以用户为中心的电力二次设备统一化配置系统界面设计

    侯艾君++曹丽娟++汪溢

    

    

    

    摘 要：不同变电站二次设备的运维配置工具间存在巨大差异，造成现场运维人员作业风险高、负担重、电网运行监控异常事件频发等问题。因此，文章提出一种以用户为中心的电力二次设备统一化配置系统界面设计方法，采用以用户为中心的设计流程，充分考虑变电站现场运维人员的作业需求和具体想法，将操作习惯性、可衍生性、安全性等因素有机融合到系统界面的设计过程中，形成一套统一的运维配置系统界面，并进行广泛推广。

    关键词：电力配置系统；以用户为中心；统一界面设计

    随着变电站二次系统的建设范围及功能逐步扩大，电力二次设备种类剧增，二次系统复杂度不断增加，运维人员的运维配置作业压力陡增[1]。然而，由于历史原因，变电站二次设备的配置维护工具多采用各设备制造商的私有工具，配置工具的互操作性已远远落后于设备自身的互操作性，造成现场运维人员作业风险高、负担重、电网运行监控异常事件频发等问题。从运维界面着手，利用人机交互界面的合理化、科学化、人性化设计成为解决电力运维配置工具种类繁多、操作互异的最具推广性的途径。

    因此，文中提出一种以用户为中心的电力二次设备统一化配置系统界面设计方法，采用以用户为中心的设计流程，在每个设计阶段均充分考虑变电站现场运维人员的具体需求和具体想法，将操作习惯性、可衍生性、安全性等均充分考虑到界面的设计过程中，形成一套统一的运维配置系统界面，并进行广泛推广。

    1 以用户为中心的界面设计方法概要

    从广义上讲，以用户为中心的界面设计是一种设计理念和过程，是在每个设计阶段对用户的需求、想法给予广泛关注的设计方法[2]。以用户为中心的界面设计方法有3项基本原则：（1）由研究用户和用户任务入手。首先应该找出用户是谁，并且研究他们的认知、行为等特征。这就需要观察用户如何执行日常任务，研究用户任务的本质并且让用户参与设计过程。（2）经验测量。在开发初期，应观察并分析用户如何使用场景描述、说明等。在开发后期，应观察、记录并分析用户如何与模型和原型相交互。（3）迭代设计。如果在用户测试过程中发现问题，就应修改设计，并做进一步的测试和观察，檢验修改的效果。这意味着设计和开发是迭代式的，通常需要重复“设计—测试—评估—再设计”的过程。

    2 电力设备配置软件界面设计方法

    以用户为中心的交互界面设计是一个迭代的过程，通常包括用户调研、用户建模、概念设计、情境和故事板设计、原型设计、用户测试和方案实现等步骤。统一化配置系统界面的开发设计流程如图1所示。

    图1 统一化配置系统界面设计流程

    2.1 用户研究

    通过用户调研的手段，调查了解用户及其相关使用的场景，以便对其有深刻的认识，从而确定目标用户。用户调研是界面设计的第一步，在统一化配置系统的界面开发初期，深入变电站运维班组及自动化相关从业人员的工作、生活中，了解变电站自动化相关业务的现行流程、现有业务，并且同运行、检修、安监等不同工种从业人员进行充分交流，交流过程不以统一化配置系统的设计为主线，避免让从业人员扮演设计师的角色，而是注重从业人员本身，了解从业人员作业习惯、逻辑习惯，以及其对任何事物的思考习惯。

    2.2 用户建模

    界面设计时采用人物角色来进行用户建模。人物角色是为特定领域产品定义不同用户种类的第一步。用户建模立足于解决哪些不同类别的用户可能会使用产品，用户的需要和行为可能会如何变化，需要研究哪些行为范围和环境类型。

    结合南方电网公司变电站自动化专业的作业职责区分，对于统一化配置系统而言，其用户类型分为运行班组、继保班组（主要面向自动化专业组员）、变电管理所自动化专责、地市局调控中心自动化专责、省级调控中心自动化专责、公司总部调控中心自动化处、各级试验所及电力科学研究院等。针对不同类型用户，其对变电站统一化配置系统的需求和使用场景分别如表1所示。

    2.3 界面风格设计

    多数系统的操作界面为体现操作功能而进行设计，界面形式过于功能化、大众化、程序化，界面表现较单一[3]。以用户为中心的界面设计过程，从用户的需求出发，综合考虑用户调研的结果，采用符合用户需求及操作习惯的整体界面风格。

    根据表1可知，统一化配置系统的用户类型及工作场景面向广泛，但均基于变电站自动化系统而存在，各级自动化运维人员的工作场景分别同变电站监控界面、地市级调控系统界面、省级调控系统界面、网级调控系统界面密切相关，故统一化配置系统的统一界面风格应遵从自动化运维人员所熟悉的界面风格，提高运维人员对界面的可接受度，降低统一化配置系统的推广难度及推广成本。

