核电站数字化主控室操纵员事故情景动态评估研究

摘要

现今核电厂数字化主控室的系统越来越复杂，人机界面信息显示不连续，在执行操作时需要进行很多次的界面管理任务等，这些都加重了操纵员的认知工作负荷，弱化了情景意识，使操纵员在信息监视、信息处理和决策执行时容易产生失误。事故情景评估是操纵员必须掌握的一项技能，不仅要做到会还要做到高效，因为电厂一旦发生事故，就必须在最短的时间内确认事故类型以便采取解决方案，否则延期将导致灾难性的后果。事故情景评估的过程很复杂，操纵员必须具备丰富的电厂知识和操作经验，还要有良好的心理素质以及准确的心智模型和情景模型。本文主要针对操纵员事故情景评估做了以下深入研究：
　　（1）本文对数字化主控室和人机界面的特点进行了详细的介绍，旨在说明随着数字化主控室的发展应用，主控室的操作系统越来越复杂化，对于操纵员的知识结构体系和认知能力要求越来越高，不管是操纵员日常的任务工作量，还是心理方面的认知工作负荷都加重了许多，所以有必要针对操纵员的认知工作负荷进行深入研究，本文从事故情景评估着手，对操纵员的情景评估的三个阶段进行了研究。
　　（2）信息监视阶段，对信息监视过程的分析和描述提出了信息监视模型；信息加工阶段，对信息加工类型的描述和信息加工过程的分析提出了信息加工模型；决策执行阶段，通过对情景意识概念的分析以及借鉴 Endsley提出的情景意识的认知信息处理模型，提出了本文的操纵员事故情景评估定性模型。
　　（3）通过建立心智模型和基于贝叶斯理论的情景模型来研究事故情景评估过程，并结合 LOCA和 SGTR事故案例用 MSBNX软件进行仿真，其仿真结果与案例分析结果吻合。定量研究了知识驱动下的信息搜寻机制，并得出在事故情景评估过程中信息源提供的信息量越大，操纵员搜寻该信息源的概率就越大。
　　（4）本文针对事故情景评估过程的三个阶段（信息监视阶段、信息处理阶段以及决策执行阶段）提出了预防操纵员事故情景评估失误的一些改善建议。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容与拟解决问题

1.4 论文结构

第2章 核电站数字化主控室的特征及情景评估相关理论

2.1 数字化主控室特征

2.2 核电厂数字化主控室与传统主控室人机界面比较

2.3 数字化主控室的弊端

2.4 情景评估相关理论

2.5 本章小结

第3章 操纵员事故情景评估定性模型的建立

3.1 信息监视

3.2 信息加工

3.3 决策执行

3.4 本章小结

第4章 基于贝叶斯网络的操纵员事故情景评估定量分析

4.1 操纵员事故情景评估过程

4.2 电厂操纵员心智模型的建立

4.3 基于贝叶斯网络的事故情景评估

4.4 定量描述心智模型驱动下的信息搜寻

4.5 本章小结

第5章 预防操纵员事故情景评估失误的建议

5.1 监视阶段

5.2 信息处理阶段

5.3 决策执行阶段

5.4 本章小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