DCS操作显示器的灰色背景?

在控制室环境中，操作显示器在支持操作员态势感知和执行行动以预防和响应异常工厂情况方面发挥着重要作用。操作员的态势感知包括将自己定位于几个因素:

•干扰的存在和位置;
•了解潜在工厂条件的性质;
•预测干扰对近期的影响;和
•分析所有这些，以确定适当的行动方案。

操作员显示设计直接影响操作员执行这些异常情况管理活动的速度和准确性。

随着分布式控制系统(DCS)向基于pc的计算机平台的发展，向操作员提供数据和信息的能力也发生了重大变化。特别是，渲染第一代彩色原理图显示的能力已经从有限的全强度和半强度的八种颜色发展到潜在的数百万种颜色，并且能够操纵饱和度、色调和强度级别的组合。

早期的DCS原理图显示是在黑色背景屏幕上使用这些有限的颜色选项实现的。此外，由于可用的颜色有限，通常使用相同的颜色来直观地编码不同的数据类型或状态信息。例如，红色可以用来表示阀门关闭、泵停止、工艺参数处于报警状态以及工艺线正在输送氧气。

从气动面板到crt

与DCS显示技术的转变并行，CRT屏幕上黑色背景的使用对控制室照明产生了意想不到的影响。这一意想不到的结果部分是由于CRT屏幕本身的曲率，部分是由于CRT玻璃产生镜面的现象，玻璃两侧的光线形成了极端的对比。结果是过度的眩光，几乎所有控制室的反应是从明亮，光线充足的控制室(气动控制面板)迁移到黑暗，光线昏暗的控制室，有多个基于CRT的控制台工作站。

在90年代中期，异常情况管理(ASM)联盟开始研究影响操作人员预防和应对工厂异常情况能力的因素。当时的结论之一是，当前的技术在稳态作业中比在翻倒作业中更有效地支持作业者。操作员示意图显示设计是一个需要改进的因素，以支持有效的操作员态势感知和性能。因此，ASM联盟开始研究操作员显示设计中的人为因素，以确定基于工厂实施以及学术界和其他行业的人为因素研究的有效实践。

这项研究的结果是ASM指南的出版有效的操作员显示设计，16个指导领域之一是在操作员显示器中有效地使用颜色。在这个指导方针区域中，有八条关于颜色使用的指导方针，其中一条是显示背景颜色的选择。特定颜色的ASM指南旨在帮助显示设计师选择一种配色方案，以提高控制室环境中操作员的整体表现，而不是如何设计一个“有吸引力”的显示。该配色方案指南的制定是基于这样一种理解，即这种工作环境对操作员提出了特定的要求，而这些要求在办公室、公共设施或家庭等环境中是不存在的。例如，操作员必须在长时间轮班时保持持续的警惕性，并监控可能在未知时间发生的罕见事件。在这种情况下，当关键数据发生变化时，显示器捕捉操作员的注意力是至关重要的，特别是当多个行业中单调、低频事件的警惕性性能下降时。

为什么是灰色的?

随后，在DCS操作显示器上使用浅灰色背景的推荐设计实践作为几个交互设计目标的结果而出现。这些设计目标包括:

•将操作员的注意力引导到最关键的信息上，使混淆、反应缓慢或检测或解释错误的可能性最小;
•解决对可能有色觉缺陷的个人的担忧;和
•减少眩光，使环境光水平足够高，以支持非显示任务的视觉灵敏度(例如，阅读纸张副本)，并为适当的白班或夜班调整生物钟。

要了解影响操作员显示器颜色使用的设计决策的因素，了解人类感觉和感知的一些基本原则是很重要的。为了增强态势感知，使用视觉编码技术，通过增强相关显示元素的显著性，将操作员的注意力吸引到最关键的数据和信息上。一个物体比另一个物体更突出，如果它“突出”，或者抓住一个人的注意力。就显示设计而言，这个物体相对于其他物体似乎处于显示的前景。

