核电厂DCS人机交互复杂度的计算方法与应用

发布时间：2020-10-11 07:21

　　 数字化控制系统目前广泛应用在航空、铁路运输、化工、核电等各种工业企业中,其中核电行业尤为明显。采用数字化控制系统给核电产业的发展带来了机遇,但也带来了挑战。比如说这种新型的人机交互就给操作员带来了新的复杂性,它不仅降低了操作员的情景意识,同时还增加了操作员的认知负荷,这都可能造成人因失误。而核电行业对安全要求极高,就算一些不起眼的失误都有可能影响到核电生产的效率,严重的还有可能会危害公众的安全。所以,研究核电厂数字化控制系统人机交互的复杂性就有很大的意义。那么核电厂DCS人机交互的复杂性到底在哪里?又有多复杂?能否进行量化?对此文章进行了一定研究。首先文章深入分析了核电厂数字化控制系统的特征,接着介绍了数字化人机交互的特点还有复杂性科学,在这些基础上提出了用熵的方法来计算核电厂DCS人机交互的复杂度。其次用此方法对某数字化核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故应急操作规程的人机交互复杂性进行了量化,结果通过视频分析获取了数据,证明了该度量方法的合理性和可行性。最后,分析了研究结果,并提出了一些减少人机交互复杂性的建议。通过研究,得到以下结论：(1)文章比较了几种计算复杂度的方法,认为信息熵理论能够较好的描述信息的复杂性,即能够量化核电厂数字化控制系统人机交互的复杂性。(2)文章提出了人机交互的复杂性影响机制模型,通过调研观察,发现了五个关键影响因子,量化这五个关键因子可以量化核电厂数字化控制系统人机交互的复杂性。文章用专家调查法给五个指标分配了权重,并利用图形熵计算了各指标的熵值,以及人机交互的总熵值。(3)在研究蒸汽发生器传热管破裂事故中,得出结论Step18比Step19的复杂度要大,还有它的各个指标的复杂值也比Step19的大。在实际应用中,可以用此方法对规程的方案进行择优选择,还可对一些高复杂性的方案采取针对性措施来降低其复杂性。此研究对操作员的培训,操作时间的分配,还有规程方案的选择以及人机界面的优化都有一定指导作用。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TM623
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容与拟解决的问题
    1.4 论文结构
第2章 核电厂DCS人机交互的复杂性
    2.1 核电厂DCS概述
        2.1.1 核电厂DCS的历史
        2.1.2 核电厂DCS的特征
    2.2 人机交互
        2.2.1 人机交互的定义
        2.2.2 核电厂DCS人机交互的特点
    2.3 复杂性的度量
        2.3.1 复杂性概述
        2.3.2 度量复杂性
        2.3.3 复杂人-机系统
    2.4 本章小结
第3章 核电厂DCS人机交互复杂度的计算方法
    3.1 熵
        3.1.1 熵的介绍
        3.1.2 图形熵
    3.2 核电厂DCS人机交互的复杂度计算流程
        3.2.1 方法选择
        3.2.2 度量流程
        3.2.3 核电厂DCS人机交互复杂性的指标
        3.2.4 核电厂DCS人机交互复杂性指标权重
        3.2.5 核电厂DCS人机交互复杂度计算
    3.3 本章小结
第4章 应用案例分析
    4.1 度量过程
        4.1.1 确定研究对象
        4.1.2 确定指标权重
        4.1.3 任务分析
        4.1.4 绘制行为控制图、信息流图、知识层次图与工程决策水平图
        4.1.5 建立一阶和二阶熵表
        4.1.6 计算指标复杂度
        4.1.7 计算人机交互的复杂度
        4.1.8 视频证明
    4.2 结果分析
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 工作总结
    5.2 不足与展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢

【参考文献】

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1 郑军峰;杜宏忠;;计算机辅助工业设计中的人机交互[J];艺海;2011年08期

2 张力;杨大新;王以群;;数字化控制室信息显示对人因可靠性的影响[J];中国安全科学学报;2010年09期

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本文编号：2836270