基于hfe核电站计算机监控显示系统设计

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1、基于HFE核电站计算机监控显示系统设计　　摘要：在核电站发生的重大事件和事故中，人因失误引起的已占一半以上。人因失误主要发生在人机接口的部位，包括基于计算机的监控显示系统，因此在计算机监控显示系统的设计过程中贯彻人因工程原则是非常必要的。从画面开发方法和系统设计考虑因素两个方面，讨论如何将人因工程原则应用于核电站计算机监控显示系统的设计中，对核电站的安全生产具有重要意义。关键词：人因工程HFE计算机监控显示画面开发方法系统设计考虑因素中图分类号：TM623.8文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013

2、）006-119-031引言12核电厂是一个庞大而复杂的系统工程，会发生各种各样的异常事件和事故。其原因大致有三种：（1）工程系统本身的缺陷或故障；（2）人为疏忽或错误操作所引起的；（3）上述两种原因的综合。根据世界上四百多座核电厂的统计，在发生的重大事件和事故中，人为失误引起的已占一半以上。人因失误主要发生在人机接口的部位，包括基于计算机的监控显示系统，因此在计算机监控显示系统的设计过程中贯彻人因工程（HFE）适用原则是非常必要的。特别是三哩岛事故和切尔诺贝利事故后，人们更加充分认识到人因工程的重要性。2人因

3、工程与计算机监控显示系统人因工程主要运用于核电站主控室的设计中。主控室中包含各种工作站，这些工作站包括控制台和控制盘，是人机接口集成的地方，它提供了电厂人员执行他们任务的区域。其中，计算机监控显示系统为操纵员提供了电厂系统工况和设备状态信息，并提供了软手操控制功能。这种监控显示系统是操纵员运行电厂最常用的手段之一。它包含3个人机接口基本元素：显示、人机交互与管理以及控制。工程师基于这些元素来开发监控显示系统以完成特定功能。核电站计算机监控显示系统提供以下显示功能：状态总览、查看详细状态、报警、故障诊断、软手操控

4、制、计算机化规程、事件记录等。将人因工程运用于监控显示系统设计中，就是要研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。在画面开发和系统设计考虑因素中应用人因工程原则，可以保证计算机监控显示系统的安全性和可靠性，并实现良好的显示界面。3画面开发方法12画面显示的目的是为用户提供完成任务所必需的信息，所以画面开发应从确定显示系统的用户信息和控制需求开始。确定需求时先不考虑哪些信号或硬件在当前是可用的。任务分析是明确用户信息或其

5、它用户认知需要的过程。任务分析有许多方法，所使用的方法应根据特定系统所需而定制。任务分析中需要考虑以下与显示画面相关的因素：（1）用户类型（如操纵员、维护人员、工程师等）。（2）用户需要的信息。（3）用户决策和评估过程。（4）用户采取的行动（每个决策之后）。（5）用户所采取行动的反馈。（6）工作辅助或参考。任务分析确定的显示需求应用于画面的选择和布局。任务分析也用于分析用户工作负荷并明确哪些情况下会发生信息或工作超负荷。如果分析结果显示存在潜在的超负荷，就要重新评估系统和任务设计，并确定其他可选方案来重新分配功

6、能和任务。12一旦明确了显示画面的信息需求，就可以根据反映用户感知和认知能力的准则来进行画面设计。感知因素包括视觉、听觉和其它感应能力，认知因素包括判断决策能力。感知因素和认知因素一起影响培训需求、时间因素以及人员的数量和技能。在设计如何将确定的信息需求显示给用户时，要考虑这两种因素。链接分析有助于整合信息和任务顺序数据，从而实现可接受的画面布局。最后，具体的画面和布局应接受充分的人机接口验证和确认。4计算机监控显示系统设计考虑因素4.1总体人机交互导则在显示画面的设计中，要考虑用户的培训和专业技术等级。为了使

7、需要的培训量最小化，系统硬件、画面间的导航和画面组态应易于理解。在最苛刻的运行工况下，画面上的数据和画面间的导航不能使用户超负荷。在预期的环境条件下，受过培训的用户应易于解读画面。在应急照明条件下，不能丧失关键的信息。总体人机交互导则还包括以下方面：（1）一致性。所有画面和系统文档内的命名、标签、编码、缩写、缩略语和图形符号应保持一致。信息和指令输入的措辞和格式应保持一致。（2）用户期望。系统设计规范应与用户期望、培训、规程、经验和约定一致。应使用户便于认出当前所在画面结构中的位置并能快速访问其它画面的数据。信

8、息输入顺序应反映用户期望，并提供需要的控制选项。在控制输入完成后，应指示输入的确认反馈信息。12（3）用户记忆需求。系统应最小化用户的记忆负荷。用户应始终可用关于所有缩写、符号、图标、代码、画面设计约定和指令等的词典。应向用户提供控制选项的清单，并且只提供当前实际可用的控制选项。所有缩写和术语应与电厂中使用的保持一致。（4）显示元素明确的组织和结构。显示系统各个方面的组织应基于用户需求