核电厂人机接口设计质量保证方法研究

由天下分享时间：2025/1/15 2:19:59 加入收藏我要投稿点赞

核电厂人机接口设计质量保证方法研究

吴茜，张瑞萍，孟光，吕爱国，叶琳

【摘要】核电厂主控室人机接口作为操纵员与核电站进行信息交互的主要媒介，其设计的人因工程学对操纵员执行效率乃至核电站的安全有着重要影响。设计一个“好”（高质量）的人机接口（Human-System Interface，下文缩写为HSI）需要考虑很多人因参数。为了保障核电厂人机接口设计的高质量，本文在对人机接口设计与其它人因工程元素关系进行研究和分析的基础上，从审评方关注角度和行业内技术进展两个方面研究了人机接口设计问题及优化情况，梳理了人机接口设计方法，该方法针对核动力厂提出，对实验堆、普通电厂人机接口设计也有一定的参考意义。【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2020(027)001 【总页数】6

【关键词】人机接口设计；人因工程；人机界面优化

0 引言

人机接口（Human-System Interface，下文缩写为HSI），是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介。核电厂主控室人机接口作为操纵员与核电站进行信息交互的主要媒介，其设计的人因工程学对操纵员执行效率乃至核电站的安全有着重要影响。国内《核动力厂设计安全规定》要求优化人员操作的设计，使人机界面对操纵员是“友好的”，人机接口必须设计成不但能够为操纵员提供全面而易处理的信息，并必须以限制人为差错的影响为目标[1]。

从人因角度而言，设计一个“好”（高质量）的HSI 通常不是一项简单或一蹴而就的任务，而是需要考虑很多人因参数。要满足每一个人因设计准则存在很多困难，很多情况下需要对人因原则的应用进行折中处理。

为了保障核电厂人机接口设计的高质量，本文在对人机接口设计与其它人因工程元素关系进行研究和分析的基础上，从审评方关注角度和行业内技术进展两个方面研究了人机接口设计问题及优化情况，梳理了人机接口设计方法。该方法针对核动力厂提出，对实验堆、普通电厂人机接口设计也有一定的参考意义。

1 核电厂人机接口设计介绍

核电厂人机接口的资源包括用于支持运行人员执行任务的显示、报警、控制、计算机化规程（CBP）以及其他各类HSI 实体配置，这些HSI 资源分布于主控制室（MCR）、远程停堆站（RSS）、技术支持中心（TSC）、应急指挥中心（EOC）以及就地控制站（LCS）上。 1.1 HSI设计任务及设计内容 HSI 设计的主要任务包括：

- 核电厂人机接口设计导则制定——开发适用于核电厂的人机接口设计导则，用于指导HSI 设计符合HFE 原则要求。

- 核电厂人机接口功能设计——根据核电厂功能需求，确定HSI 所需实现的功能。

- 核电厂人机接口设备设计——根据HSI 功能需求，确定具体的HSI 设备类型，建立HSI 设备清单，并完成各个HSI 资源的详细设计和集成。

- 核电厂重要控制点设计——确定各控制点（包括MCR、TSC、EOC、RSS、LCS）中HSI 设备的布置。

- 工作场所环境设计——保证HSI 所在场所的环境要求。 HSI 设计活动的内容包括：

- 核电厂人机接口设计导则的制定和修订。

- 所有控制点上的显示、控制、报警等HSI 资源的设计（包括常规仪控设备）。 - 就地控制站（LCS）上与风险重要活动（包括监视、操作、维修等）相关的HSI 资源设计。

- 基于显示屏的HSI 资源设计，包括实际的画面显示、控制、导航及访问信息所需的标准对话。

- 操纵员工作站和工作区的布置。 - 控制室及电厂设备上常规编码和标识。

- 环境因素（例如，气候环境、视觉环境、听觉环境等）。 - HSI 设计的测试和评估。

1.2 人机接口设计与人因工程的关系

核电厂人员对于核电厂的安全、可靠、有效运行起着重要作用，电厂人员和电厂工艺设备之间的实时过程控制接口是集成的人机接口中驱动图形显示设备的仪控设备，在这些人机接口的设计中应充分应用人因工程原则，优化人-机工效，以满足和提升核电厂的安全性和经济性指标。