Классификация систем отображения информации

1. Стрелочные индикаторы на панели следует устанавливать в плоскости, перпендикулярной линии взора.
2. Градуировка шкал не должна быть более мелкой, чем того требует точность самого прибора.
3. Для шкал, установленных на одной панели, необходимо выбирать одинаковую систему делений и одинаковые цифры.
4. При одновременном контрольном считывании с нескольких приборов стрелки устанавливаются так, чтобы они при нормальной работе имели одинаковое направление.
5. Для облегчения контрольного считывания рабочие и перегрузочные диапазоны следует выделять цветом.
6. Необходимо, чтобы фон шкалы был матовым, а на стенках прибора не наблюдалось бликов.
7. Фон шкалы не должен быть темнее панели, в то время как каркас шкалы может быть темнее.
8. Освещение шкалы должно быть равномерным, а степень освещенности должна регулироваться.

Счетчики

Счетчики – используются для получения количественных данных, когда требуется быстрая и точная индикация.

Счетчики следует ставить как можно ближе к поверхности панели, чтобы свести к минимуму параллакс и тени, обеспечить максимальный угол видения.

При последовательном считывании цифры должны следовать друг за другом, но не чаще двух за 1 секунду.

Показания счетчиков по завершении работы оборудования должны сбрасываться автоматически, однако, необходимо предусматривать и возможность ручного сброса.

Целесообразен высокий цветовой контраст цифр и фона. Блескость должна быть сведена к минимуму.

Индикаторы с подсветом

Индикаторы с подсветом – применяются для отображения качественной информации, когда требуется немедленная реакция оператора.

Имеется два основных типа индикаторов с подсветом:

• подсвечиваемые панели с одной или несколькими надписями;
• простые индикаторные (или сигнальные) лампочки.  

Если индикаторы предназначаются для использования в условиях различной освещенности, в них следует предусмотреть регулировку яркости. Пределы регулировки яркости должны обеспечивать хорошую различимость информации, отображаемой на индикаторе, при всех предполагаемых условиях освещенности. Индикаторы не должны казаться светящимися, когда они не светятся, и восприниматься погасшими, когда светятся.

Для индикаторов на лампах накаливания рекомендуется либо использовать лампы с резервными нитями накаливания, либо сдвоенные лампы, чтобы в случае отказа одной нити лампы сила подсвета уменьшалась, но не настолько, чтобы оператор не мог работать.

Индикаторные цепи проектируются так, чтобы лампы можно было снимать и заменять, не отключая электропитания, не вызывая опасности повреждения компонентов индикаторной цепи и не подвергая опасности обслуживающий персонал.

Индикаторы, содержащие информацию о критических ситуациях необходимо располагать в зонах оптимальной видимости.

Индикаторные лампы, которые используются редко или исключительно для целей технического обслуживания и регулировки, должны быть закрыты или невидимы при эксплуатации системы, но легко досягаемы.

Расстояние между соседними лампами должно быть достаточным для однозначного их распознавания, правильной интерпретации индуцируемой информации и удобной замены.

Печатающие устройства

Печатающие устройства (самописцы) – обеспечивают простое и быстрое получение информации в виде печатных материалов.

Должна быть предусмотрена надежная индикация расхода носителя.

Графопостроители

Графопостроители – используются для записи непрерывных графических данных. Вычерчиваемые штрихи не должны закрываться элементами конструкции графопостроителя. Контраст между изображением и фоном не должен быть менее 50% (отличие по яркости не менее чем в два раза).

Знаковые светящиеся индикаторы

Знаковые светящиеся индикаторы – предназначены для вывода смысловой буквенно-цифровой (символьной) информации с электронных вычислительных устройств (аналоговых, цифровых вычислительных машин, преобразователей, бортовых вычислителей и т.п.). В настоящее время широко применяются электронно-лучевые трубки и жидкокристаллические экраны.

