CN105117116A - 获取执行操控任务的行为数据的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取执行操控任务的行为数据的系统和方法，该系统包括：第一采集系统，用于采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息；第二采集系统，用于采集工作人员执行操控任务的视频行为信息；上位机，包括数据存储系统和数据统计系统，其中，数据存储系统，与第一采集系统和第二采集系统连接，用于存储工作人员的生理特征信息及对应的视频行为信息；数据统计系统，与数据存储系统连接，用于获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据。通过本发明的上述系统，解决了现有技术中不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题，为获取海量人因数据并进行有效数据挖掘提供了有效的技术手段。

Description

获取执行操控任务的行为数据的系统和方法

技术领域

本发明涉及数控领域，具体而言，涉及一种获取执行操控任务的行为数据的系统和方法。

背景技术

数字化控制系统目前已经广泛地应用于核电、航空、石油化工等领域，人机交互的重要性也已日益受到普遍的关注。一方面，有效的人机交互能促进系统的可靠性和安全性；另一方面，人机交互又是引发人因失误的直接来源，一旦人机交互出现差错，则可能导致任务失效或者灾难性事故。

人机交互是人与机器之间的双向通信，以特定的符号和操作来实现，在数字化背景下，它具有操纵员角色转变、认知负荷大、硬控制向软控制转变、人机界面更加丰富等特点，所以人误的可能性越来越高，若能采集到控制室班组人员的操作行为数据，则能对操作行为数据进行有效挖掘，进而分析人为因素对现代工业化数控系统的影响，就能有效的预防人误导致的系统失效和灾难。

针对现有技术中不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种获取执行操控任务的行为数据的系统和方法，以解决不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种获取执行操控任务的行为数据的系统该系统包括：

第一采集系统，用于采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息；

第二采集系统，用于采集工作人员执行操控任务的视频行为信息；

上位机，包括数据存储系统和数据统计系统，

其中，数据存储系统，与第一采集系统和第二采集系统连接，用于存储工作人员的生理特征信息及对应的视频行为信息；

数据统计系统，与数据存储系统连接，用于获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据。

进一步地，第一采集系统包括：

传感器单元，用于采集工作人员的原始生理特征信号，并将原始生理特征信号转换为电信号；

模拟信号处理单元，与传感器组连接，用于对电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；

模数转换单元，与模拟信号处理单元连接，用于将处理后的电信号转换为数字信号；

数字信号处理单元，与模数转换单元连接，用于将数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储生理特征信息。

进一步地，传感器单元包括：

眼动信号传感器，用于采集工作人员的眼动信号；

声音传感器，用于采集工作人员的声音信号；

脑电波传感器，用于采集工作人员的脑波信号；

心跳传感器，用于采集工作人员的心跳信号；

体温传感器，用于采集工作人员的体温信号；

无线发射单元，与眼动信号传感器、声音传感器、脑电波传感器、心跳传感器以及体温传感器连接，用于将眼动信号、声音信号、脑波信号、心跳信号以及体温信号发送至模拟信号处理单元，

其中，原始生理特征信号包括：眼动信号、声音信号、脑波信号、心跳信号以及体温信号。

进一步地，模拟信号处理单元包括：

无线接收单元，与无线发射单元通过无线网络连接，用于接收原始生理特征信号；

第一信号处理子单元，与无线接收单元连接，

其中，第一信号处理子单元包括滤波器和放大器，滤波器与无线接收单元连接，用于对原始生理特征信号进行滤波处理得到滤波信号；放大器与滤波器连接，用于对滤波信号进行放大处理得到处理后的电信号。

进一步地，数字信号处理单元包括：

第一处理器，与模拟信号处理单元连接，用于将数字信号转换为预定格式的生理特征信息；

内存，与第一处理器连接，用于存储预定格式的生理特征信息；

接口电路，与第一处理器连接，用于在第一处理器的控制信号的控制下连接上位机。

进一步地，数据存储系统包括：

第二处理器，与接口电路和第二采集系统连接，用于获取预定格式的生理特征信息和视频行为信息，并根据预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息建立人因数据库，以及将预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息保存至人因数据库中。

