CN102393834A - 一种核电站数字化人机界面的测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站数字化人机界面的测试方法和系统，其中方法包括以下步骤：将待进行测试的数字化人机界面设计数据导入测试系统；根据待测试的数字化人机界面设定测试进程；执行测试进程，记录测试过程中操纵员的操作数据和操纵员的生理数据；对记录的操作数据和生理数据进行数据统计处理，并根据处理结果对数字化人机界面设计数据进行改进。本发明通过对数字化人机界面设计的测试可以为数字化人机界面设计提供精确性较高的定性测试结果，根据对测试过程中记录的操纵员操作数据的处理结果可以改进数字化人机界面设计功能的可用性，根据对记录的操纵员的生理数据的处理结果可以改进数字化人机界面设计的合理性。

Description

一种核电站数字化人机界面的测试方法和系统

技术领域

本发明涉及核电站数字化测试领域，尤其涉及一种核电站数字化人机界面的测试方法和系统。

背景技术

与常规模拟技术相比，核电站数字化仪控技术发展迅速，具有功能灵活、强大的特点，数字化仪控技术在核电站的应用是大势所趋。先进控制室是基于数字技术、以视频显示器为主要人机交互手段的控制室。控制室中数字化人机界面只有设计得当，才能有效的发挥优势；如果设计不合理，会对操纵员的效能带来负面影响，产生人因失误，降低人员可靠性，甚至影响核电站的安全运行。因此在数字化人机界面设计过程中，需要对人机界面进行有效的测试和验证。

在数字化人机界面的测试验证方面，目前还没有形成完整、可靠的方法和手段。对于人机界面的测试验证大多停留在设计初期对设计文件的静态检查和产品验收时的动态功能测试。

静态检查是一种书面评价方法，它与其它方法的不同在于不需要进行实际使用情况观察，而主要针对设计文件使用人因核查表、追溯评价表、任务分析表、逻辑树等工具进行静态的评价和审查。静态检查的优点在于适用性、易用性、灵敏性和表面有效性较高，使用成本低，所需要的设备少，其缺点在于精确性低，不能给出定性的分析结果。

产品验收时的动态功能测试目标在于测试人机界面是否能够满足其功能需求，无法对人机界面设计的合理性进行测试验证。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有数字化人机界面的测试验证精确性不高，不能给出定性的测试结果，或者无法对人机界面设计的合理性进行测试验证的缺陷，提供一种可以给出精确性较高的定性测试结果，且能够进行人机界面设计合理性的测试的核电站数字化人机界面的测试方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种核电站数字化人机界面的测试方法，包括以下步骤：

S1、将待进行测试的数字化人机界面设计数据导入测试系统；

S2、根据待测试的数字化人机界面设定测试进程；

S3、执行所述测试进程，记录测试过程中操纵员的操作数据和操纵员的生理数据；

S4、对记录的所述操作数据和所述生理数据进行数据统计处理，并根据处理结果改进所述数字化人机界面设计数据。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试方法中，步骤S1具体包括：

S11、将所述待进行测试的数字化人机界面设计数据进行组态；

S12、对组态后的数字化人机界面进行功能调试；

S13、若调试过程中发生错误则返回组态过程进行修改，直到通过功能调试。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试方法中，所述测试进程至少包括集成系统设计测试、报警设计测试、在单一信息显示通道失效情况下的时间依赖性动态测试、同义词使用效果测试以及操纵员任务绩效测试。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试方法中，步骤S3中通过测试系统的附属设备定期记录测试过程中所述操作数据和所述生理数据。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试方法中，所述生理数据至少包括操纵员的眨眼频率、眼睑张开程度、眼球轨迹、心律和脑电波图。本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种核电站数字化人机界面的测试系统，包括：

动态测试平台，用于导入待进行测试的数字化人机界面设计数据，并执行针对待测试的数字化人机界面设定测试进程，记录测试过程中操纵员的操作数据；

附属设备，用于记录测试过程中操纵员的生理数据；

数据处理单元，用于对记录的所述操作数据和所述生理数据进行数据处理，以根据处理结果改进所述数字化人机界面设计数据。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试系统中，所述动态测试平台还用于导入待进行测试的数字化人机界面设计数据，并对组态后的数字化人机界面进行功能调试，以便在调试过程中发生错误则返回组态过程进行修改，直到通过功能调试。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试系统中，所述动态测试平台还用于模拟实现核电站的各种运行工况、事故工况以及主控室的完整控制功能。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试系统中，所述测试进程至少包括集成系统设计测试、报警设计测试、在单一信息显示通道失效情况下的时间依赖性动态测试、同义词使用效果测试以及操纵员任务绩效测试。

