейных системах, где часто использован один и тот же цвет для индикации различных состояний. При этом доминирующее состояние объекта индицируется традиционным цветом;
д) минимизация количества УГИ и их геометрических размеров за счет использования одной и той же цветовой ячейки объекта контроля для индикации его различных состояний. Например, применение одной ячейки для индикации показаний светофора;
е) Использование мигающей индикации исключительно для отображения аварийной сигнализации или кратковременных состояний работы системы, требующие привлечения внимания оперативного персонала. Причем, мигающая индикация сменяется на ровный цвет после нажатия соответствующих кнопок восприятия пользователем информации;
ж) применение для отображения символов, представляющих собой принятые сокращения названий, причем цвет отображения символов характеризует объект контроля. Например, индикация символов АН белым цветом свидетельствует о неисправности лампы пригласительного огня, зеленым – разрешающих показаний, красным – запрещающего показания на светофоре;
з) совмещение, как правило, объекта управления и объекта контроля с указанием наименований символами принятых сокращений, а также его территориальная привязка на плане станции согласно функциональному назначению. Например, прямоугольники (кнопки) передачи команды разрешения отправления РОН, РОЧ, располагающиеся соответственно в четной и нечетной горловинах, одновременно являются объектами контроля - индицируются зеленым цветом после получения известительного сигнала о реализации команды управления;
и) перечень УГИ и индикация разработаны как с учетом совместимости с действующими системами, имеющими ограничения по информационному обеспечению, так и для перспективных компьютерных систем диспетчерского управления, диспетчерского контроля и компьютерной электрической централизации, обладающими расширенными информационными возможностями;
к) при отображении станций автономного управления на общем плане участка железной дороги возможно обобщение изображения путем упрощения представления объектов путевого развития станции и сокращения представляемых видов информации по сравнению с режимом отображения выбранной станции;
л) для отображения путевого развития средних и крупных станций допускается использование вертикальных линий при отображении стрелок, а также упрощенное представление светофоров в виде треугольников, ориентированных по направлению движения поездов.
Требования по проектированию АРМ компьютерных ЭЦ
Помещение аппаратной ДСП должно иметь естественное и искусственное освещение. Окна в помещениях ДСП преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток, однако основным критерием является возможность обзора станции. Площадь на одно рабочее место пользователя должна составлять не менее 6 м2 .
Для размещения вычислительных средств АРМа ДСП проектируется специализированный стол. Он включает набор секций и тумб (далее элементов), объединяемых в единую сборную единицу, сверху которой монтируется рабочая поверхность стола. Конструктивно рабочую поверхность составляют три столешницы: две боковые фигурные и одна (центральная) прямоугольная, которая представляет собой основную рабочую поверхность с размерами 1200х800мм. После сборки на объекте стяжной и усилительной фурнитурой все элементы составляют единую неразборную конструкцию. Все геометрические размеры конструкции соответствуют требованиям Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. высота рабочей поверхности составляет 725 мм.
Системные блоки, источники бесперебойного питания, сетевое оборудование располагаются либо внутри стола, либо в отдельно стоящей стойке 19”, устанавливаемой в непосредственной близости от стола ДСП. Конструкцией элементов обеспечена циркуляция воздуха для исключения перегрева оборудования с рабочей наружной (относительно конструктива) температурой +45. В элементах с оборудованием предусмотрены дин-рейки с клеммниками для подключений внешних соединений и кабель-каналы с крышками, в которых размещаются внутренние соединительные кабели аппаратуры. К этому оборудованию должен исключаться случайный доступ. Для размещения оборудования телефонной и радиосвязи в столе должна проектироваться отдельная тумба.
На рабочей поверхности стола устанавливаются телефонные аппараты, коммутатор связи ДСП, микрофоны радиосвязи, мониторы и манипулятор мышь активного комплекта АРМ. На выкатных полках, устанавливаемых под основной рабочей поверхностью стола, размещаются мышь пассивного комплекта и обе клавиатуры. Их соединение с системными блоками часто требует использования специальных удлинителей, длиной до 3 м. Под столешницей со стороны ДСП монтируется щиток ответственных приказов.
Мониторы на рабочем столе ДСП должны устанавливаться таким образом, чтобы они находились в зоне видимости. Верхняя кромка экрана располагается на уровне глаз человека, сидящего в рабочем кресле. Расстояние от глаз пользователя до поверхности экранов мониторов должно быть 600-700 мм, но не ближе 500мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.
В элементах стола и на его рабочей поверхности предусмотрены технологические отверстия с вмонтированными открывающимися заглушками для соединений связевой аппаратуры и оборудования АРМ.
