核电站数字化主控室人因数据库的构建方法与流程

本发明涉及数据库技术领域，尤其指一种核电站数字化主控室人因数据库的构建方法。

背景技术：

随着信息技术的不断发展，核电站主控室逐步被数字化系统取代。引入数字化系统后，数字化系统的使用给核电站主控室操作员带来不小的挑战，因为在数字化系统下操纵员的认知、监视、判断、执行等一系列行为过程已发生根本变化，数字化系统的使用始终不能离开人，操纵员在操作过程有其诸多不确定性，容易发生人因事故，例如：在系统失效中，60﹪-90﹪归于人误动作；在1995年美国统计中，大约70％-90％事件与人有关；在我国核电事故中大约有70％与人自身因素相关；1979年三里岛核电站事故、1986年切尔诺贝利核电站事故、1999年日本茨城县东海村的jco核原料加工厂临界事故、美国火星气象卫星坠毁及美军核潜艇“格林维尔”号撞沉日本渔船“爱媛”号事件等等这些事故的产生均由人因引起。

在这样的背景下，核电站数字化主控室人因可靠性的研究开始发展，主要涉及了人因可靠性分析与预防、影响因子构建、失误机理研究、情景意识等方面。在某种程度上来讲，人因可靠性的发展离不开人因数据库的支持，然而，国内对人因数据库的研究少之又少，其中，以张力教授的研究为代表，他对大亚湾核电站人因数据管理系统的结构进行了研究，提出了人因数据的功能、人因可靠性分析所需要的数据、数据采集原则、数据库结构模型、数据结构设计及计算功能，但由于某些原因，后续这方面的发展较慢。总体来讲，整个核电站数字化主控室人因数据库的研究并不完善，它在一定程度上阻碍了核电站数字化主控室人因可靠性的发展，界内很需要构建一种能为核电站数字化主控室人因可靠性的分析提供更完善、更准确的数据的人因数据库。

技术实现要素：

本发明提供的核电站数字化主控室人因数据库的构建方法，能解决传统的人因数据库为核电站数字化主控室人因可靠性的分析提供的数据不够完善和准确的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核电站数字化主控室人因数据库的构建方法，包括：

步骤一、确定核电站数字化主控室人因事故的数据源；

步骤二、对步骤一中得到的数据进行预处理；

步骤三、建立人因事故数据表和影响因子数据表；

步骤四、确定核电站数字化主控室人因分析中数据的调度方法。

进一步地，在前述步骤一中，确定的核电站数字化主控室人因事故的数据源包括核电站数字化主控室事故报告数据、模拟实验数据、专家判断数据，还包括通过文献查阅、现场观察、问卷调查得到的数据，以及根据研究对象体系静态或动态确定的影响因子的取值。

更进一步地，在前述步骤一中，所述核电站数字化主控室事故报告数据包括电厂数字化主控室内部的真实记录和其他电厂主控室或世界核管会发布的相关事故报告数据。

更进一步地，在前述步骤二中，对步骤一中得到的数据进行预处理时包括依次对人因事故数据进行过滤、转换、分类和装载。

更进一步地，在前述步骤二中，

对人因事故数据进行过滤时：将检测到的异常的、无效的、不相关的、冗余的、具有干扰性的人因数据过滤掉；

对人因事故数据进行转换时，包括：

①数据格式的变换，将数据转变成符合相应数据表结构的格式；②字段的编码，将形式多样的数据转变成与数据表相符合的表达方式；③计算值：计算通过动态函数模拟获得的人因数据的值，包括心理压力和紧张程度；④数据合并：将人因事故报告中分开的但在数据表中应为整体的数据合并起来；⑤关键字的构造：对人因事故报告或事故记录进行数据关键字的构造；⑥人因数据整合与合并：将相关的数据源合成一致的数据结构；

