【摘 要】
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现代化核电厂主控室中,数字化（Digital Control System,DCS）人机界面逐渐代替传统主控室中的模拟控制界面,界面变化导致主控室操纵员认知负荷水平发生变化,从而影响核电厂主控室操纵员人机交互绩效和核电厂安全运行。对核电厂数字化主控室人机界面操纵员的认知负荷进行测量和评价,对于提高核电厂的运行安全十分重要。本文的研究内容主要包括两个方面,一是验证注视熵能否作为测量操纵员认知负荷的有
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现代化核电厂主控室中,数字化（Digital Control System,DCS）人机界面逐渐代替传统主控室中的模拟控制界面,界面变化导致主控室操纵员认知负荷水平发生变化,从而影响核电厂主控室操纵员人机交互绩效和核电厂安全运行。对核电厂数字化主控室人机界面操纵员的认知负荷进行测量和评价,对于提高核电厂的运行安全十分重要。本文的研究内容主要包括两个方面,一是验证注视熵能否作为测量操纵员认知负荷的有效指标及其与认知负荷之间的关系;二是利用注视熵等眼动数据构建核电厂数字化主控室中操纵员的认知负荷量化模型,并验证模型的可行性和准确性。研究的第一部分实验采用1×2（正常运行/事故后）实验设计,将工况分为两种,即正常工况和事故工况（SLOCA工况）。在模拟过程中,一回路操纵员佩戴眼动仪以记录任务完成过程中的眼动数据,本实验未涉及二次回路。利用Python编程对眼动数据进行计算,以得到注视熵值。利用SPSS数据分析软件对量表结果和注视熵值进行方差分析和相关性分析。结果显示,认知负荷的F值为61.017（p＜0.05）,SGE的F值为2.86（p＜0.1）,GTE的F值为11.117（p＜0.05）;在正常工况下,SGE与操纵员认知负荷的相关系数为0.476（p＜0.05）,GTE与认知负荷的相关系数为0.552（p＜0.05）;在事故工况下,SGE与认知负荷的相关系数为0.746（p＜0.05）,GTE与认知负荷的相关系数为0.738（p＜0.05）。这一结果表明注视熵与认知负荷显著正相关,注视熵可以作为认知负荷测量的有效指标。研究第二部分在第一部分结论的基础上,利用注视时长、SGE、GTE和单位时间内注视点的个数四项眼动指标建立认知负荷水平量化模型,根据眼动数据对模型进行回归计算,计算出两种工况下操纵员认知负荷的计算公式,并对其进行误差验证,发现两种工况下误差分别为0.29和0.25,误差较小,模型准确度较高。本研究对注视熵进行了验证,并基于注视熵等四项眼动指标提出一种全新的认知负荷量化模型,说明了注视熵测量认知负荷水平的可行性和准确性。本研究能够有效提高HRA数据的客观性,从而提高核电厂安全分析水平。
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