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基于眼动实验的核电站主控室软控制人因失误分析

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外数字化人机界面设计现状

1.3 国内外眼动分析技术研究现状

1.4 论文主要研究内容

第2章 系统导向型界面设计

2.1 化容系统功能及工作流程

2.2 化容系统软控制界面功能区分布

2.3 化容系统功能界面设计

2.4 化容系统操作规程界面设计

2.5 本章小结

第3章 任务导向型界面设计及交互效果实现

3.1 任务导向型界面

3.2 化容系统交互界面实现

3.3 本章小结

第4章 眼动实验设计

4.1 眼动仪简介

4.2 实验目的

4.3 被试人员安排

4.4 实验材料与变量控制

4.5 实验内容设计

4.6 本章小结

第5章 软控制人因失误概率统计

5.1 人因失误分析

5.2 人因失误数据整理

5.3 人因失误概率统计方法

5.4 人因失误概率统计

5.5 结果分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 被试人员培训材料(化容系统操作规程3.1节)

附录B 眼动实验知情书

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摘要

随着数字化技术的快速发展,采用计算机进行软控制成为核电站等现代工业系统先进主控制室技术发展的必然趋势。运行人员通过计算机化人机界面获取有关系统运行的状态信息并下达控制指令,主控制室人机界面设计质量以及运行人员的操作技能对系统安全运行产生直接影响。目前核电站等工业系统主控室计算机界面设计仍然在很大程度上依赖于设计人员的经验和判断,缺乏实验基础以及量化方法对计算机界面的设计进行验证和确认,难以有效指导人机界面的设计改进。
  本文以压水堆核电站化学和容积控制系统(化容系统)为例,对化容系统软控制界面进行了设计。在对化容系统的组成、工作原理和运行规程进行分析的基础上,参考了国内和国际相关标准,归纳了化容系统软控制界面的设计原则和设计流程,根据认知学原理提出了界面排列布局以及符号语义等方面的设计原则,完成了功能区划分,对软控制界面中菜单栏、工具栏、系统流程图、快捷符号以及对话框等要素进行了设计,开发了系统结构导向和任务导向两种不同类型的软控制界面,实现了软控制界面的人机交互功能。
  在上述工作的基础上,利用眼动仪对所开发的化容系统软控制界面的人机交互性能进行了实验研究。选取正常冷停堆工况下启动化容系统操作规程,对眼动分析实验方案进行了设计,根据专业背景划分为专家组和普通组,选取被试人员10名进行眼动实验,对被测人员通过软控制界面完成化容系统启动任务进行记录。
  最后,对两组被测人员实施软控制时的人因失误模式进行了识别,对不同人因失误模式的发生次数和概率进行了统计,对眼动分析实验结果进行分析和讨论,给出了人机界面改进和优化的建议。
  本文研究结果表明,利用眼动分析技术可以有效识别主控制室软控制人因失误模式识别,有助于软控制人因失误概率统计和分析,对评价主控制室软控制界面的设计效果以及运行人员实施软操作的技能可以提供客观依据,对软控制界面的改进和优化可以提供指导性建议。

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