进一步地，数据统计系统包括：

第三处理器，与数据存储系统连接，用于获取人因数据库中存储的生理特征信息及视频行为信息所对应的工作人员在执行操控任务时的操作对象、对操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，并基于操作对象、操作次数以及操作时间生成数据分析报告，

其中，操作行为数据包括操作对象、操作次数以及操作时间。

根据本发明的另一方面，提供一种获取执行操控任务的行为数据的方法，包括：

采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，并采集工作人员执行操控任务的视频行为信息；

将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息；

获取预定格式的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据；

生成操作行为数据的分析报告。

进一步地，采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息包括：

采集工作人员的原始生理特征信号，并将原始生理特征信号转换为电信号；

对电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；

将处理后的电信号转换为数字信号，并将数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储生理特征信息。

进一步地，在将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息之后，方法还包括：根据预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息建立人因数据库，以及将预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息保存至人因数据库中；

获取预定格式的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据包括：

获取人因数据库中存储的生理特征信息及视频行为信息所对应的工作人员在执行操控任务时的操作对象、对操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，

其中，操作行为数据包括操作对象、操作次数以及操作时间。

采用本发明，利用第一采集系统、第二采集系统以及上位机构建获取执行操控任务的行为数据的系统，其中第一采集系统采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，第二采集系统采集工作人员执行操控任务的视频行为信息，将第一采集系统和第二采集系统采集到的数据传输至上位机的数据存储系统，以便上位机的数据统计系统对数据进行分析，并获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据。通过本发明的上述系统，解决了现有技术中不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题，为获取海量人因数据并进行有效数据挖掘提供了有效的技术手段。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的获取执行操控任务的行为数据的系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一个可选的数据平台的示意图；

图3是根据本发明实施例对一回路操纵员进行分析的结果的示意图；

图4是根据本发明实施例的操控室人员之间关系的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的获取执行操控任务的行为数据的方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种获取执行操控任务的行为数据的系统。

图1是根据本发明实施例的获取执行操控任务的行为数据的系统的示意图。如图1所示，该系统包括：第一采集系统20、第二采集系统40以及上位机60。

其中，第一采集系统用于采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息；第二采集系统用于采集工作人员执行操控任务的视频行为信息；上位机包括数据存储系统62和数据统计系统64，数据存储系统与第一采集系统和第二采集系统连接，用于存储工作人员的生理特征信息及对应的视频行为信息；数据统计系统与数据存储系统连接，用于获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据。

采用本发明，利用第一采集系统、第二采集系统以及上位机构建获取执行操控任务的行为数据的系统，其中第一采集系统采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，第二采集系统采集工作人员执行操控任务的视频行为信息，将第一采集系统和第二采集系统采集到的数据传输至上位机的数据存储系统，以便上位机的数据统计系统对数据进行分析，并获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据。通过本发明的上述系统，解决了现有技术中不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题，为获取海量人因数据并进行有效数据挖掘提供了有效的技术手段。

在本发明的上述实施例中，提出了一种新的数据平台，可以通过影像采集系统(第二采集系统)直接采集班组人员的工作行为记录，然后传送到工作站(上位机)进行储存、加工以及挖掘。

通过上述实施例的系统，能对数字化控制室操纵班组人员的行为与生理数据进行有效采集、储存以及处理挖掘，该系统可广泛应用于各类数字化工业控制系统，能够获取海量人因数据并进行有效挖掘，从而有效的解决了现有技术中人因数据采集困难、数据库匮乏、数据的采集与分析脱节的技术问题。

在上述实施例中，第一采集系统可以包括：传感器单元，用于采集工作人员的原始生理特征信号，并将原始生理特征信号转换为电信号；模拟信号处理单元，与传感器组连接，用于对电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；模数转换单元，与模拟信号处理单元连接，用于将处理后的电信号转换为数字信号；数字信号处理单元，与模数转换单元连接，用于将数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储生理特征信息。

