核电厂数字化主控室的人因失误及防范措施

核电厂数字化主控室的人因失误及防范措施

李伟

山东核电有限公司  山东省海阳市  264000

摘要：基于集散式仪控系统（DCS）的先进数字化主控室已经在核电行业得到广泛的运用, 它具有强大的数据采集和自动监测能力，比传统主控室有更加丰富的参数信息，然而这也给主控室操纵员带来前所未有的挑战。DCS系统为操纵员提供大量电厂信息的同时，也导致监测和控制直观性变差，极易带来一些人因陷阱。本文在数字化主控室应用背景下，探讨操纵员人因失误发生的机理，并研究应该采取何种措施来避免这些陷阱，扬长避短，确保数字化主控室能够更好地服务于核电机组的运行。

关键词：核电厂；数字化主控室；人因失误防范。

1. 引言

人因绩效的提高对于核电厂风险控制有相当重要的意义。DCS（Distributed Control System）技术，是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术。采用集散控制系统和先进控制室，围绕安全性和可用性两个目的标准进行设计与建造。人因失误的分析的前提是需要对人因失误进行分类。根据后果是否即时显现，可以把其分为即时型失误和滞后型失误。

2.数字化主控室人因失误研究的应用背景

对于即时型失误，往往会引发主控室警告，对于此类失误，操纵人员往往能够自行发现而进行纠错，减少事故后果的产生。滞后型失误的后果在一定条件下才会显现，如现场状态与主控状态不一致，具有一定的隐蔽性，会在主控室按照正常操作之后出现异常警告中发现。数字化控制的一个优势就是可以在同一操作画面中实现多个设备的功能，操纵员只需要通过鼠标操作就能快速切换，然而这也带来一定的人因风险。主控的操作失误主要发生在对控件的操作上，分为目标错误和行为错误。目标错误主要是指点击错误的控件、操纵员打开了错误的画面或者在一幅画面内操作错误的部件。这样的失误在画面相似或者控件相似的情况下特别容易发生。例如：同一画面不同设备的运行曲线。

行为错误主要是指操纵员遗漏操作步骤，错误操作或者对操作本身的风险认识不到位。在这类失误中，由于操纵员本身注意力和记忆力偏差导致的人员失误占主要原因，还有一部分是由于人机界面设计的原因，叠加操纵员对控件不熟而导致。

3.数字化主控室人因失误研究的原因分析

主控室主要包括4个操纵员工作站：高级操作员区有两个工作站，值长办公室和隔离板各有一个工作站，以及远方停堆工作站还有一个工作站。在电站的其它区域还有一些工作站，在控制支持区（CSA）、运行支持中心（OSC）以及应急运行设备（EOF）均有可用的工作站，在电站进入应急状态时支持电站运行。工程师部门有专门设计的工程师工作站，允许工程师在全厂联网的双列计算机上修改工艺逻辑。操作员工作站是一些与双列以太网相连的计算机，包括两个独立的可视显示单元、一个键盘和鼠标。DCS将机组系统显示图像化，各个系统有单独的系统画面，内含设备状态、参数显示、变化趋势等，大量信息可通过重叠的画面分层显示，且并不受限于物理空间。小孔效应造成信息获取的严重限制，操纵员在获取大量信息的同时工作负荷急剧上升，巨量信息获取的同时也导致精力分散，关键参数遗漏等弊端。

DCS报警系统有不同优先级，根据报警的重要程度有不同颜色进行区分。但是在机组发生瞬态或者异常工况时，大量报警同时出现，画面层层覆盖，需要通过导航或者搜索才能获取关注的报警信息。报警信息获取的困难再加上故障处理的压力很容易导致人因失误。

在DCS控制时代，主控室操纵员的工作对象已由传统盘台演变成计算机界面。操纵员、副值长、值长都有各自的工作站。四个工作站功能相似，互为冗余备用，增加DCS操作站的可靠程度。然而此种一前一后的空间布置弱化了团队交流。操纵员间若没提前口头汇报，都不清楚对方在执行何种操作；缺少面对面的交流机会，机组团队成员间的监互、检查都显得尤为困难。

