能量控制中心交互系统的相关技术研究

论文摘要

交互系统是能量控制中心的重要组成部分,其包含了人机交互和人人交互两个部分。好的交互系统能提升调度员分析、解决系统相关问题的速度,提高调度员日常调度以及事故处理时的效率,为良好的经济调度和安全控制提供保障。相反,设计不合理的交互系统会降低调度员的工作效率,甚至会间接影响到系统的安全性和稳定性。随着电力系统的互联以及系统规模的不断扩大,需要监控的信息越来越多,调度员的工作任务也随之加重,现有的交互系统并不能很好地满足实际需求。为减轻调度员的工作负担,提高调度员的工作效率,应充分利用先进的计算机交互技术对能量控制中心的交互系统加以改进。该文对能量控制中心人机交互以及人人交互的相关技术进行了研究。首先,对人机交互输出端进行探索,提出了关联多屏显示的新概念,并以电力系统的应用环境为研究背景,在充分考虑电力系统需要显示的实际内容以及调度员的操作需要后,对关联多屏显示的关联关系进行了分类。接着讨论了关联多屏显示的硬件配置以及软件实现方式。针对目前人机交互研究的薄弱点输入端展开研究,提出了能量控制中心人机交互设计时所需要遵循的3个要素,并在此基础上归纳了6条输入端设计准则。这些准则既充分考虑了调度工作的重要性,也关注了调度员的健康和工作时的舒适程度,以期让调度员在一个良好的输入环境中完成高质量的工作。该设计准则可为新型人机交互输入端的设计提供参考。在人机交互设计的3个要素以及输入端设计准则的指导下,针对目前EMS人机交互的输入端展开进一步研究。通过剖析人机交互的输入端,并比较几种常用输入工具的特点,提出了将语音识别与鼠标、键盘相互融合形成新的输入端的观点。在改进后的人机界面中,对语音识别、鼠标和键盘3类输入工具进行了输入任务的重新分配,最终在命令控制上形成了以语音、鼠标相互配合为主体的输入模式。与传统的人机界面相比较,改进后的人机界面在操作效率、输入的自由度以及输出端的显示能力上都具有明显的优势。为弥补现有能量控制中心人人交互的不足,设计了基于互联网的调度员多通信媒体交互平台,其包含调度员即时通信系统和调度员信息发布与查询系统两个子系统。通过运用文本交互并结合其他的多种交互手段,形成了一个能够实现信息的“过程保留”、解除“信息屏蔽”、支持多人交互以及支持多种交互手段的调度员交互平台,从而使得调度员之间的交互变得更丰富、更有效、更直接。基于该文对交互系统相关技术进行的研究,构想了能量控制中心新一代的交互系统,并提出一体化设计理念,以期达到优化整合、协调配合各部分工作的目的。最后对人机交互的设计理念进行了探讨,从能量控制中心人机交互的特点出发,充分考虑系统和调度员对人机交互设计的需求以及需求间的关系,进而提出“以系统为中心”的人机交互设计理念。总之,该文对能量控制中心的交互系统进行了较为系统的研究。提出了关联多屏显示的新概念;提出了人机交互输入端的设计准则;引入语音识别技术,改进了现有人机界面的输入端;为提高人人交互的能力,设计了基于互联网的调度员多通信媒体交互平台;并基于上述的相关技术,对能量控制中心新一代的交互系统进行了构想;最后对能量控制中心人机交互的设计理念进行了探讨。本文所作的研究可为能量控制中心交互系统的设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 外文缩略语说明
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 发展回顾
• 1.2.1 计算机交互技术发展回顾
• 1.2.2 语音识别技术简介
• 1.2.3 多通道界面简介
• 1.2.4 能量控制中心交互系统的发展回顾
• 1.3 现有交互系统存在的问题
• 1.3.1 多屏显示使用方式单一
• 1.3.2 人机交互输入端发展缓慢
• 1.3.3 调度员通信手段落后
• 1.3.4 大屏幕使用方式不合理
• 1.4 本文的主要工作
• 2 关联多屏显示
• 2.1 引言
• 2.2 关联多屏显示的定义
• 2.3 关联关系的确定和分类
• 2.3.1 电力系统显示内容的分类
• 2.3.2 关联关系的分类
• 2.3.3 关联多屏显示的特点
• 2.4 实现方式
• 2.4.1 硬件配置方式
• 2.4.2 软件实现方式
• 2.5 实验平台
• 2.5.1 平台简介
• 2.5.2 例子
• 2.6 小结
• 3 人机交互输入端的设计准则
• 3.1 引言
• 3.2 人机交互设计的三个要素
• 3.2.1 设计要素的简介
• 3.2.2 输入端三个要素的定量评价方法
• 3.3 EMS人机交互的特殊性
• 3.4 设计准则
• 3.4.1 提供多类型的输入工具
• 3.4.2 追求输入效率和认知负荷的平衡
• 3.4.3 有选择地提高自然性
• 3.4.4 营造舒适的输入环境
• 3.4.5 增强输入端界面的自适应性
• 3.4.6 增强连贯性输入和智能型输入能力
• 3.5 小结
• 4 语音识别技术在EMS人机界面中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 可行性分析
• 4.3 使用方式分析
• 4.4 EMS输入方式的剖析和改进
• 4.4.1 图形用户界面中各输入工具的特点
• 4.4.2 人机界面输入端的改进
• 4.4.3 EMS常用命令划分
• 4.4.4 语音识别的适用范围
• 4.4.5 改进后的输入任务分配原则
• 4.4.6 语音识别的设计原则
• 4.5 改进界面的优势分析
• 4.6 实验平台
• 4.7 小结
• 5 调度员多通信媒体交互平台
• 5.1 引言
• 5.2 平台构成的基础与条件
• 5.3 调度员即时通信系统
• 5.3.1 功能
• 5.3.2 原理及实现方式
• 5.4 调度员信息发布与查询系统
• 5.4.1 功能
• 5.4.2 实现方式
• 5.5 平台的特点
• 5.6 平台的若干设计问题
• 5.6.1 子系统之间相互联系
• 5.6.2 安全性
• 5.6.3 稳定性
• 5.6.4 BBS管理员的设立以及职责
• 5.6.5 不干扰正常的监控
• 5.7 小结
• 6 新一代交互系统的构想
• 6.1 引言
• 6.2 控制台人机界面
• 6.2.1 2D和3D可视化的结合
• 6.2.2 可视化视图的优化布局
• 6.2.3 语音合成技术
• 6.2.4 多屏显示屏幕数量的限定
• 6.2.5 分层显示的构想
• 6.3 大屏幕人机界面
• 6.3.1 大屏幕的输出方式
• 6.3.2 大屏幕多通道界面下的输入模式
• 6.4 一体化设计理念
• 6.5 小结
• 7 人机交互设计理念的探索
• 7.1 引言
• 7.2 人机交互的延伸
• 7.3 交互两端对交互系统的设计需求
• 7.4 交互两端设计需求的关系
• 7.5 从“以用户为中心”到“以系统为中心”
• 7.5.1 设计理念的提出
• 7.5.2 解析
• 7.6 小结
• 结论
• 创新点摘要
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