淺析電網(wǎng)中EMS人機(jī)交換技術(shù)

1、淺析電網(wǎng)中EMS人機(jī)交換技術(shù)摘要：能量管理系統(tǒng)(EMS)在電網(wǎng)中運(yùn)用越來越智能化。本文重點(diǎn)對智能電網(wǎng)中能量管理系統(tǒng)(EMS)A-機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。分析了單窗口多視圖、多窗口多視圖及多屏多視圖等3類多視圖的協(xié)作方式，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的智能化。因此引入事件與任務(wù)觸發(fā)機(jī)制相關(guān)規(guī)則的幾個要點(diǎn)所處狀況的判斷、信息的選取及信息在視圖中的分配、可視化及協(xié)作方式選取等等。對時間序列可視化的方式進(jìn)行探討，以實(shí)現(xiàn)EMS的人機(jī)交互由間接操作模式轉(zhuǎn)向直接操作模式，從而保障調(diào)度員能夠?qū)Ｐ膽?yīng)對系統(tǒng)所發(fā)生的問題。 關(guān)鍵詞：EMS；人機(jī)交互；智能化；設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)； 中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 引言

2、：隨著智能電網(wǎng)中能量管理系統(tǒng)(EMS)的智能程度不斷提高。EMS將承擔(dān)更多決策型工作。在調(diào)度員決策型工作減少的同時，將更多地通過人機(jī)界面與EMS進(jìn)行交互。并隨時準(zhǔn)備在計算機(jī)出錯時進(jìn)行必要的危機(jī)和錯誤管理。這些改變對智能電網(wǎng)中EMS人機(jī)交互的設(shè)計提出了新的要求。此外還得改進(jìn)EMS的核心算法以實(shí)現(xiàn)高度智能化，從而從本質(zhì)上體現(xiàn)人機(jī)交互智能化。本文將探索智能電網(wǎng)中EMS人機(jī)交互的設(shè)計，并重點(diǎn)對人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。 1人因工程對人機(jī)交互的指導(dǎo) 與輔助決策階段相比，在交互型人工智能階段，決策工作將更多地交由EMS完成，調(diào)度員工作負(fù)擔(dān)得以減輕。同時，隨著調(diào)度員對計算機(jī)依賴程度的上升，調(diào)度員的“可靠性

3、”可能會受到影響。依據(jù)人因工程學(xué)進(jìn)行分析，具體反映在以下3點(diǎn)： （1）調(diào)度員的覺察能力降低。調(diào)度員將不易覺察到系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題，特別是某些出現(xiàn)概率較低的事故類別。 （2）調(diào)度員對系統(tǒng)的情境意識缺失。調(diào)度員對當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)難以做出正確的判斷，對電力系統(tǒng)全局及某些關(guān)鍵局部的認(rèn)識和判斷能力下降。 （3）調(diào)度員的知識和技能退化。調(diào)度員對計算機(jī)的過度依賴會導(dǎo)致認(rèn)知、分析、決策等工作的減少，從而造成工作能力下降。 智能電網(wǎng)中，為避免調(diào)度員出現(xiàn)上述問題，或降低所述問題產(chǎn)生的負(fù)面影響，有必要以人因工程為指導(dǎo)，在EMS人機(jī)交互設(shè)計過程及調(diào)度員的實(shí)踐環(huán)節(jié)過程做出改變，以促使調(diào)度員保持高度的“可靠性”。 11 高度監(jiān)

4、控參與感 若調(diào)度員過于信任EMS的決策能力，則容易主動減少對系統(tǒng)監(jiān)控的參與程度。此時一旦出現(xiàn)故障并需要調(diào)度員選擇決策，調(diào)度員可能會因缺失對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及決策過程的了解，從而錯失執(zhí)行決策的最佳時機(jī)。 因而盡管高智能化的EMS有助于減輕調(diào)度員工作負(fù)擔(dān)，特別是減少其認(rèn)知和決策的思考過程,這并不表示調(diào)度員可以主動降低工作的緊迫感。為保持高度的“可靠性”，調(diào)度員仍應(yīng)該融入整個監(jiān)控過程之中，保持高度的監(jiān)控參與感。同時，基于上述原因，調(diào)度員應(yīng)對EMS保持適度的信任感；既不能過度信任EMS，也不能喪失信任。 12高度設(shè)計參與感 調(diào)度員的工作任務(wù)除了要體現(xiàn)在實(shí)時監(jiān)控端，應(yīng)更多地在EMS的設(shè)計、維護(hù)和升級過程中予

5、以體現(xiàn)。 經(jīng)驗(yàn)在事故處理中往往有著至關(guān)重要的作用，為保證高度智能化的EMS“擁有”調(diào)度員所積累的經(jīng)驗(yàn)。需要調(diào)度員較以往更多地參與設(shè)計。同時，在使用過程中。即使EMS擁有較強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)功能，也仍需設(shè)計人員依據(jù)其運(yùn)行情形不斷進(jìn)行修改，以期更加完善。因此,在設(shè)計環(huán)節(jié)及后期的修改環(huán)節(jié)，調(diào)度員都需要保持高度的參與感甚至有必要實(shí)現(xiàn)調(diào)度員和設(shè)計者在角色上的融合。 13人機(jī)交互技術(shù)的改進(jìn) 在交互型人工智能的EMS發(fā)展階段，人機(jī)交互依然會是監(jiān)控工作的一個重要環(huán)節(jié)，相關(guān)交互技術(shù)會對監(jiān)控效率產(chǎn)生較大影響。同時，隨著智能電網(wǎng)的實(shí)施，調(diào)度員將要面臨更加復(fù)雜、要求更高、數(shù)據(jù)量更加龐大的電網(wǎng)，僅憑現(xiàn)有的交互技術(shù)，調(diào)度員已難