对人因事故数据进行分类时，进行数据关键字的识别、对比、分类，为人因事故数据正确导入相应类型的人因数据表提供保障。

更进一步地，在前述步骤三中，建立人因事故数据表时，

基于核电站数字化主控室，以人因事故报告及人因失误特征为基础，经调研、访谈、分析，结合数据库范式，数据模式函数依赖理论，建立了人因事故数据表，所述人因事故数据表包括x事故类型的人因事故表、x事故类型下子事件表、主事故表、x子事件特征描述表、x子事件过程描述表、x子事件原因表、子事件涉及人员编码表；

x事故类型的人因事故表：如下表1所示，数据项包括主事故类型码、子事故类型码、子事故名称、子事件特征描述、子事故特征描述码、事件结果、电厂名、事件过程描述码、子事件涉及人员编码、日期，所述主事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，所述子事故名称、子事件特征描述、子事故特征描述码、事件过程描述码、子事件涉及人员编码的字段约束均为非空；

表1x事故类型的人因事故表

x事故类型下子事件表：如下表2所示，数据项包括子事故类型码、子事故名称、主事故类型码，所述子事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，所述子事故名称、主事故类型码的字段约束均为非空；

表2x事故类型下子事件表

主事故表：如下表3所示，数据项包括主事故类型码、主事故名称，所述主事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，所述主事故名称的字段约束为非空；

表3主事故表

x子事件特征描述表：如下表4所示，数据项包括子事故特征描述码、所属主事件码、是否显性事件、事件注释、子事件的类型，所述子事故特征描述码作为主键，其字段约束为主键约束，所述所属主事件码的字段约束为非空；

表4x子事件特征描述表

x子事件过程描述表：如下表5所示，数据项包括子事故类型码、所属主事件码、事件过程描述、事故因果图、事件原因码，所述子事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，所述所属主事件码的字段约束为非空，所述事件原因码的字段约束为非空、唯一；

表5x子事件过程描述表

x子事件原因表：如下表6所示，数据项包括事件原因码、所属子事故类型码、所属主事件码、原因描述、影响因子分析、失误类型，所述事件原因码作为主键，其字段约束为主键约束，所述所属主事件码的字段约束为非空；

表6x子事件原因表

子事件涉及人员编码表：如下表7所示，数据项包括人员编号、姓名、部门、经验、年龄、联系方式，所述人员编号作为主键，其字段约束为主键约束，所述姓名、部门的字段约束均为非空。

表7子事件涉及人员编码表

优选地，在前述步骤三中，建立影响因子数据表时，

首先，建立人因可靠性分析方法对应的影响因子表，所述影响因子表包括therp方法所需数据的表、操纵员情况表、hcr方法所需数据的表、spar-h方法所需数据的表；

therp方法所需数据的表：如下表8所示，数据项包括事故类别码、事故描述、行为过程描述、操纵员情况、班组情况、数字化规程、人机界面、任务复杂性、完成任务的时间、恢复因子，所述事故类别码作为主键，其字段约束为主键约束，所述事故描述、行为过程描述的字段约束均为非空，所述数字化规程、人机界面、任务复杂性的字段约束均为检查约束；

表8therp方法所需数据的表

操纵员情况表：如下表9所示，数据项包括操纵员编码、姓名、经验、心理压力、培训情况、应急水平、紧张度，所述操纵员编码作为主键，其字段约束为主键约束，所述姓名的字段约束为非空，所述经验、心理压力、培训情况、应急水平、紧张度的字段约束均为检查约束；

表9操纵员情况表

hcr方法所需数据的表：如下表10所示，数据项包括事故类别码、事故描述、行为类别、允许时间、执行时间、人机界面、操纵员经验、心理压力，所述事故类别码作为主键，其字段约束为主键约束，所述事故描述的字段约束为非空，所述行为类别、人机界面、操纵员经验、心理压力的字段约束均为检查约束；