具体地，采用传感器组(第一采集系统)的传感器单元采集数控操作室的班组人员的生理特征并将原始生理特征信号转换为电信号，并通过模拟信号处理单元对电信号进行滤波和放大处理，然后通过模数转换装置将处理后的模拟信号转换成数字信号，并通过数字信号处理单元进行处理，最后将处理后的有效数据储存在工作站(上位机)中，以便进一步地进行处理与挖掘。

通过上述实施例，可以将工作人员的原始生理特征信号(模拟信号)进行处理并转换为电脑能够识别的数字信号，以便进一步地进行数据分析和挖掘。

在上述实施例中，传感器单元可以包括：眼动信号传感器，用于采集工作人员的眼动信号；声音传感器，用于采集工作人员的声音信号；脑电波传感器，用于采集工作人员的脑波信号；心跳传感器，用于采集工作人员的心跳信号；体温传感器，用于采集工作人员的体温信号；无线发射单元，与眼动信号传感器、声音传感器、脑电波传感器、心跳传感器以及体温传感器连接，用于将眼动信号、声音信号、脑波信号、心跳信号以及体温信号发送至模拟信号处理单元，其中，原始生理特征信号包括：眼动信号、声音信号、脑波信号、心跳信号以及体温信号。

具体地，由于眼动信息可以反映工作人员的视觉信息的选择模式，对于揭示基于认知加工的心理机制具有重要意义，而声音、脑波、心跳以及体温信息均为工作人员的基本生理特征信息，所以需要采集上述生理特征信息。采集方法是利用传感器采集对应的生理特征信息并将这些特征信息转换成电信号，以便于后期的储存与处理。同时，考虑到控制室的环境存在诸多不稳定性因素，传感器单元采集到的生理特征信号可以利用无线发射单元传送到模拟信号处理单元。

需要进一步说明的是，传感器单元包含但不限于眼动信号传感器、声音传感器、脑电波传感器、心跳传感器以及体温传感器；无线发射单元的通讯协议采用IEEE802.11标准。

通过上述实施例，可以利用传感器单元采集到工作人员的原始生理特征信息，并通过无线发射单元传输至模拟信号处理单元，以便进一步地的对数据进行处理和分析。由于数据传输采用先进的无线通信技术，提高了传感器系统的可移动性，降低了系统的冗余度。

在上述实施例中，模拟信号处理单元可以包括：无线接收单元，与无线发射单元通过无线网络连接，用于接收原始生理特征信号；第一信号处理子单元，与无线接收单元连接，其中，第一信号处理子单元包括滤波器和放大器，滤波器与无线接收单元连接，用于对原始生理特征信号进行滤波处理得到滤波信号；放大器与滤波器连接，用于对滤波信号进行放大处理得到处理后的电信号。

具体地，无线接收单元接收传感器单元采集到的原始生理特征信号，由于原始生理特征信号掺入了电子与环境噪声，所以需要通过滤波器对原始生理特征信号进行滤波处理以消除噪声，然后通过放大器对微弱的信号进行放大处理。

通过上述实施例，可以消除电子与环境噪声对采集到的生理特征信号的影响，同时将一些比较微弱的生理特征信号进行放大处理也有利于进一步地的数据处理和挖掘。

根据本发明的上述实施例，数字信号处理单元可以包括：第一处理器，与模拟信号处理单元连接，用于将数字信号转换为预定格式的生理特征信息；内存，与第一处理器连接，用于存储预定格式的生理特征信息；接口电路，与第一处理器连接，用于在第一处理器的控制信号的控制下连接上位机。

由于使用模拟信号时不方便对其进行处理和存储，所以需要将模拟信号进行模数转换，转换成数字信号。模拟信号处理单元会将接收到电信号(模拟信号)进行滤波处理，然后将其转换为数字信号，再传输至数字信号处理单元，然后数字信号处理单元的第一处理器将数字信号转换为预定格式的生理特征信息。上述数字信号处理单元可以包括中央处理器(第一处理器)、内存与接口电路。其中，中央处理器负责信号的处理与控制，内存用于数据与指令的暂时储存，接口电路用于连接中央处理器和工作站(上位机)。

