核电站主控室的预测性显示研究：预测准确度和界面设计

发布时间：2017-11-13 16:05

  本文关键词：核电站主控室的预测性显示研究：预测准确度和界面设计

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【摘要】：随机计算机的推广和数字化技术的发展,数字化主控室正在逐步取代传统主控室。自动化系统的增加,使得操作员的角色从控制员向监控员转变,但是这种转变往往会引起操作员主观负荷两极化。在日常监控任务中,操作员主观负荷过低,注意力容易分散,不利于操作员完成任务。而异常或者紧急状况出现时,为了保证系统安全稳定地运行,操作需要快速应对,但是系统和操作员做出反应都有一定的滞后性,在高时间压力下,操作员的绩效也会受到影响。一旦事故不能得到有效控制,带来的经济损失甚至社会损失是非常巨大的。为了辅助操作员监视数以百计的设备或参数,保证控制设备或参数在正常范围内运行,提前察觉或发现异常并采取相应的补偿措施就显得很有必要了。本研究从监控策略的角度分析了辅助操作员更好地完成监控任务的可能性。一般地,可以将监控策略分为被动式监控(又称反应式监控)和主动式监控两类。异常已经发生,操作员在警报提醒之后采取应对措施,称之为反应式监控;如果异常还没有发生,操作员提前察觉或发现异常,主动采取预防措施避免异常发生,称之为主动式监控。主动式监控可以有效地提高操作员的绩效水平,而预测性显示是实现主动式监控重要手段之一。由文献综述可知,影响预测性显示的因素包括预测准确度和界面设计,预测准确度越高,操作员绩效和情境意识越高,主观负荷越低,但是预测时间和投入成本也会相应地增加。如果预测准确度过低,不会提高、甚至会削弱操作员的绩效和情境意识,增加主观负荷。界面设计主要涉及的两个原则是接近兼容性原则和控制-显示兼容性原则,为了更好地支持核电站主控室的监控任务,与离散界面相比,集成界面更有优势,但是信息密度的增加也会增加操作员的主观负荷。因此,本研究希望通过人因学实验,探究预测准确度和界面设计对操作员绩效、情境意识和主观负荷的影响。实验结果表明,与传统显示相比,预测性显示可以显著地缩短操作员发现异常的时间,减少实际警报次数。从预测准确度的角度来看,对于任务复杂度较低的任务,更高的准确度并不能显著地提高参试者的绩效,设计预测性显示时要综合考虑预测时间和投入成本。从界面设计的角度来看,除了界面的几何表达形式,还需要考虑操作员的监控策略,与之匹配的界面设计可以更好地辅助操作员完成监控任务。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623

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