基于HRA的核电厂主控室数字化人机界面布局优化研究

摘要

核电厂主控室是操纵员监视和控制核电厂安全生产的主要场所，而主控室人机界面则是操纵员和核电厂整个系统进行人机交互的载体。人机界面布局的优劣影响操纵员对系统的认知、决策和操纵。因而针对影响人机界面布局的因素，分析减少人因失误的方法，对人机界面进行布局优化对提高核电厂安全意义重大。核电厂等复杂系统的操作界面已进入数字化时代。数字化人机界面与传统的人机界面在信息显示、控制操作、用户界面交互、报警系统、还有规程系统等方面变化较大。这些变化给主控室人机界面布局带来了新的挑战，也使对数字化人机界面布局进行优化成为重要的研究课题。
　　本文研究的主要目标是优化核电厂主控室数字化人机界面。针对操作员的可能操作失误，从增加人因可靠性的角度出发，优化数字化人机界面布局。其主要的研究内容如下：
　　（1）论述人机界面研究和人因可靠性研究的发展历程，重点论述了核电厂主控室数字化人机界面布局研究的原因。
　　（2）比较核电厂主控室数字化人机界面和传统人机界面的特征。
　　（3）选择合适的HRA方法研究人机界面布局优化。
　　（4）基于HRA的主控室人机界面布局优化方法的确立。首先，根据人机界面图标的功能不同，将人机界面分解为一个个人机界面碎片。然后，分析操作流程中每个操作的最可能失误方式，再得出失误的模式。根据CREAM方法得出每个失误模式的可能失误概率，进而由操作发生的人机碎片得出该碎片的总可能失误概率。依据总的可能失误概率从大到小对界面碎片进行重要度排序。最后，依据人的视线分布规律和人机界面布局原则重新布局人机界面。
　　（5）对误安注界面进行布局优化。首先，根据功能不同将误安注界面主界面分为12个界面碎片，如安注时间、安注控制和安全注入系统等。其次，选取误安注操作流程中的一部分，分析操作的可能失误模式，进而推出可能失误概率。再统计发生在每个界面碎片的失误概率，对界面碎片按总失误概率从大到小进行重要度排序。接下来，依据模块重要度顺序和人机界面布局原则重新布局误安注界面。最后，设计实验验证重新布局后的误安注界面人因可靠性更高。

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第1章 绪论

1.1 概述

1.2 项目的研究背景和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究的主要内容

1.5 论文研究思路

1.6 论文结构

第2章 核电厂主控室数字化人机界面特征

2.1 核电厂主控室

2.2 核电厂主控室人机界面特征

2.3 对比核电厂数字化主控室人机界面与传统控制室人机界面

2.4 本章小结

第3章 HRA方法的选择

3.1 HRA的定义

3.2 几种HRA方法

3.3 HRA方法的比较和选择

3.4 本章小结

第4章 基于HRA的核电厂主控室数字化人机界面布局优化方法

4.1 人机界面的模块化分解

4.2 基于CREAM 的模块内人因失误的概率计算

4.3 基于眼动仪的最优视线范围

4.4 本章小结

第5章 误安注界面的布局优化

5.1 人机界面的布局原则

5.2 优化界面的选择

5.3 误安注界面的布局优化过程

5.4 误安注界面结果的实验验证

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