通过上述实施例，可以将模拟信号处理单元传输过来的生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息，这样方便对生理特征信息的存储和进一步的处理，如数据挖掘等。

在上述实施例中，数据存储系统可以包括：第二处理器，与接口电路和第二采集系统连接，用于获取预定格式的生理特征信息和视频行为信息，并根据预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息建立人因数据库，以及将预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息保存至人因数据库中。

通过上述实施例，将采集、加工后的人因数据(预定格式的生理特征信息和视频行为信息)储存至电脑(人因数据库)中，进行电子化存档。这样的存储方式可以提高存储效率和查询效率。

需要进一步说明的是，人因数据库可以包括系统管理模块、班组人员生理数据模块与班组人员行为数据模块，建立完数据库之后可以基于VC++6.0建立数据分析与挖掘平台，对数据进行进一步地处理。

根据本发明的上述实施例，数据统计系统可以包括：第三处理器，与数据存储系统连接，用于获取人因数据库中存储的生理特征信息及视频行为信息所对应的工作人员在执行操控任务时的操作对象、对操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，并基于操作对象、操作次数以及操作时间生成数据分析报告，其中，操作行为数据包括操作对象、操作次数以及操作时间。

通过上述实施例，可以将数据的采集、储存、处理与挖掘集成为一个平台，便于对数字化工业系统控制室的操纵班组人员工作状态下的生理与行为数据的采集与分析。由于人因数据库的数据实时更新，能够将现场数据第一时间用于分析，如基于工作人员在执行操控任务时的操作对象、对操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，并基于操作对象、操作次数以及操作时间生成数据分析报告。

进一步地，获取执行操控任务的行为数据的方法还可以包括：采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，并采集工作人员执行操控任务的视频行为信息；将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息；获取预定格式的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据；生成操作行为数据的分析报告。

通过上述实施例，可以通过对采集到的工作人员的生理特征信息和执行操控任务的视频行为信息进行分析并生成分析报告，从而可以根据分析报告确定控制室的人因问题。

进一步地，采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息可以包括：采集工作人员的原始生理特征信号，并将原始生理特征信号转换为电信号；对电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；将处理后的电信号转换为数字信号，并将数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储生理特征信息。

通过上述实施例，可以采集到执行操控任务的工作人员的生理特征信息，并将该特征信息做进一步的处理之后存储在数据库中，以便进一步的分析，关于对工作人员的生理特征信息和执行操控任务的视频行为信息的分析将在下面实施例中详述。

根据本发明的上述实施例，在将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息之后，获取执行操控任务的行为数据的方法还可以包括：根据预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息建立人因数据库，以及将预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息保存至人因数据库中；获取预定格式的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据包括：获取人因数据库中存储的生理特征信息及视频行为信息所对应的工作人员在执行操控任务时的操作对象、对操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，其中，操作行为数据包括操作对象、操作次数以及操作时间。

具体地，操作对象可以为屏幕、鼠标等电子产品，操作次数可以为查看屏幕的次数、点击鼠标的次数；操作时间可以为查看屏幕的时间、点击鼠标的时间，本发明对具体的操作对象不做限制。

下面结合图2和图3详述上述实施例。

图2示出了数据平台的结构图。该数据平台包括第一采集系统20(传感系统)、第二采集系统40(影像采集系统)、模拟信号处理单元10、模数转换单元30、数字信号处理单元50以及上位机60(工作站)。传感系统采集被试人员(工作人员)的生理特征信息，将其转换成电信号，利用模拟信号处理单元对其进行处理，处理后的信号通过模数转换单元转换后进入数字信号处理单元，最后进入工作站进行储存和处理；影像采集系统对被试人员的工作行为信息(视频行为信息)进行采集，然后直接传送到工作站，经过行为分析软件提取所需的人因数据，然后把有效数据进行储存和挖掘，如图3所示，在经过数据存储系统和数据统计系统处理后，可以得到操作员的执行操作的时间和次数、与值长交流的时间和次数、与协调员交换的时间和次数、电话交流时间和次数以及其他的操作行为数据。