表10hcr方法所需数据的表

spar-h方法所需数据的表：如下表11所示，数据项包括事故类别码、事故描述、数字化规程、工作过程、可用时间、操纵员经验、任务复杂性、压力、人机界面，所述事故类别码作为主键，其字段约束为主键约束，所述事故描述的字段约束为非空，所述数字化规程、工作过程、操纵员经验、任务复杂性、压力、人机界面的字段约束均为检查约束；

表11spar-h方法所需数据的表

接着，建立基本影响因子数据表，所述基本影响因子数据表包括情景影响因子表、个体特征因子表、生理影响因子表、压力因子表、班组因数表、组织因数表、硬件因子表；

情景影响因子表：如下表12所示，数据项包括任务复杂性、人机界面、程序可用性、操纵员经验、操纵员应急水平，所述任务复杂性、人机界面、程序可用性、操纵员经验、操纵员应急水平的字段约束均为检查约束；

表12情景影响因子表

个体特征因子表：如下表13所示，数据项包括自信、解决问题方式、态度、情绪、紧张、洞察力、判断力，所述自信、解决问题方式、态度、情绪、紧张、洞察力、判断力的字段约束均为检查约束；

表13个体特征因子表

生理影响因子表：如下表14所示，数据项包括疲劳、身体状况、工作强度、身体活动情况，所述疲劳、身体状况、工作强度、身体活动情况的字段约束均为检查约束；

表14生理影响因子表

压力因子表：如下表15所示，数据项包括时间压力、任务压力、人机界面信息量压力，所述时间压力、任务压力、人机界面信息量压力的字段约束均为检查约束；

表15压力因子表

班组因数表：如下表16所示，数据项包括凝聚力、协调性、组成情况、交流方式的可用性、领导性，所述凝聚力、协调性、组成情况、交流方式的可用性、领导性的字段约束均为检查约束；

表16班组因数表

组织因数表：如下表17所示，数据项包括工作过程设计、工作环境、规程表达方式、界面布局、规程及参数画面可用性、安全文化、班组组织情况，所述工作过程设计、工作环境、规程表达方式、界面布局、规程及参数画面可用性、安全文化、班组组织情况的字段约束均为检查约束；

表17组织因数表

硬件因子表：如下表18所示，数据项包括显示系统、报警系统、导航系统、指示灯，所述显示系统、报警系统、导航系统、指示灯的字段约束均为检查约束。

表18硬件因子表

再优选地，在前述步骤四中，确定的核电站数字化主控室人因分析中数据的调度方法为：

首先，发出任务请求，对所述人因事故数据表和影响因子数据表中的动态因子值进行更新；

接着，匹配任务类型，从人因事故数据表和影响因子数据表中搜索对应的数据表；

最后，在匹配搜索到的数据表中提取相关因子及取值，把因子取值放到相应的功能分析方法中。

本发明以核电站数字化主控室为研究对象，提出一种核电站数字化主控室人因数据库构建方法，该构建方法中细述了核电站数字化主控室人因事故的数据源、数据预处理、人因事故数据表、支撑人因可靠性分析方法的影响因子表结构及人因分析中数据的调用方法，整个数据体系完善、全面、便于人因分析时使用，相比传统的核电站主控室人因数据库，使用本方法构建出来的人因数据更完善、更准确，能够为人因功能分析提供有力的数据支持，实现规范管理、控制、分析、预测及减少人因事故，为核电站主控室人因可靠性的工程应用提供很好的数据源及影响因子库，也可进一步推动核电站人因可靠性研究的发展。

附图说明

图1为本发明所涉的核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的流程图；

图2为本发明中人因事故数据预处理的流程图；

图3为本发明中核电站数字化主控室人因分析中数据的调度方法的流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