本发明所述的核电站数字化人机界面的测试系统中，所述附属设备至少包括眼动仪、心率仪、脑电波检测仪和声像设备。

本发明产生的有益效果是：本发明将待进行测试的数字化人机界面设计数据导入测试系统；并执行根据待测试的数字化人机界面设定的测试进程；在测试过程中记录操纵员的操作数据和操纵员的生理数据；最后对记录的操作数据和生理数据进行数据统计处理，并根据处理结果对数字化人机界面设计数据进行改进。通过测试可以为数字化人机界面设计提供精确性较高的定性测试结果，通过对测试过程中记录的操纵员操作数据的处理结果可以改进数字化人机界面设计功能的可用性，通过对记录的操纵员生理数据的处理结果可以改进数字化人机界面设计的合理性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例核电站数字化人机界面的测试方法的流程图；

图2是本发明实施例核电站数字化人机界面的测试系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例核电站数字化人机界面的测试方法主要用于实现对人机界面的设计所进行的模拟实际操作的人因工程测试和检验，以保证其设计的合理性、功能的可用性和对任务的良好支持性。该方法具体包括以下步骤：

S1、将待进行测试的数字化人机界面设计数据导入测试系统；在导入设计数据之前还需要对设计数据和相关资料进行收集，包括待测试对象的设计原则，对待测试对象的描述，相关图表(如逻辑图、模拟图和布置图等)，使用编码的说明，规程(事故规程和正常操作规程等)，还包括设计人员的评价以及对待测试对象相关标准法规要求的分析结果，用于测试过程的材料(如调查问卷、评价表和检查清单)等。

S2、根据待测试的数字化人机界面设定测试进程；在设定计划的同时还需要确定参与测试的操纵员和其他人员。为了完成测试工作任务，参与测试的人员应包括各个相关专业的人员。根据测试目的设计测试进程，包括选取事故规程。

S3、通过测试系统执行测试进程，以在测试过程中根据测试进程完成预先设计的相应事故规程和记录测试过程中操纵员的操作数据和操纵员的生理数据；由操纵员在动态测试平台上进行模拟测试操作，通过场景的设置和设备的逼真模拟，可以使得测试过程尽可能的接近真实。

S4、通过测试系统的动态测试平台完成操纵员的操作数据记录，通过测试系统的附属设备如眼动仪、心率仪、脑电波检测仪和声像设备等对操纵员的生理数据定期进行记录，包括操纵员的眨眼频率、眼睑张开程度、眼球轨迹、心律和脑电波图，以及通过声像设备可以监视操纵运行人员的相互作用，可以收集到的很多操纵员行为的详细信息。通过数据统计分析系统对所记录的数据进行数据统计分析处理，并根据处理结果对数字化人机界面设计数据进行改进，以完善设计的合理性和功能的可用性。生理数据的记录和处理是完善设计合理性的重要依据。如根据在某段测试进程统计的眼睑张开程度数据，计算眼睑张开的平均值，若该平均值超过预先设置的数值，就需要对该进程段的界面设计进行相应的修改。

进一步地，步骤S1具体包括：

S11、将待进行测试的数字化人机界面设计数据进行组态；

S12、对组态后的数字化人机界面进行功能调试；

S13、若调试过程中发生错误则返回组态过程进行修改，直到通过功能调试，以保证待测试的数字化人机界面设计数据功能的可用性。

进一步地，测试进程包括集成系统设计(即软件、硬件和人员行为)测试、报警设计测试、在单一信息显示通道失效情况下的时间依赖性动态测试和同义词使用效果测试(如在系统中使用“UP”比“RAISE”更为合适)，另外还可以进行与经验反馈、功能分析与分配、任务分析、人员可靠性分析和MMI设计相关的人员任务绩效测试。

如图2所示，核电站数字化人机界面的测试系统主要根据测试内容和测试目的的不同，采用不同的测试方法，设定符合要求的测试场景，由操纵员在动态测试平台上进行模拟测试操作。通过场景的设置和设备的逼真模拟，可以使得测试过程尽可能的接近真实。本发明实施例的测试系统主要包括动态测试平台10、附属设备20和数据处理单元30，其中，

动态测试平台10，用于导入待进行测试的数字化人机界面设计数据，并执行针对待测试的数字化人机界面设定测试进程，可以完整地记录操纵员的全部操作数据；动态测试平台是在设计早期对数字化人机界面设计方案、成果进行人因工程审查，任务支持测试验证以及人员绩效分析和评估的工具。它能够模拟实现核电厂的各种运行工况和事故工况以及主控室的完整控制功能。