本实施例涉及到的大型数字化控制系统可以是数字化核电厂主控室。如对主控室班组人员的工作行为数据进行采集与挖掘，需要将核电厂主控室班组人员的相关操纵行为通过影像采集系统进行采集处理之后传送到工作站，然后利用基于VC++6.0平台的行为分析软件对该影像数据进行分析、处理和挖掘，在本发明实施例中可以得到按照预定的格式存储的数据，其中，预定的格式包括如下所述的数据库行为属性。

数字化核电厂主控室概况：对于数字化控制系统(DCS，DigitalControlSystem)与状态导向规程(SOP，StateOrientedProcedure)的核电厂，事故后主控室中基本人员配置情况为：值长1名，协调员1名，一回路操纵员(RO1)1名，二回路操纵员(RO2)1名。对于班组中不同人员的行为，主要分为值长事故前的画面导航、监视、交流、规程执行，事故后的系统状态察觉、规程执行监护、系统状态监视；协调员事故前的交班、画面导航、操作、监视、交流、规程，事故后的系统状态察觉、规程执行、主要任务操作监护、系统状态监视；操作员事故前的交班、画面导航、操作、监视(察觉)、交流、规程，事故后的系统状态察觉、规程执行、二类任务管理、主要任务操作。

对主控室人员连续3个小时的操控相关行为影像进行采集，传送到工作站进行储存，建立相应的数据库系统，数据库行为属性设置如下：

(1)培训基本信息表属性定义

日期：录像拍摄日期/事故演练日期。

操作员：执行培训操作的操作员。

操作员信息：操作员个人基本信息。

任务目标：培训开始交接班时，安排的初始背景任务。

演练事故：培训中模拟演练的具体事故。

基本情况描述：对操作员进行行为观察后进行的基本描述。

(2)录像基本信息表属性定义

日期：录像拍摄日期/事故演练日期。

录像段名：拍摄的录像所保存的文件名。

录像段时长：对应录像段名的时间长度。

(3)行为记录表属性定义

节点：事故演练中执行规程前与执行规程后的节点划分。

日期：录像拍摄日期/事故演练日期。

录像段：拍摄的录像所保存的文件名。

时间：录像中的时间。

当前画面：指此前一直呈现在屏幕上的画面。

访问目标：指通过某种打开方式需要进入的新画面。

操作次数：在当前屏幕上对操作行为中连续计鼠标点击次数，且假设设备微调等鼠标焦点不移动的连续点击算作1次。

拖动窗口：在打开的画面中，因为位置不好，而需要进行的拖动操作。

操作失误：对观察到的失误，或主观认为可能是失误而有必要进一步研究的情况。

其他失误说明：对观察到的操作失误，进行说明或描述。

描述性说明：对录像、事故进程及主要任务操作行为对象等进行简要描述。

操作屏幕：由于出现事故较严重导致操作员压力大，为使行为较规范、简洁，操作员会很好的管理DCS控制台中的六个操作屏幕，将屏幕按固有的形式设定。

主任务操作行为包括：

a.屏幕设置：伴随打开方式中“屏幕设置后链接打开”而进行的操作。

b.画面链接：通过几次链接操作才能到达访问目标画面的几次连续操作。

c.状态监视：对系统状态和自动动作的确认。

d.查看报警：查看报警信息，然后关闭窗口。

e.确认报警：通过多次连续点击确认报警。

f.设备开闭或启停：阀门、加热器等处于两种或三种状态时对其进行的离散操作。

g.设备连续调节：泵或阀门等流量控制设备的连续状态调节。

h.定值调节：为达到或者实现预先设定的阈值或定值而进行的调节操作。

i.功率调节：功率窗口上进行的开关、功率、控制棒等一系列连续调节操作，属于定值调节一种，由于操作较多而单独列出。

j.规程标记：执行规程过程中的确认和打勾的行为。

k.其他/未知：录像中没拍到或者看不清楚以及一些其他不属于上述情况的特殊操作。

在完成数据库的建设之后，可以利用基于VC++6.0平台的专用分析软件对上述数据库数据进行分析。对屏幕管理、操作员RO1操作情况进行分析的方法如下：

(1)屏幕管理分析

使用标准数据库查询语句，如“select操作屏幕,count(操作屏幕)as次数fromdcsgroupby操作屏幕”、“select操作屏幕,count(操作屏幕)as次数fromdcswhere节点＝'事故前'groupby操作屏幕”、“select操作屏幕,count(操作屏幕)as次数fromdcswhere节点＝'事故后'groupby操作屏幕”等方式即可对数据进行统计，结果如表1所示。上述查询语句中的操作屏幕即表1中的全部操作屏幕，次数即表1中的次数，事故前即表1中事故前操作屏幕，事故后即事故后操作屏幕。