4数字化主控室背景下人因失误防范措施

数字化技术的应用让核电厂的控制产生革命化改变的同时也带来了前所未有的风险与挑战。那么，我们应该采取什么样的措施来排除人因陷阱，解决这一系列问题，规避现有的风险，让数字化主控室更加安全、可靠呢？可以从以下两个渠道入手。

4.1 改善人机界面

人机界面HMI（Human Machine Interface）指人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。虽然硬件设备一旦设计定型并投入使用后就很难更改，但使用软件类似操作系统，可以不断更新换代，满足用户需求。所以从人因的角度，DCS主控室操作界面可以进行以下几点改善。

完善以功能为导向的操作画面：通常单系统的操作都是在相应的系统画面上完成。但在很多情况下，实现某一个重大操作需要多个系统配合完成，特别是在事故情况下，要在短时间内确认多个系统的信息以判断机组状态和事故进程，使用单一的系统画面来回切换就显得耗时费力。

为了解决此问题，方便操纵员在机组瞬态和事故情况下有效响应。DCS画面中设计了功能操作画面，随着运行实践经验的积累，持续完善这些功能操作画面并根据需要添加，将是一项长期的、意义深远的工作。

对于无法在画面上实现的注释信息，可以汇总编制成操纵员使用手册（HMI界面说明书），该手册用于学习查阅及操纵员岗位培训。对于不同系统参数物理单位不同的情况，也应在该手册中详细描述。通过手册使用以及加强培训来确保操纵员熟悉HMI界面，减少人因失误。

4.2数字化主控室防人因失误工具的使用

操纵员在接到一项工作任务或者面对机组瞬态需要做出响应时，面对复杂的操作界面或者种类繁多的报警提示信息，如果能够运用自检这一防人因失误工具，执行工作前停顿下，集中精力，思考将要进行的操作并且提前判断出预期响应，操作前将鼠标置于将要操作的设备上，大声念出该设备的编码以及将要执行的动作，然后才开始执行，最后对执行结果做出审查。

主控室通常有3-4名持照人员。当堆操、机操一人有监护需要时可以要求另外一人进行监护，但这样可能导致另外一名操纵员失去对自己负责系统、设备的监视。因此要求副值长或值长充当监护者的角色，一方面他们运行经验较为丰富，另一方面也不会出现机组状态失去监视的情况。

对于画面显示不够直观导致的监护不到位，要求监护者在执行监护的过程中与操作人站在一起、靠近操作屏幕，与操作者同步用手指明需要操作或者确认的设备。

5 结论

安全，是核电行业的生命线，只有安全，才能谈得上发展。如何确保核电厂的安全、可靠运行，是一代代运行人员孜孜不倦研究的命题。随着数字化主控室的发展，这项新的技术带给运行人员方便的同时也带来了新的挑战。同样，防人因失误工具的运用也与传统主控室也有着一定的区别。面对人们对于核电安全的严格要求，数字化主控室背景下的防人因工具的开发与应用迫在眉睫。不断改进DCS操作环境，让人机界面更加适合于实际运用的同时也要求主控室工作人员秉持主人翁精神，去发现、分析研究并且解决问题，将防人因失误工具进行不断改进以适合数字化主控室的工作环境。

参考文献

[1] 戴立操 核电厂DCS人因失误研究 2013.05.10

Dai Li-cao Study on Human Error in DCS of a Nuclear Power Plant  2013.05.10

[2] 曹雷涛 DCS二层简介 2012.3.23

Cao Lei-tao Introduction of DCS 2nd Level 2012.3.23

[3]曹雷涛 《数字化主控室操纵人员行为规范管理规定》 2013.8.19

    Cao Lei-tao 2013.8.19