Для подключения внешних соединений (с релейной и связевой) в соответствующих элементах предусматриваются кабельные спуски. Все внешние коммуникации в аппаратной выполняются в кабельных лотках фальш-пола согласно проекта. При этом должны проектироваться раздельные лотки силовых кабелей питания от сигнальных кабелей и ЛВС.
Рабочий стул (кресло) должно быть подъемно-поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки.
По возможности рабочий стол должен размещаться таким образом, чтобы мониторы были ориентированы к световым проемам боковой или тыльной стороной, а естественный свет не создавал блики на экранах. Оконные проемы обязательно должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа жалюзи, занавеси, внешние козырьки и др. Также размещение стола должно обеспечивать доступ к аппаратуре для ее обслуживания. Со стороны аппаратуры технологическое пространство от стола до стен (других объектов) должно быть не менее 1 м.
На стене помещения ДСП устанавливается щиток ключей-жезлов, на котором также размещаются стрелочный коммутатор и индикация макета стрелок, а также аварийная кнопка отключения энергоснабжения поста ЭЦ.
В аппаратной также проектируется система автоматического пожаротушения и, по желанию заказчика, система кондиционирования воздуха.
Рекомендации по организации взаимодействия персонала с техническими средствами компьютерных систем управления
Например, для систем ЭЦ базовое окно содержит: главное меню режимов визуализации, о которых будет сказано далее; индикацию режима управления (например, режим ответственных команд, режим отмены); текущую дату и время; кнопку отключения звуковой сигнализации. Основное окно включает отображение технологической картины управляемого процесса и предлагает следующие режимы визуализации:
· поездного положения на станции в целом;
· поездного положения на выбранной зоне станции (нескольких станциях) с возможностью скроллинга (прокрутки) и масштабирования изображений;
· нормативно-справочной информации по станции;
· получения данных из АСОУП;
· просмотра состояния объектов на перегонах;
· таблицы занятия каналов сигналов ТС (режим для АРМ электромеханика);
· диагностики (режим для АРМ электромеханика);
· нормативно-справочной информации.
Диалоговое окно обеспечивает взаимодействие пользователя с техническими средствами в выбранном режиме визуализации (вызов дополнительного меню по станции; прокрутка; масштабирование; переключение режимов управления – основной, отмены, ответственных команд; отказ от незаконченных действий и пр.).
Рабочее место дежурного по станции и диспетчера содержит несколько мониторов для отображения поездной ситуации.
Как показывает практика, один из мониторов АРМ используется ДСП главным образом для отображения поездного положения на участке в целом, что позволяет всегда иметь интегральную обстановку для принятия решений по регулировке движения поездов. Второй монитор используется для детального отображения станций и перегонов. На третьем мониторе могут отображаться графики движения поездов, нормативно-справочная информация или состояние соседнего полигона (перегон, станция).
Учитывая требования по надежности с деградацией системы при отказах одного из комплектов, для всех видеокадров должна потенциально существовать возможность независимого их вызова на любом экране АРМ.
В качестве органов управления целесообразно использование серийных средств: манипулятора “мышь” (трекбол) или клавиатуры. Как показывает практика, эффективным является комбинированное использование указанных органов управления. Возможно также применение специализированной функциональной клавиатуры.
При проектировании интерфейса “человек-машина” с использованием УГИ применяются следующие основные принципы:
1. Активизация на видеокадре монитора информации, необходимой пользователю для контроля и организации перевозочного процесса, включающую состояние элементов путевого развития (рельсовых цепей), светофоров, контроль режимов работы.
2. Все другие данные нормально отсутствуют на мониторе и отображаются в случаях нарушений с дополнением речевыми сообщениями, автоматически формируемыми с помощью средств мультимедиа в АРМе диспетчера. Например, аварии на перегоне соответствует появление индикации красным мигающим цветом символов “АП” на соответствующем участке, а речевое сообщение включает полное наименование перегона и, собственно, содержательную часть сообщения.
3. Целесообразно использовать одинаковое отображение (цвета, пропорций элементов и др.) в режимах общего плана участка и отдельной станции (ее части). Это предпочтительнее с точки зрения исключения дополнительных обработок отображения при формировании концептуальной модели технологического процесса в сознании пользователя.
4. Рекомендуется принцип привязки управления к контролируемому объекту. Другими словами это означает, что для телеуправления осуществляется выбор с помощью манипулятора "мышь" или клавиатуры объекта контроля с формированием соответствующей режиму управления кодовой последовательности в линию, что позволяет осуществлять телеуправление без разработки дополнительных видеокадров для режима управления.