表1:

全部操作屏幕	次数	事故前操作屏幕	次数	事故后操作屏幕	次数
						左五-左三	1	左五-左三	1	左五-左一	1
左五-左一	1	左三-左四	1	左三-左四	1
						左三-左四	2	左三-左二	1	左二-左三	2
左三-左二	3	左四-左三	2	左三-左二	2
						左三-左五	6	左一	2	左二	3
左三-左一	6	左四-左五	4	左三-左五	6
						左四-左六	15	左二-左四	17	左三-左一	6
左二-左四	17	左二	37	左四-左六	15

左一	18	左二-左三	40	左一	16
						左五-左六	27	左三	74	左五-左六	27
左四-左三	29	左六	297	左四-左三	27
						左二	40	左四	312	左四-左五	59
左二-左三	42	左五	573	左三	88
						左四-左五	63			左四	298
左三	162			左五	408
						左四	610			左六	474
左六	771
						左五	981

需要进一步说明的是表1中，操作屏幕“左一”即为操作员最左边屏幕，依次至“左六”；“左五-左三”即为当前屏幕在“左五”通过设置后在“左三”打开需要的内容。可见，操作员对屏幕管理有基本规范要求，但实际操作中有时没有严格要求，在一定程度上会影响操作绩效，增加失误概率，因此，良好的屏幕管理是非常重要的。

(2)操作情况分析

对RO1操作员的操作行为进行了统计分析，如表2所示。表中含标记指所统计数据含规程标记的操作，表中不含标记指所统计数据不含规程标记的操作。从表2可以看出，由于对事故后处理系统操作不如正常运行时熟练、系统操作更加复杂等原因，失误率明显要高于事故前。在二类任务的操作中，大部分是对一个开关、阀门等对象进行连续的操作，实际中真正操作的对象数量并不多，但这恰好体现了二类任务操作在DCS系统中的重要性，由于二类任务的整体失误率较高，且随着操作方式的多样性，还会存在大量的潜在计划冲突且不能被发现，因此可以通过对这类任务的操作行为进行统计分析，并根据结果对操作人员的能力进行提升，以减少操控失误。

表2：

(3)操纵员RO行为分析

将操纵员的行为主要分为：执行操作、与值长交流、与协调员交流、与操作员RO2交流、电话交流及其它，对操作员RO(其中包括操作员RO1和操作员RO2)分析的结果如图4所示，由图4不难看出：操作员以坐在工作台上执行操作任务为主，在没有具体操作内容时，会巡盘或监视自己回路系统状态；在事故前各自回路系统故障需要检查设备或要了解现场状态，在事故后需要现场执行操作单时，操作员会与现场进行电话交流；操作员还会有较少的交班、记录、广播和找文件等其它行为，具体地，如图4所示，值长发起与协调员的交流的比例为13.69％、值长发起与外部电话交流的比例为8.73％、值长发起与操作员RO交流的比例为4.1％；协调员发起与值长的交流为12.29％、协调员发起与操作员RO的交流的比例为21.99％、协调员发起与外部电话交流的比例为6.09％；操作员RO1发起与值长的交流的比例为2.55％、操作员RO1发起与外部电话交流的比例为5.89％、操作员RO1发起与协调员的交流的比例为14.66％、操作员RO1发起与操作员RO2的交流的比例为1.17％；操作员RO2发起与值长的交流的比例为1.82％、操作员RO2发起与外部电话交流的比例为5.92％、操作员RO2发起与协调员的交流的比例为8.18％、操作员RO2发起与操作员RO1的交流的比例为0.88％。除此以外，该平台还能够对其他人员的行为、操纵班组的交流等情况进行统计分析，在此不一一列举。

