核动力装置是技术密集、结构复杂、造价昂贵的工程系统,而且具有放射性释放的潜在危险,一旦发生事故,其损失和影响将十分严重。国内外工程实践表明,人因失误是引发核事件和核事故的主要原因,操纵员的误判断和误操作都有可能导致严重的后果。本文分析了运行支持系统的国内外研究现状,对状态监测、故障诊断、计算机化操作规程及人机界面设计等运行支持关键技术进行了研究,采用实时专家系统为平台设计并开发了一种集成化的运行支持系统,包括状态监测、警报分析、故障诊断以及操作指导等功能单元,用以辅助操纵员进行状态监测、故障原因识别以及操作规划和操作实施等活动。本文的主要工作有:(1)根据核动力装置的运行特点,提出了运行支持系统的总体设计方案,为各个功能单元的开发提供指导。(2)在总结多层流模型的通用推理规则的基础上,在实时专家系统平台上开发了图形化的多层流模型建模工具,可以快速构建系统多层流模型,并生成警报分析和故障诊断专家知识库,使得专家知识库易于构建、修改和扩充。(3)以船用核动力装置为目标系统,通过功能分析建立了主冷却剂系统、压力安全系统、净化系统及余热排出系统的多层流模型,完成了上述系统的故障模式及影响分析,构建了警报分析及故障诊断专家知识库,完成了智能报警单元和故障诊断单元的设计开发。论文通过典型故障及通用故障对智能报警单元和故障诊断单元进行了功能验证,结果表明故障诊断单元能够快速准确地诊断出故障原因,智能报警单元能够识别根原因警报,并可以对诊断和分析结果给出合理的解释。(4)设计开发了运行指导单元,根据核动力装置的状态给操纵员提供合适的操作指导。(5)利用实时专家系统设计开发了人机界面,实现了信息的有效组织和合理显示,可以辅助操纵员快速了解核动力装置的运行状态,在事故工况下正确的进行故障原因识别,同时通过所设计的硬盘台监测单元可以及时发现操纵员的误操作,可有效防止人因失误。本文利用实时专家系统设计的运行支持系统集成了状态监测、警报分析、故障诊断及操作指导功能,可有效的为操纵员提供辅助支持,对减少操纵员的工作负担和精神压力、降低人因失误概率可以发挥重要作用。本文研究为运行支持系统的进一步工程化应用提供了参考。