    2.4 界面图标设计

    界面图标设计应充分考虑界面功能的可见性，所谓“界面功能的可见性”，就是拿起一样东西，你就知道它是做什么用的[4]。基于功能可见性的界面图标设计，可直观地体现图标背后所代表的操作功能，用户可以容易地通过图标辨析哪一项操作在哪里进行。

    统一化配置系统的界面图标遵从界面功能可见性的基本宗旨，根据功能应用的具体含义，形象化地设计其对应的功能图标。以自动化运维过程中常见的配置下装/发布而言，下装/发布的意义在于将配置界面上的配置信息下发至装置，并完成使配置生效的相关操作，则设计其图标如图2所示。

    图2 配置下装/发布图标设计

    2.5 界面层级设计

    基于用户的心理需求进行界面层级化设计，结合用户的喜好、审美和使用习惯，通过场景化的故事情节表现来诠释各层级菜单，将功能图标巧妙地与场景化菜单融合，通过点击场景化菜单中的道具元素，即功能图标，以实现界面菜单的层级切换，该表现方式一方面使用户在操作过程中感受到更强的亲和力；另一方面则增加了系统的操作乐趣，更符合用户的心理需求。根据该种设计思路，将统一化配置系统的界面设计为主菜单、二级菜单、右键菜单和快捷操作栏4类。

    2.6 方案實现和用户测试

    根据前期的用户研究和用户建模，充分分析用户需求和用户特性后，从界面风格、界面图标和界面层级3三方面确定统一化配置系统的界面设计纲要及实现方向，最终确定出系统的整体界面设计方案，并付诸实现。

    在设计的最后阶段，统一化配置系统的界面用户测试环节从自动化设备商联机调试、运维人员实验室功能调试、工作现场试点演示几个方面多维度开展，确保各类型用户的充分测试及意见反馈。

    3 统一化运维配置界面

    根据以用户为中心的界面设计方法，将一体化界面设计为菜单快捷栏、导航树窗口、属性窗口、输出窗口及主工作区共5部分。

    3.1 菜单快捷栏

    菜单快捷栏是统一化配置系统的功能导航区，各子模块工具根据应用功能的要求定义快捷栏和菜单栏内容（见图3）。

    根据上文中界面图标的设计方法，确定统一化界面的图标模型库如图4所示。

    3.2 配置导航树窗口

    配置导航树窗口是运维管理界面快速跳转页面，由子模块依据运维管理的配置内容进行定制。鼠标左键点击不同树节点时，右边主工作区和属性区显示不同编辑界面（见图5）。

    3.3 主工作区域

    本区域主要编辑各种运维配置参数，所有参数采用表格形式显示，第一行为配置参数表头，第二行开始为配置参数内容，可根据具体自动化设备的参数类型及配置习惯，定义配置参数表头内容。在主工作区域修改配置项时，已修改的配置项需要用醒目的颜色进行标示，便于配置人员进行数据配置。

    3.4 属性窗口

    属性窗口显示单条记录的配置内容（见图6）。与在主工作区域修改配置项相同，在属性窗口修改了配置项需要用醒目的颜色进行标示，便于配置人员进行数据配置。属性窗口可根据运维设备的实际运维习惯选择是否配置。

    3.5 输出窗口

    输出窗口显示运维配置的交互信息输出，可按照操作类型分人员操作记录、参数自检、替换内容提示进行输出子窗口分类，如图7所示。

    3.6 一体化界面效果示例

    按照一体化界面的要求，在变电站远动装置、测控装置、监控后台设备定检、维护、巡视、配置修改等常规作业习惯的基础上，开发适用于各类设备的统一化配置系统界面，效果示例如图8所示。

    4 结语

    以用户为中心的电力二次设备统一化配置界面在深度分析用户的作业习惯和专业需求的基础上，充分考虑电力行业软件操作的安全性、稳定性目标，开发出一套用户易学习、易操作且通用性极高的界面方案，该方案已在广东、贵州、广西、云南、海南五省区电网公司进行广泛推广，极大地提高了变电站作业的便捷性，用户评价良好。

    [参考文献]

    [1]张永健.电网监控与调度自动化[M].北京：中国电力出版社，2004.

    [2]刘春花.基于用户体验的界面设计（UI）研究[D].天津：天津工业大学，2008.

    [3]顾书函，孟剑飞.针对青少年心理需求的手机UI界面设计[J].现代装饰理论，2014（2）：100-101.

    [4]威廉·利德威尔，克里蒂娜·霍尔登，吉尔·巴尔特.最佳设计100细则[M].刘宏照，译，上海：上海人民美术出版社，2005.