通过上述实施例，可以对采集到的海量人因数据进行有效分析，根据得到的分析报告对工作人员易出错的环境进行着重培训，从而减低人为因素对现代工业化数控系统的影响。

本实施例中所提供的各个单元与方法实施例对应步骤所提供的使用方法相同、应用场景也可以相同。当然，需要注意的是，上述单元和系统涉及的方案可以不限于上述实施例中的内容和场景，且上述单元和系统可以运行在计算机终端或移动终端，可以通过软件或硬件实现。

如图5所示，本发明还提供了一种获取执行操控任务的行为数据的方法，如图5所示，该方法可以包括如下步骤：

步骤S501：采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，并采集工作人员执行操控任务的视频行为信息。

步骤S503：将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息。

步骤S505：获取预定格式的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据。

步骤S507：生成操作行为数据的分析报告。

采用本发明，采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息和采集工作人员执行操控任务的视频行为信息，将上述采集到的数据传输至上位机的数据存储系统，以便上位机的数据统计系统对数据进行分析，将上述数据转换为预定格式的生理特征信息，并获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据，生成报告。通过本发明的上述系统，解决了现有技术中不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题，为获取海量人因数据并进行有效数据挖掘提供了有效的技术手段。

在本发明的上述实施例中，提出了一种新的数据平台，可以通过影像采集系统(第二采集系统)直接采集班组人员的工作行为记录，然后传送到工作站(上位机)进行储存、加工以及挖掘。

通过上述实施例的系统，能对数字化控制室操纵班组人员的行为与生理数据进行有效采集、储存以及处理挖掘，该系统可广泛应用于各类数字化工业控制系统，能够获取海量人因数据并进行有效挖掘，从而有效的解决了现有技术中人因数据采集困难、数据库匮乏、数据的采集与分析脱节的技术问题。

通过本发明的上述实施例，采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息可以包括：采集工作人员的原始生理特征信号，并将原始生理特征信号转换为电信号；对电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；将处理后的电信号转换为数字信号，并将数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储生理特征信息。

根据本发明上述实施例，在将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息之后，方法还包括：根据预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息建立人因数据库，以及将预定格式的生理特征信息及对应的视频行为信息保存至人因数据库中。

上述的获取预定格式的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据可以包括：获取人因数据库中存储的生理特征信息及视频行为信息所对应的工作人员在执行操控任务时的操作对象、对操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，其中，操作行为数据包括操作对象、操作次数以及操作时间。

通过上述实施例，可以通过对采集到的工作人员的生理特征信息和执行操控任务的视频行为信息进行分析并生成分析报告，从而可以根据分析报告确定控制室的人因问题；采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，并将该特征信息做进一步的处理之后存储在数据库中，以便进一步的分析，关于对工作人员的生理特征信息和执行操控任务的视频行为信息的分析将在下面实施例中详述。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

采用本发明，采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息和采集工作人员执行操控任务的视频行为信息，将上述采集到的数据传输至上位机的数据存储系统，以便上位机的数据统计系统对数据进行分析，将上述数据转换为预定格式的生理特征信息，并获取工作人员的生理特征信息及视频行为信息所对应的操作行为数据，生成报告。通过本发明的上述系统，解决了现有技术中不能获取数字化控制室操纵人员的行为数据的问题，为获取海量人因数据并进行有效数据挖掘提供了有效的技术手段。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种获取执行操控任务的行为数据的系统，其特征在于，包括：

第一采集系统，用于采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息；

第二采集系统，用于采集所述工作人员执行所述操控任务的视频行为信息；

上位机，包括数据存储系统和数据统计系统，

其中，所述数据存储系统，与所述第一采集系统和所述第二采集系统连接，用于存储所述工作人员的生理特征信息及对应的所述视频行为信息；

所述数据统计系统，与所述数据存储系统连接，用于获取所述工作人员的生理特征信息及所述视频行为信息所对应的操作行为数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一采集系统包括：