在现有技术中，数据库在其他领域的应用还是较为广泛，学者们主要研究讨论了不同领域的数据库构建思路、数据库管理与维护、数据字段设计、数据表关系设计、数据预处理技术、数据库开发流程，而在核电技术领域中，张力教授的研究为人因数据库建立提供了理论指导，为影响因子分类体系、数据采集、分类与计算等提供了方法支持，为典型的人因可靠性分析方法提供了数据来源，本发明以此为基础，提出一种核电站数字化主控室人因数据库的构建方法，可以实现对核电站数字化主控室人因事故的规范管理、控制、分析、预测以及减少核电站数字化主控室的人因事故，如图1所示，该构建方法包括：

步骤一、确定核电站数字化主控室人因事故的数据源；

步骤二、对步骤一中得到的数据进行预处理；

步骤三、建立人因事故数据表和影响因子数据表；

步骤四、确定核电站数字化主控室人因分析中数据的调度方法。

上述实施方式的核电站数字化主控室人因数据库的构建方法可以为核电站数字化主控室人因可靠性的分析提供完善、准确的数据，实现规范管理、控制、分析、预测及减少人因事故。

以下进一步阐述本实施方式所涉的核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的内容。

关于前述核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的步骤一中，确定的核电站数字化主控室人因事故的数据源分为人因事故数据源和用于分析人因可靠性的影响因子数据源，具体如下：

人因事故数据源包括：

(1)事故报告数据

核电站数字化主控室事故报告是实际事故的记录，数据真实有效且可信度高，有助于对数字化主控室人因事故的辨识、原因分析与事故预防，可为人因可靠性定性定量分析提供数据，还可提供影响因子取值。事故报告可以是电厂数字化主控室内部的真实记录，也可是其他电厂主控室或世界核管会发布的相关事故报告等。

(2)模拟实验数据

模拟实验数据是不定期组织操纵员，对同一事故及不同事故，在不同时间，不同操作环境进行模拟操作而获得的数据。该方式通过环境、情景、事故陷阱等设计可获得不同情况下的人因事故数据，灵活多样，可弥补真实主控室无法收集到的人因事故数据，如：火灾，地震，人为异常或陷阱设计等。

(3)专家判断数据

来自本领域内专家的判断，该数据虽然存在主观性，但在有些人因事故数据无法获得或缺失的情况下，可通过专家判断弥补某些数据的不足。

影响因子数据源：

一方面，这类数据可通过文献查阅、现场观察、问卷调查等获得；另一方面，可根据研究对象体系，静态或动态确定影响因子的取值，如：人机界面复杂性可根据具体情况确定、操纵员的心理负荷可通过数据采集系统动态获得其数据。

关于前述核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的步骤二中对步骤一中得到的数据进行预处理，具体如下：

数据预处理是在数据导入或输入数据表之前，对人因数据进行相关处理，使数据变得规范化。如图2所示，人因事故数据预处理包括依次对人因事故数据进行过滤、转换、分类和装载；

(1)人因数据过滤

数据过滤主要检测异常的、无效地、不相关的、冗余的、具有干扰性的人因数据，并把这些数据过滤掉。

(2)人因数据转换

人因数据转换主要包括：①数据格式的变换，格式应与相应数据表的结构保持一致；②字段的编码，对有些形式多样的数据应变成与数据表相符合的表达方式，如：电厂状态正常时有的用1表示，有的用f表示；③计算值：有些人因数据是通过动态函数模拟获得的，这些数据是随时间变化的，应及时计算这些人因数据，如：心理压力，紧张程度等；④数据合并：有些数据在人因事件报告中可能是分开的，但在数据表中应是一个整体，需要合并；⑤关键字的构造：在人因事故报告或记录中，往往对人因事故的描述比较详细，而数据表的数据应简单明了，这时需要对人因事故报告或事故记录进行数据关键字的构造；⑥人因数据整合与合并：有些人因数据可能从多个不同的数据报告或事故记录集成起来的，各事故报告或事故记录采用的命名方式或表达格式不同，人因数据合并需要将相关的数据源合成一致的数据结构。

