核电厂主控室数字化人机界面中信息显示对人因失误的影响及信息布局的实验优化

摘要

数字化技术引入核电厂主控室后,主控室人机界面(HMI)由以常规监控盘台为主发展为以计算机工作站为主。从提供信息的能力和信息处理能力来讲,计算机工作站有其无可比拟的优越性。但同时,数字化人机界面下,由于信息显示内容、信息显示的方式以及控制方式发生了根本性的变化,人-机关系也发生了变化,即出现了数字化人机界面下的新的人-机关系。这些变化,导致大量信息不能同时在屏幕上有效的显示,同一屏幕上先前关注的信息总是会被覆盖,并且增加了画面配置、导航等界面管理任务,引发许多新的人因失误。因此,核电厂主控室数字化人机界面中信息显示对人因可靠性的影响及其优化研究对于防止数字化人机界面的人因失误、提高核电厂的人因可靠性具有重要的意义。
　　由于操纵员在执行整个任务的过程中有绝大多数的信息来自视觉信息,即数字化人机界面中画面信息。也就是说,数字化人机界面中画面信息的有效显示对操纵员正确执行相应操作极为重要。因此,需要积极探索数字化的人机界面中人的视觉搜索规律、信息处理机制,然后指导数字化人机界面中信息显示的优化。为此,本文主要开展了以下研究工作:
　　1)在广泛文献调研与核电厂实地调研的基础上,论述核电厂主控室数字化人机界面的特征,对传统HMI与数字化HMI中的信息显示与控制操作进行了比较。
　　2)从认知心理学的注意力、视觉搜索规律等理论论述了人的信息处理机制,主要分析了数字化人机界面对人因失误的影响(包括界面管理任务对人因失误的影响)。
　　3)根据视觉追踪技术原理,利用眼动仪探索人眼的视觉搜索规律,为信息显示中的信息布局提供实验依据,并根据实验结果对画面信息显示布局进行实例优化。
　　4)最后利用眼动仪对优化前后两种画面在实验操作过程的眼动数据进行分析,验证了本文实验所得出视觉搜索规律,即信息布局依据对画面信息显示的优化的正确性,且优化后的画面有效的提高了操纵绩效。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容与拟解决的问题

1.5 论文结构

第2章 数字化信息显示的特征对人因可靠性的影响

2.1核电厂主控室数字化人机界面概述

2.2相关的认知心理学理论

2 .3 数字化人机界面下操纵员信息处理机制

2.4 数字化信息显示特征对人因失误的影响

2.5 国内数字化HMI信息显示现状与人因失误

2.6 本章小结

第3章 信息画面布局的眼动实验

3.1 眼动仪简介

3.2 实验方案与设计

3.3 实验结果与分析

3.3 本章小结

第4章 画面信息显示的布局优化实例

4.1 信息布局优化实例

4.2 实验验证

4.3 实验结果与分析

4.4 优化结果与分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

附录A 信息显示眼动实验材料

附录B 信息显示眼动实验的眼动数据表

附录C 多重比较

附录D 优化实例实验材料

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