操纵视觉属性

设计师可以通过操纵视觉属性来创建不同程度的突出性，包括运动、形式和颜色。亮度和颜色对比依赖于亮度和颜色属性来定义符号或物体与其直接背景的视觉独特性。最低的亮度对比水平对于易读性是必要的。操纵亮度对比的程度是有效的管理观众的注意力。最重要的安全信息或紧急信息应该在显示前景中最突出，而静态和不太重要的数据或提供上下文的信息，如船只或显示背景，应该更多地融入背景。对于操作员的态势感知，重要的是要强调异常状态、异常条件和动态数据。当设计师使用颜色来操纵突出性时，重要的是要区分使用颜色来编码特定的含义。如果红色表示紧急报警状态，那么它不应该也意味着泵关闭(这可能是它的正常状态)。非歧视编码要求观看者使用额外的脑力和时间来详尽地扫描操作显示中的相似颜色的对象，并评估显示对象的每个实例中的红色意味着什么。

为了最大限度地控制突出性，设计师需要考虑背景色如何支持有效亮度和色彩对比度。从亮度对比的角度来看，设计师可以选择白色、黑色或灰色背景。白色或黑色背景将提供与深色或浅色文本或对象的最大亮度对比。研究表明，看到细节的能力(即视觉灵敏度)对于白色背景上的深色文本更好。从色彩对比的角度来看，使用浅灰度背景可以使使用范围更广前景操纵突出性的颜色选择比浅色背景，如棕褐色，绿色或蓝色，特别是当一个人考虑到对有色觉缺陷的个体的影响。在非灰色的背景下，前景调色板的某些区域与背景色落入相同的颜色光谱，降低了正常色觉个体的颜色对比度，增加了色觉缺陷个体混淆或错误的可能性。

为什么不是白色或黑色?

那么为什么不用白色背景代替灰色呢?其中一个原因是，背景显示颜色与控制室的环境光线水平相结合，会影响眼睛疲劳和视觉灵敏度的概率。当一个人在黑暗的房间里看明亮的显示器或在明亮的房间里看黑暗的显示器时，当他们在房间里和显示器上移动时，眼睛必须适应亮度的变化。由于在12小时轮班期间连续观看明暗光源，操作员可能会感到眼睛疲劳和疲劳。

从操作员的角度来看，显示器的背景亮度将是他们眼睛适应水平的主要决定因素。因此，将控制室环境照明与背景显示亮度之间的对比度保持在最低水平可以提高眼睛的舒适度。此外，当周围或环境亮度等于显示亮度时，视觉敏锐度已被证明是更好的。因此，光显示背景的建议与控制室高环境照明的建议相结合。

决定环境控制室照明水平的一个关键考虑因素是它们对操作人员警觉性的影响。低警觉性水平会降低操作员的表现。由于对操作员生物钟的影响，长时间轮班(通常为12小时)加上轮班时间表给操作员保持有效的警惕性带来了重大挑战。在黑暗的控制室工作加剧了保持警觉性的挑战，因为它会引起一种促进睡眠的生理反应。因此，明亮、光线充足的控制室可以提高操作员的警觉性水平和随后的表现。

综上所述，综合考虑影响操作员态势感知、警觉性、眼睛疲劳和疲劳的设计因素，一般建议在光线充足的控制室中使用浅色背景的操作显示器。其次，为了更广泛地选择与显示背景色形成有效对比的颜色，大多数操作员显示设计师最终选择灰色作为背景色，而不是褐色、绿色或蓝色。最后，ASM协会建议使用灰色背景，因为这对操作员的工作表现有积极的影响，而不是操作员对美观的彩色显示器的偏好。此外，ASM协会不建议在显示设计中只使用灰度，而是使用有效的配色方案来建立信息的相对重要性，从而一目了然地传达独特的含义。然而，显示器设计者必须认识到，在设计一个有效的操作员显示器时，颜色的使用只是几个考虑因素之一。ASM协会指南提供了一套全面的建议，以确保操作员在处理异常情况时最大限度地发挥人员的性能。

Peter bulmer和Dal Vernon Reising是Human Centered Solutions有限责任公司的高级合伙人。Jason Laberge是霍尼韦尔先进技术实验室的首席研究科学家。

更多阅读:

bulmer, p.t.， Reising, d.c.， Burns, C, Hajdukiewicz, J.， and Andrzejewski, J.(2008)。有效的操作员显示设计。ASM协会指南书。明尼阿波利斯，明尼苏达州:ASM联盟。

Arend, L.， Logan, A.和Havin, G.(2011)。在信息中使用颜色显示图形。美国宇航局艾姆斯研究中心，https://colorusage.arc.nasa.gov。

观看视频对工人视力的影响专题小组。(1983)。视频显示，工作和视觉。华盛顿:国家学术出版社。

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。