(3)数据分类

因人因数据类型存在多样性，在导入到数据表前需要进行数据关键字识别、对比、分类，为正确导入相应类型的人因数据表提供保障。

关于前述核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的步骤三中建立人因事故数据表，具体如下：

人因事故数据表主要用来存放、管理、控制、查询、编辑来自人因事故报告、模拟机实验、专家判断的人因事故数据。表的设计应根据调研和实际需求重点确定表的类型，字段，字段约束。基于核电站数字化主控室，以人因事故报告及人因失误特征为基础，经调研、访谈、分析，结合数据库方式，数据模式函数依赖理论，建立人因事故数据表结构。

人因事故表应根据主事故类型的不同(如sgtr)，建立相应的事故类型表，从表的结构上来说，不同类型事故的表结构基本一致，如下表1所示，x事故类型的人因事故表的数据项包括主事故类型码、子事故类型码、子事故名称、子事件特征描述、子事故特征描述码、事件结果、电厂名、事件过程描述码、子事件涉及人员编码、日期，主事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，子事故名称、子事件特征描述、子事故特征描述码、事件过程描述码、子事件涉及人员编码的字段约束均为非空；

表1x事故类型的人因事故表

同一主事故下的子事件应建立对应的数据表，类似，从表的结构设计来说，同一主事故下的子事件表结构一致，如下表2所示，x事故类型下子事件表的数据项包括子事故类型码、子事故名称、主事故类型码，子事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，子事故名称、主事故类型码的字段约束均为非空；

表2x事故类型下子事件表

下面拟建立主事故类型表结构，如下表3所示，主事故表的数据项包括主事故类型码、主事故名称，主事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，主事故名称的字段约束为非空；

表3主事故表

其他相关的表结构如下：

x子事件特征描述表，如下表4所示，其数据项包括子事故特征描述码、所属主事件码、是否显性事件、事件注释、子事件的类型，子事故特征描述码作为主键，其字段约束为主键约束，所属主事件码的字段约束为非空；

表4x子事件特征描述表

x子事件过程描述表，如下表5所示，其数据项包括子事故类型码、所属主事件码、事件过程描述、事故因果图、事件原因码，子事故类型码作为主键，其字段约束为主键约束，所属主事件码的字段约束为非空，所述事件原因码的字段约束为非空、唯一；

表5x子事件过程描述表

x子事件原因表，如下表6所示，其数据项包括事件原因码、所属子事故类型码、所属主事件码、原因描述、影响因子分析、失误类型，事件原因码作为主键，其字段约束为主键约束，所属主事件码的字段约束为非空；

表6x子事件原因表

子事件涉及人员编码表，如下表7所示，其数据项包括人员编号、姓名、部门、经验、年龄、联系方式，人员编号作为主键，其字段约束为主键约束，姓名、部门的字段约束均为非空。

表7子事件涉及人员编码表

关于前述核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的步骤三中建立影响因子数据表时，具体如下：

(1)先建立人因可靠性分析方法对应的影响因子表

目前为止，人因可靠性分析方法较多，本实施方式选择几种典型的方法进行影响因子表结构分析，以支撑人因可靠性分析所需的因子体系及取值情况。以后若需补充支持其他人因可靠性分析方法的数据表，可在此架构下进行设计即可。

本实施方式中建立的影响因子表如下：

therp方法所需数据的表，如下表8所示，其数据项包括事故类别码、事故描述、行为过程描述、操纵员情况、班组情况、数字化规程、人机界面、任务复杂性、完成任务的时间、恢复因子，事故类别码作为主键，其字段约束为主键约束，事故描述、行为过程描述的字段约束均为非空，数字化规程、人机界面、任务复杂性的字段约束均为检查约束；

表8therp方法所需数据的表

操纵员情况表，如下表9所示，其数据项包括操纵员编码、姓名、经验、心理压力、培训情况、应急水平、紧张度，操纵员编码作为主键，其字段约束为主键约束，姓名的字段约束为非空，经验、心理压力、培训情况、应急水平、紧张度的字段约束均为检查约束；