进一步地，动态测试平台10导入待进行测试的数字化人机界面设计数据的具体过程为导入待进行测试的数字化人机界面设计数据，并对组态后的数字化界面进行功能调试，以便在调试过程中发生错误则返回组态过程进行修改，直到通过功能调试。

进一步地，测试进程具体包括集成系统设计测试、报警设计测试、在单一信息显示通道失效情况下的时间依赖性动态测试、同义词使用效果测试以及人员任务绩效测试。

附属设备20，用于记录测试过程中操纵员的生理数据；在本发明实施例中，附属设备20包括眼动仪21、心率仪22、脑电波检测仪23和声像设备24等。

眼动仪21是用来了解操纵员认知过程，分析操纵员认知负荷的工具，可以记录操纵员在处理视觉信息时的眼动轨迹特征。眼动仪21主要用于测量评估以下项目包括精确的人员绩效测试，与认知模式相关的人员状态认知水平测试以及通过测定眨眼频率、眼睑开张程度和眼球轨迹测试人员工作负荷。

心率仪21和脑电波检测仪22主要用于动态监测操纵员在执行测试过程中的心理和生理指标，如心率和脑电波图等。

声像设备24可以监视操纵运行人员的相互作用，记录操纵员的操作动作和语言交流，可以收集到的很多操纵员行为的详细信息。声像设备24主要用于测量评估包括观察操纵员的行为(没有定义的操作行为、人体测量行为、口头交流等)和观察操纵员之间的相互协作。

在以上附属设备的帮助下，测试过程相关的全部数据得以全方位立体式的记录，这为后续数据处理单元30的全面数据分析奠定了基础。

数据处理单元30，用于对记录的操作数据和生理数据进行数据处理，以根据处理结果对数字化人机界面设计数据进行改进。如根据在某段测试进程统计的眼睑张开程度数据，计算眼睑张开的平均值，若该平均值超过预先设置的数值，就需要对该进程段的界面设计进行相应的修改。

动态测试平台10、眼动仪21、心率仪22、脑电波检测仪23、声像设备24和数据处理单元30的使用时间如下表所示：

由于参与测试的人员很可能会有一些主观想法不能通过测量方式体现出来，因此需要准备其他方式，如问卷的形式在测试后进行补充。

最后根据数据处理单元30自动生成的处理数据，结合参加测试人员的主观感受评价进行综合分析，依据分析结果对比测试计划中制定的评价标准进行综合评价，编制测试报告，并根据测试报告对经测试的数字化人机界面设计进行改进。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站数字化人机界面的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待进行测试的数字化人机界面设计数据导入测试系统；

S2、根据待测试的数字化人机界面设定测试进程；

S3、执行所述测试进程，记录测试过程中操纵员的操作数据和操纵员的生理数据；

S4、对记录的所述操作数据和所述生理数据进行数据统计处理，并根据处理结果改进所述数字化人机界面设计数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

S11、将所述待进行测试的数字化人机界面设计数据进行组态；

S12、对组态后的数字化人机界面进行功能调试；

S13、若调试过程中发生错误则返回组态过程进行修改，直到通过功能调试。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测试进程至少包括集成系统设计测试、报警设计测试、在单一信息显示通道失效情况下的时间依赖性动态测试、同义词使用效果测试以及操纵员任务绩效测试。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3中通过测试系统的附属设备定期记录测试过程中操纵员的操作数据和操纵员的生理数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生理数据至少包括操纵员的眨眼频率、眼睑张开程度、眼球轨迹、心律和脑电波图。

6.一种核电站数字化人机界面的测试系统，其特征在于，包括：

动态测试平台，用于导入待进行测试的数字化人机界面设计数据，并执行针对待测试的数字化人机界面设定测试进程，记录测试过程中操纵员的操作数据；

附属设备，用于记录测试过程中操纵员的生理数据；

数据处理单元，用于对记录的所述操作数据和所述生理数据进行数据处理，以根据处理结果改进所述数字化人机界面设计数据。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述动态测试平台还用于导入待进行测试的数字化人机界面设计数据，并对组态后的数字化人机界面进行功能调试，以便在调试过程中发生错误则返回组态过程进行修改，直到通过功能调试。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述动态测试平台还用于模拟实现核电站的各种运行工况、事故工况以及主控室的完整控制功能。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述测试进程至少包括集成系统设计测试、报警设计测试、在单一信息显示通道失效情况下的时间依赖性动态测试、同义词使用效果测试以及操纵员任务绩效测试。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述附属设备至少包括眼动仪、心率仪、脑电波检测仪和声像设备。

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