传感器单元，用于采集所述工作人员的原始生理特征信号，并将所述原始生理特征信号转换为电信号；

模拟信号处理单元，与所述传感器组连接，用于对所述电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；

模数转换单元，与所述模拟信号处理单元连接，用于将所述处理后的电信号转换为数字信号；

数字信号处理单元，与所述模数转换单元连接，用于将所述数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储所述生理特征信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器单元包括：

眼动信号传感器，用于采集所述工作人员的眼动信号；

声音传感器，用于采集所述工作人员的声音信号；

脑电波传感器，用于采集所述工作人员的脑波信号；

心跳传感器，用于采集所述工作人员的心跳信号；

体温传感器，用于采集所述工作人员的体温信号；

无线发射单元，与所述眼动信号传感器、所述声音传感器、所述脑电波传感器、所述心跳传感器以及所述体温传感器连接，用于将所述眼动信号、所述声音信号、所述脑波信号、所述心跳信号以及所述体温信号发送至所述模拟信号处理单元，

其中，所述原始生理特征信号包括：所述眼动信号、所述声音信号、所述脑波信号、所述心跳信号以及所述体温信号。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述模拟信号处理单元包括：

无线接收单元，与所述无线发射单元通过无线网络连接，用于接收所述原始生理特征信号；

第一信号处理子单元，与所述无线接收单元连接，

其中，所述第一信号处理子单元包括滤波器和放大器，所述滤波器与所述无线接收单元连接，用于对所述原始生理特征信号进行滤波处理得到滤波信号；所述放大器与所述滤波器连接，用于对所述滤波信号进行放大处理得到所述处理后的电信号。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数字信号处理单元包括：

第一处理器，与所述模拟信号处理单元连接，用于将所述数字信号转换为预定格式的生理特征信息；

内存，与所述第一处理器连接，用于存储所述预定格式的生理特征信息；

接口电路，与所述第一处理器连接，用于在所述第一处理器的控制信号的控制下连接所述上位机。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据存储系统包括：

第二处理器，与所述接口电路和所述第二采集系统连接，用于获取所述预定格式的生理特征信息和所述视频行为信息，并根据所述预定格式的生理特征信息及对应的所述视频行为信息建立人因数据库，以及将所述预定格式的生理特征信息及对应的所述视频行为信息保存至所述人因数据库中。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据统计系统包括：

第三处理器，与所述数据存储系统连接，用于获取所述人因数据库中存储的生理特征信息及所述视频行为信息所对应的所述工作人员在执行所述操控任务时的操作对象、对所述操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，并基于所述操作对象、所述操作次数以及所述操作时间生成数据分析报告，

其中，所述操作行为数据包括所述操作对象、所述操作次数以及所述操作时间。

8.一种获取执行操控任务的行为数据的方法，其特征在于，包括：

采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息，并采集所述工作人员执行所述操控任务的视频行为信息；

将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息；

获取所述预定格式的生理特征信息及所述视频行为信息所对应的操作行为数据；

生成所述操作行为数据的分析报告。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，采集执行操控任务的工作人员的生理特征信息包括：

采集所述工作人员的原始生理特征信号，并将所述原始生理特征信号转换为电信号；

对所述电信号进行滤波和放大处理，得到处理后的电信号；

将所述处理后的电信号转换为数字信号，并将所述数字信号转换为预定格式的生理特征信息，并存储所述生理特征信息。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

在将生理特征信息转换为预定格式的生理特征信息之后，所述方法还包括：根据所述预定格式的生理特征信息及对应的所述视频行为信息建立人因数据库，以及将所述预定格式的生理特征信息及对应的所述视频行为信息保存至所述人因数据库中；

获取所述预定格式的生理特征信息及所述视频行为信息所对应的操作行为数据包括：

获取所述人因数据库中存储的生理特征信息及所述视频行为信息所对应的所述工作人员在执行所述操控任务时的操作对象、对所述操作对象执行操控的操作次数以及执行每次操控时的操作时间，

其中，所述操作行为数据包括所述操作对象、所述操作次数以及所述操作时间。