表9操纵员情况表

hcr方法所需数据的表，如下表10所示，其数据项包括事故类别码、事故描述、行为类别、允许时间、执行时间、人机界面、操纵员经验、心理压力，事故类别码作为主键，其字段约束为主键约束，事故描述的字段约束为非空，行为类别、人机界面、操纵员经验、心理压力的字段约束均为检查约束；

表10hcr方法所需数据的表

spar-h方法所需数据的表，如下表11所示，其数据项包括事故类别码、事故描述、数字化规程、工作过程、可用时间、操纵员经验、任务复杂性、压力、人机界面，事故类别码作为主键，其字段约束为主键约束，事故描述的字段约束为非空，数字化规程、工作过程、操纵员经验、任务复杂性、压力、人机界面的字段约束均为检查约束；

表11spar-h方法所需数据的表

(2)接着，建立基本影响因子数据表

基本影响因子数据表不仅能支撑人因可靠性分析、预测，还可为人因事故分析、管理、预防、根原因追溯等提供支持。本实施方式中的基本影响因子表结构基于其类别分别设计，若后续需要对影响因子进行增补或新建表结构，可在此结构上进行扩展。

本实施方式中建立的基本影响因子数据表如下：

情景影响因子表，如下表12所示，其数据项包括任务复杂性、人机界面、程序可用性、操纵员经验、操纵员应急水平，所述任务复杂性、人机界面、程序可用性、操纵员经验、操纵员应急水平的字段约束均为检查约束；

表12情景影响因子表

个体特征因子表，如下表13所示，其数据项包括自信、解决问题方式、态度、情绪、紧张、洞察力、判断力，自信、解决问题方式、态度、情绪、紧张、洞察力、判断力的字段约束均为检查约束；

表13个体特征因子表

生理影响因子表，如下表14所示，其数据项包括疲劳、身体状况、工作强度、身体活动情况，疲劳、身体状况、工作强度、身体活动情况的字段约束均为检查约束；

表14生理影响因子表

压力因子表，如下表15所示，其数据项包括时间压力、任务压力、人机界面信息量压力，时间压力、任务压力、人机界面信息量压力的字段约束均为检查约束；

表15压力因子表

班组因数表，如下表16所示，其数据项包括凝聚力、协调性、组成情况、交流方式的可用性、领导性，凝聚力、协调性、组成情况、交流方式的可用性、领导性的字段约束均为检查约束；

表16班组因数表

组织因数表，如下表17所示，其数据项包括工作过程设计、工作环境、规程表达方式、界面布局、规程及参数画面可用性、安全文化、班组组织情况，工作过程设计、工作环境、规程表达方式、界面布局、规程及参数画面可用性、安全文化、班组组织情况的字段约束均为检查约束；

表17组织因数表

硬件因子表，如下表18所示，其数据项包括显示系统、报警系统、导航系统、指示灯，所述显示系统、报警系统、导航系统、指示灯的字段约束均为检查约束。

表18硬件因子表

关于前述核电站数字化主控室人因数据库的构建方法的步骤四中确定核电站数字化主控室人因分析中数据的调度方法，具体如下：

核电站主控室人因数据库在应用和研究过程中，数据根据不同功能进行分发和调用，且在应用和研究过程中，有些数据、影响因子、影响因子的取值需要更新，这里拟建立核电站主控室人因数据库在应用、支撑相关功能数据在调度、更新、分配方面的方法，如图3所示，首先，发出任务请求，对人因事故数据表和影响因子数据表中的动态因子值进行更新；接着，匹配任务类型，从人因事故数据表和影响因子数据表中搜索对应的数据表；最后，在匹配搜索到的数据表中提取相关因子及取值，把因子取值放到相应的功能分析方法中。

本实施方式中可以但不局限于以下核电站数字化主控室人因分析中数据的调度算法；

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。