核电厂主控制室布置人机工程设计及仿真验证

摘要

核电厂主控制室是核电厂任务运行的信息流通中枢，主控制室的盘台布置设计关乎核电厂日常运行安全、操纵人员任务执行的效率和操纵人员身心疲劳程度。目前国内的主控制室设计大多依赖于设计人员以往的经验和主观判断，缺乏客观性和合理性。本文旨在改进主控制室盘台位置布置及盘台人机界面布局，提高操纵人员的执行任务的效率。
　　首先，针对核电厂主控制室布置的相关问题，参考国内外核电厂主控制室相关标准，对核电厂主控制室布置问题进行分析，为主控制室布置人机工程设计提供依据。
　　其次，从主控制室的盘台间位置关系和盘台人机界面布局两方面展开分析。运用操作链分析法分析盘台间联系链值，确定盘台间相对位置关系；分析盘台人机界面元件布局因素对元件空间最佳位置的影响，提出布局模型。利用粒子群算法求解模型得到元件多行多列布局方案；元件组间相对位置布局考虑了元件组所在位置的操作错误率和元件组间的相关性这两方面因素，采用基于Fitts’理论的操作错误率数学模型和基于主成分分析法的元件组间相关性分析对这两方面因素进行分析，完成对元件组间布局。
　　再次，构建基于Virtools的主控制室虚拟仿真平台，操纵员可以在平台上进行典型任务的操作，达到对主控制室布置方案的人因工程验证的目的。
　　最后，根据本文提出的布置方法对主控制室进行布置设计，得出的布置方案在UG环境下进行通道和视野校核，在虚拟平台上对校核后的布置方案和原方案进行对比实验，验证优化后的布置方案对于提高主控室操纵人员执行任务的效率和准确度方面有着确实可行的意义。

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第1章绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.2.1 工作站布置研究

1.2.2 人机界面研究

1.3 研究的目的、意义和提出的问题

1.4 课题的主要研究内容

第2章主控制室人机工程布置分析

2.1 主控制室盘台布置人机工程设计分析

2.1.1 主控制室盘台介绍

2.1.2 盘台布置方式分析

2.1.3 工作空间分析

2.1.4 视野和盲区分析

2.2 盘台人机界面布局分析

2.2.1 操纵器布置分析

2.2.2 显示器布置分析

2.2.3 操纵器与显示器关系分析

2.3 主控制室布置一般要求

2.4 本章小结

第3章核电站主控制室布置方法

3.1 基于操作链分析法的工作站布置分析

3.1.1 核电站控制台布置概述

3.1.2 操作链分析法概述

3.1.3 核电站工作站布置分析

3.2 人机界面元件组布局模型的建立

3.2.1 问题描述

3.2.2 元件组布局模型建立

3.2.3 元件组间位置关系分析方法

3.3 本章小结

第4章粒子群算法的改进和虚拟仿真平台的建立

4.1 改进的粒子群算法

4.1.1 基本粒子群算法

4.1.2 粒子群算法的改进

4.1.3 改进粒子群算法的基本框架

4.2 Virtools虚拟仿真平台

4.2.1 人体模型开发

4.2.2 Virtools交互式模块开发

4.3 本章小结

第5章核电厂主控制室布置实例

5.1 核电厂主控制室盘台布置分析

5.1.1 盘台间的操作链分析

5.1.2 盘台布置校核

5.2 盘台人机界面布局分析

5.3 虚拟平台上的人因工程验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