Сигнализаторы звуковые

Сигнализаторы звуковые – предназначены для привлечения внимания оператора. К ним относятся неречевые сообщения – источники звука, используемые на рабочем месте для подачи аварийных, предупреждающих и уведомляющих сигналов в тех случаях, когда:

• сообщение одномерное и короткое;
• требует немедленных действий;  
• место приема информации слишком освещено или затемнено;
• зрительная система оператора перегружена.

Конструкция звуковых сигнализаторов должна исключать возможность создания ложной тревоги. Устройство для звуковой сигнализации и его электрические цепи должны быть сконструированы так, чтобы тревожный сигнал сохранялся при отказе системы или оборудования.

В звуковых сигнализаторах при наличии ручного отключения должен быть обеспечен автоматический возврат схемы в исходное положение для получения очередного управляющего сигнала.

Предупреждающие и аварийные сигналы должны быть прерывистыми.

Уровень звукового давления сигналов на рабочем месте должен быть в пределах от 30 до 100 дБ на частоте 200 – 5000 Гц. Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна быть не менее 0,2 с. Длительность звучания интенсивных звуковых сигналов не должна превышать 10 с.

При маскировке шумом необходимо обеспечивать превышение порога маскировки звуковых сигналов от 10 до 16 дБ, предельно допустимые уровни звукового давления сигналов должны быть от 110 до 120 дБ на частоте 200 – 10000 Гц.

Уровень звукового давления аварийных сигналов должен быть не выше 100 дБ на частоте 800 – 2000 Гц при длительности интервалов между сигналами 0,2 – 0,8 с, предупреждающих – не выше 80 – 90 дБ на частоте 200 – 600 Гц при длительности сигналов и интервалов между ними 1 – 3 с, а уведомляющих – не менее чем на 5%  ниже по отношению к уровню звукового давления аварийных сигналов.

Поле зрения оператора 

Рис. 6.3. Зоны видимости в вертикальной и горизонтальной плоскостях: А – при повороте только глаз; Б – при повороте головы; В – при повороте головы и глаз.

Оптимальной (или эффективной) зоной для выполнения зрительных функций является зона, соответствующая пространству, ограниченному углом 300 в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по 150 в стороны, вверх и вниз от нормальной линии взора) рис. 6.3. В этой зоне обеспечивается достаточно четкое восприятие, хорошо различаются форма и цвет предмета, поэтому в пределах данной зоны рекомендуется размещать основные и аварийные индикаторы и главные органы управления производственного оборудования.

Менее важные средства отображения информации могут располагаться в зоне, примыкающей к оптимальной, а редко используемые элементы – в зоне с еще большими пределами (когда для наблюдения за СОИ необходимо поворачивать и голову и глаза).

• Физиологические особенности восприятия зрительной информации оператором

• Инженерная психология и ее роль при разработке СОИ

При разработке и выборе СОИ обязательным условием является учет требований системы, элементами которой являются разнообразные устройства отображения информации. Таким образом обеспечивают наиболее эффективное решение поставленных перед системой тактических задач с наименьшими экономическими затратами.

Развитие науки и техники по-новому ставит вопрос о взаимодействии человека с перспективными техническими средствами. Функции человека в больших системах становятся чрезвычайно разнообразными. Он выступает и как оператор, и как звено связи, объединяющее работу технических средств большой системы, а также как источник, получатель, хранитель и преобразователь информации.

Правильное распределение функций между человеком и техническими средствами ЭВМ позволяет построить такую систему более надежной. Когда человек становится хозяином сложнейшей техники, значение его личных качеств неизмеримо возрастает. Оператор энергетической системы, командир космического корабля, диспетчер АСУ воздушным движением крупного аэропорта, оператор автоматизированной системы связи - все они должны проявлять высокие личные качества, обладать развитым чувством ответственности. Их способность творчески мыслить и принимать важные решения, находчивость и бдительность становятся определяющими условиями эффективности работы больших систем.

Надежность сложных систем во многом зависит от надежности работы самого человека.

