[发明专利]人-机界面检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站数字控制领域，特别地，涉及一种应用于核电站数字控制的人-机界面检测方法及系统。

背景技术

核电站(Nuclear power plants，NPPs)是-种复杂的高风险系统，由于三哩岛和切尔诺贝利事故，人们认识到人-机交互的重要性，人-机界面(Man-machine interface，MMI)设计的质量对于人的绩效和核安全至关重要。比如，Smith和Mosier于1986年在《Guidelines for designing user interface software》一文中指出：从不良的人-机界面中进行数据处理会导致频繁和严重的人因失误；Bellamy和Geyer于1988年在《Addressing human factors issues in the safe design and operation of computer controlled process systems》一文也研究计算机控制的过程系统中发生的事件中有近60％的与操作过程中发生的人因失误有关等。

尽管花费了大量的人力和物力进行研究以提高人-机界面的设计质量，但是我国核电站的人-机界面设计和人-机交互技术一直处于发展的早期阶段——学习和吸收阶段，即“设计可用就行”，人-机界面的详细审查一直处于发展阶段。特别是在核电站主控室数字化之后，数字化人-机界面改变了操纵员所处的情境环境，如果设计人员不了解数字化人-机界面特征对操纵员有什么不利影响，那么尽管设计人员在人-机界面的设计过程中遵循了一般的设计原理和参考了一些人因工程(Human factor engineering，HFE)设计指南，但是他们在设计中可能忽视了一些更为深层次的绩效问题或者忽视了操纵员在复杂人-机交互中所处的角色等，从而不足以确保通过参考一般的人因工程设计指南就能提高人员绩效和操作系统的安全。同样，尽管存在一些人-机界面评价方法，但各国设计的数字化人-机界面的原理、方法、风格、文化等都存在差异，因此结合我国的人-机界面设计特征与我国文化特征，需要发展数字化人-机界面评价的方法和工具对人-机界面进行评审，以提高操纵员的绩效和核电厂的安全水平。

人-机界面评价方法一般可以分为实验方法和理论方法。实验方法一般是通过模拟机和仿真实验来评估控制室人-机界面的可用性，如Paulo V.R.Carvalho，Isaac L.dos Santos，Jose Orlando Gomes，Marcos R.S.Borges和Stephanie Guerlain于2008年发表在期刊<DISPLAY>上的《Human factors approach for evaluation and redesign of human-system interfaces of a nuclear power plant simulator》一文中使用小型模拟机实验通过现场观察对先进的人-机界面设计进行审查，识别设计中的具体缺陷。我国清华大学核能技术设计研究院的陈晓明、高祖瑛、周志伟、赵炳全和日本三菱电机先端技术研究所的中川隆志、仵威合作于2004年发表在期刊<原子能科学技术>中的一文《基于计算机模拟技术的人-机界面评价系统》中介绍了一种基于计算机模拟技术的核电厂控制室人-机界面软件评价系统DIAS(Dynamic Interaction Analysis Support)，通过该系统来为核电厂主控室人-机界面的设计及改进提供很好的技术支持。尽管实验和模拟方法是很精确的人-机界面评价方法之，但是它难以做到与真实的风险场景一致，只能考虑少数几个行为影响因子，并且实验方法费时，其结果往往取决于参与者的经验，需要大量的费用。

理论方法一般包括专家判断、人-机界面设计指南、人-机界面评价模型和方法等，理论方法可使系统设计人员在没有进行实验的情境下估计人-机界面对操纵员绩效的影响。这种方法比较有效，特别在设计的早期阶段。基于专家判断、设计指南和评价模型的方法都有自身的优缺点。其中：