6、以迅速、準(zhǔn)確、全面地了解系統(tǒng)運(yùn)行的真實(shí)狀態(tài)。因此，有必要加大對人機(jī)交互技術(shù)的研究力度。依照計算機(jī)領(lǐng)域人機(jī)交互的發(fā)展方向以及電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，在EMS人機(jī)交互技術(shù)的研究中，除了繼續(xù)以高效率、低認(rèn)知為目標(biāo)之外，還應(yīng)加大交互自然性和交互智能化的研究，以期實(shí)現(xiàn)調(diào)度員和EMS之間更加協(xié)調(diào)的配合。下文將重點(diǎn)對智能電網(wǎng)中EMS人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù)展開分析。 2人機(jī)交互的關(guān)鍵技術(shù) 基于目前EMS人機(jī)交互的發(fā)展水平以及考慮未來的發(fā)展方向，本文歸納出智能電網(wǎng)初期人機(jī)交互方面亟需解決的4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：協(xié)作多視圖、事件與任務(wù)觸發(fā)機(jī)制、時間序列可視化及直接操作模式。 21協(xié)作多視圖的實(shí)現(xiàn) 為滿足調(diào)度員實(shí)時大容量信息監(jiān)測的

7、需求，如何將數(shù)量眾多、種類繁雜的數(shù)據(jù)合理顯示一直是電力系統(tǒng)人機(jī)交互的研究重點(diǎn)。盡管電力系統(tǒng)可視化技術(shù)發(fā)展迅速且已較為成熟，但一張圖例上所顯示的數(shù)據(jù)類別依然難以滿足調(diào)度員的需求。在此基礎(chǔ)上多視圖便成為不可或缺的工具和數(shù)據(jù)總量。多視圖和可視化技術(shù)的結(jié)合使用，有利于減少大量的調(diào)畫面操作，且降低調(diào)畫面過程所增加的短期記憶負(fù)荷，從而在操作和認(rèn)知兩個方面均降低調(diào)度員的工作負(fù)擔(dān)。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)中的信息類別和信息總量將會更多，多視圖在EMS中的作用也將更加顯著，有必要加大對其研究力度。 211 多視圖的呈現(xiàn)方式 多視圖有多種呈現(xiàn)方式，既可共存于同一窗口中，也可分布在多個窗口甚至多個屏幕中。常用的多視

8、圖呈現(xiàn)方式可歸納為以下3類。 （1）單窗口多視圖：單一窗口被分割為多個框架，每一個框架對應(yīng)一個視圖。 （2）多窗口多視圖：一個屏幕中存在多個窗口，視圖分布在各窗口中。 （3）多屏多視圖：視圖分布在不同的屏幕中。通常以全屏形式呈現(xiàn)。 具體設(shè)計時，應(yīng)充分發(fā)揮各類多視圖的特點(diǎn)，相互配合以滿足需求。多屏多窗口適用于放置信息量較大的視圖，單屏多窗口或單窗口多視圖適用于各視圖信息量有限且視圖顯示內(nèi)容關(guān)系緊密的情形。多屏顯示在電力系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛，而其他多視圖的呈現(xiàn)方式則應(yīng)用較少。但隨著桌面型顯示器面積的不斷增大，單一屏幕可呈現(xiàn)的信息容量會顯著增多。在這種情形下，應(yīng)更多地翻用單窗口和多窗口2類多視圖方式，

9、這將有助于提高操作靈活性，并增強(qiáng)視圖間的聯(lián)系。 212多視圖的協(xié)作 協(xié)作多視圖是指在多視圖中建立基于交互行為的聯(lián)動關(guān)系，當(dāng)用戶與視圖進(jìn)行交互時，如改變、點(diǎn)擊或移動某個視圖的觀察對象，其他視圖內(nèi)容也隨之更新關(guān)系。在與可視化相關(guān)的眾多研究領(lǐng)域中，協(xié)作多視圖都是不可忽視的研究課題。EMS的協(xié)作多視圖有必要在吸取一般協(xié)作關(guān)系及其他領(lǐng)域的協(xié)作多視圖的基礎(chǔ)之上展開深入的研究，可以參考的經(jīng)典協(xié)作方式有畫筆和鏈接全局和細(xì)節(jié)信息、追溯、同步滾動等。 22事件與任務(wù)觸發(fā)機(jī)制的引入 協(xié)作多視圖中各視圖的聯(lián)動由調(diào)度員的操作觸發(fā)，即調(diào)度員的交互動作引起多視圖顯示內(nèi)容的變換和協(xié)調(diào)配合。為進(jìn)一步減輕操作負(fù)擔(dān)，有必要在人機(jī)交互中引入事件與任務(wù)觸發(fā)機(jī)制，這將是EMS入機(jī)交互智能化的重要體現(xiàn)。 一方面，事件觸發(fā)機(jī)制可在第一時間將系統(tǒng)的綜合故障信息合理呈現(xiàn)，節(jié)約事故處理時間。 另一方面，調(diào)度員的監(jiān)控任務(wù)會隨著系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的更改而改變，監(jiān)控任務(wù)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。若能夠依據(jù)不同監(jiān)控任務(wù)的特點(diǎn)，計