Существует интересная особенность деятельности человека-оператора в сложных системах управления. Человек не может долго находиться без воздействия на него потока информации. В случае отсутствия этого потока наступает, так называемое, сенсорное голодание, при котором нормальное управление системы человеком нарушается, человек выходит из рабочей формы и становится неподготовленным к действиям в сложных условиях. Сенсорное голодание приводит к снижению работоспособности, появлению апатии, склонности к дремоте, нарушению мышления, галлюцинациям. Это свойство сыграло определенную роль при отказе от сложных автоматических систем, в которых человеку отводится роль только наблюдателя.

Автоматические системы. Все операции, входящие в процесс, полностью автоматизированы и оператор осуществляет лишь включение и выключение оборудования.

Эргатические системы. Человек является активным звеном в системе управления и непрерывно воспринимает потоки информации, идущие не только, например, от вычислительных устройств через средства отображения, но даже и со стороны среды, активно влияющей на него, например в космических системах.

Надежность работы может быть повышена путем психофизиологического отбора людей, наиболее пригодных к такой деятельности. Однако и после отбора отказы в работе операторов не исключены. Практика показала, что необходимо учитывать наряду с техническими параметрами аппаратуры также и психологические, физиологические и антропометрические характеристики человека-оператора [37, 39, 41].

• Психофизиологические требования к системам отображения информации

Информацию человек может воспринимать пятью органами чувств. Это зрение, слух, осязание, обоняние, вкус. Пропускная способность органов чувств различна. По данным психологов, максимальная пропускная способность органов чувств такова:

- зрения (35)·106 бит/с (по другим источникам до 109 бит/с);

- слуха (25)·104 бит/с;

- осязания 2·103 бит/с;

- обоняния 10100 бит/с;

- вкуса 110 бит/с.

Зрительная система человека устроена так, что вся несущественная информация как бы фильтруется и в мозг человека поступает только от 20 до 70 бит/с («корковый уровень»).

При переработке этой информации мозгом до уровня сознания («уровень реакции») остается всего 24 бит/с.

Глаз человека способен регистрировать три типа световых различий: светлое-темное, желтое-зеленое, красное-зеленое. Максимальное цветоразличение приходится на дневное время (13-15 часов), а минимальное на 233 часа ночи.

Форма и цвет предмета воспринимаются только при яркости ( 10 кд/м2. При яркости менее 0,003 кд/м2 функционируют только палочки (сумеречное зрение), различаются контуры предметов. Различение цветов возможно лишь при достаточно высоких значениях яркости. Надежное и более тонкое различие цветовых оттенков возможно при яркости 175 кд/м2. Колбочки (фоторецепторы) чувствительны к длине световых волн. При равенстве энергии воздействующих волн различия их длин ощущаются как различия в цвете. Глаз различает семь основных цветов и более сотни их оттенков: 380445 нм - фиолетовый цвет, 455470 - синий, 470500 - голубой, 500540 - зеленый, 540590 - желтый, 590600 - оранжевый, 610780 - красный.

Механизм преобразования зрительной информации следующий. Воздействие светового потока вызывает возбуждение фоторецепторов. В каждый момент времени совокупность возбужденных и невозбужденных фоторецепторов образует мозаичную картину изображения, проецируемого на сетчатку.

Рецепторы преобразуют световой поток в нервные импульсы, которые передаются по зрительному нерву в мозг.

Чувствительность фоторецепторов неодинакова к разным участкам спектра: наиболее высока к желтым и зеленым и значительно ниже к красным.

Важной характеристикой глаза является относительная видность , которая характеризует чувствительность глаза к различным участкам светового спектра:

где - ощущение, вызываемое источником излучения длиной 550 нм;

- ощущение, вызываемое источником  той же мощности при длине  волны  .

Кривая относительной видности приведена на рис. 9.1.

Рис. 9.1 - Чувствительность глаза к свету в зависимости от длины волны

На основании многочисленных исследований было установлено, что оптимальная интенсивность освещения для большинства видов деятельности человека составляет примерно 4001000 лк. Освещение рабочего места не должно слепить глаза и создавать резких теней. Естественный свет менее утомляет зрение, чем искусственный. При чтении, например, глаза устают меньше при желтом и зеленом свете, чем при красном.