5. Рекомендуется исключить некорректные действия пользователя в выбранном режиме. Т.е., все такие действия персонала исключаются на программном уровне, если они не предусмотрены в выбранном режиме управления, например, невозможно пользование пригласительными сигналами или искусственное размыкание маршрутов в основном режиме и разрешается только в режиме ответственных команд и только для соответствующих светофоров. Этот же принцип соблюдается и при работе в выбранном режиме, например, при установке маршрута после начальной точки маршрута в качестве конечной может быть выбрана только точка существующего маршрута.
6. Как следует из предыдущего пункта интерфейс установки маршрута следует основывать на географии путевого развития станций, в отличии от использования специализированных средств типа манипулятора или его образа на экране. Такой подход является универсальным с точки зрения его применимости для станций любой сложности с возможностью задания вариантных и альтернативных маршрутов.
7. Использование условных знаков на мнемосхемах участка предполагается вручную диспетчером по мере возникновения необходимости из библиотеки такого вида УГИ. При этом на знаки возлагаются следующие задачи:
а) информирование персонала о событии, связанном с особыми условиями организации технологического процесса (памятка для диспетчера);
б) исключение ошибочных действий персонала путем блокировки пользования элементами путевого плана для движения поездов, где установлен условный знак;
в) контроль регламента производства ремонтных, восстановительных работ за счет сравнения текущего времени и планового, введенного при установке знака. В этом случае целесообразна выдача речевых сообщений.
8. Целесообразно предусмотреть возможность реконфигурации зоны управления ДСП путем использования знаков границ управления, которые, например, могут быть оперативно объединять управление районами станции в период спада объемов перевозочного процесса.
9. Другие данные, характеризующие полигон управления (названия рельсовых цепей, нумерация и подсветка положения стрелок, названия сигнальных точек на перегоне и др.) целесообразно отображать на путевом плане после выбора соответствующей функциональной клавиши.
10. Нормативно-справочную информацию (пост ЭЦ, пассажирское здание, профиль участка, расположение платформ, мостов, тоннелей, других искусственных сооружений) целесообразно формировать в отдельном видеокадре с привязкой этих объектов к путевому плану. Переход в режим получения этой информации следует осуществлять после выбора соответствующих функциональных клавиш или пункта меню.
11. Редко используемые команды телеуправления (переключение комплектов вычислительных средств, включение ревуна в горловинах и т.д.) целесообразно отнести в отдельное окно.
Пользовательский интерфейс в компьютерных системах управления
Современные системы управления технологическими процессами основываются на широком использовании средств вычислительной техники и представляют собой сложные автоматизированные системы управления (АСУ), в которые включены не только технические звенья, но и контуры с участием человека. Человек-оператор является субъектом управления и поэтому от его деятельности зависит функционирование системы в целом. Его участие в контуре управления требует включения в состав АСУ технических средств, обеспечивающих взаимодействие человека с системой в процессе управления.
Выполнение всех функций в системе электрической централизации, возлагаемых на человека, возможно при обеспечении соответствующих условий – наличие информации об управляемых объектах станции и возможность реализации управления в соответствии с выбранным типом модели. Сложные системы при проектировании рассматриваются как композиции подсистем, между которыми должны быть определены правила и средства взаимодействия. Граница, через которую осуществляется взаимодействие, называют интерфейсом. Границу взаимодействия в композиции технической части и оперативного персонала системы называют пользовательским интерфейсом (или интерфейсом «человек-компьютер»), который представляет собой совокупность аппаратно-программных средств и протоколов обмена.
Техническими средствами интерфейса взаимодействия являются (рис.4.1):
· программно-аппаратные средства увязки (АПК-И) с комплексом АСУ, включающие платы видеоадаптера, аппаратные стыки подключения органов управления, драйверы и т.п.;
· средства отображения информации (СОИ), которыми могут быть мониторы, видеопроекционные устройства, жидкокристаллические экраны, специализированные табло;
· средства ведения диалога (СВД) – алфавитно-цифровая клавиатура, манипуляторы типа «мышь», дигитайзеры, специализированные пульты и т.п.
Наиболее удобным видом связи как между людьми, также и между техническими средствами и оперативным персоналом является двусторонний обмен – диалог. Поэтому в основу закладывается формальный протокол этого взаимодействия, что по аналогии соответствует понятию «язык общения». На этапе разработки АСУ он создается в виде соглашений, в которых знаки и сигналы (символы, графические изображения, речевые сообщения) обеспечивают диалоговый режим.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 713.
