一种基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104050528 A (43)申请公布日 2014.09.17 CN 104050528 A (21)申请号 201410224617.1 (22)申请日 2014.05.26 G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (71)申请人 中国核电工程有限公司 地址 100840 北京市海淀区西三环北路 117 号 (72)发明人 韩旭 李军 常猛 王琳 (74)专利代理机构 北京天悦专利代理事务所 ( 普通合伙 ) 11311 代理人 田明 任晓航 (54) 发明名称 一种基于大数据技术的核电厂人因风险分析 监控报警系统 (57)。

2、 摘要 本发明涉及一种基于大数据技术的核电厂人 因风险分析监控报警系统， 通过整合穿戴式体征 参数测量装置技术、 物联网技术及大数据存储、 分 析及处理技术， 提出了系统的设计方案， 包括工作 人员信息收集子系统、 大数据存储及分析子系统、 及人因风险报警子系统。本发明可获得作为人因 风险实时量化分析基础的反应工作人员个体状 态、 个体间相互作用及个体与物项间相互作用信 息的大数据集合 ； 利用大数据分析处理技术， 可 以实现对核电厂人因风险的实时量化分析 ； 根据 实时量化分析结果， 系统可以在适当判定条件下 进行人因风险报警， 并提供风险缓解措施的参考 建议。 (51)Int.Cl. 权利。

3、要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104050528 A CN 104050528 A 1/1 页 2 1. 一种基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系统， 其特征在于， 包括 ： 工作人员信息收集子系统， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员的生物学信息、 工作人员间的互动信息、 工作人员与物项间的互动信息， 以及影响工作人员的边界条件信 息 ； 大数据存储及分析子系统， 用于对工作人员信息收集子系统收集的信息进行存储并形 成电厂人因大数据集合， 以及读。

4、入本电厂或其他电厂既往事故数据， 继而并入电厂人因大 数据集合， 并对电厂人因大数据集合实时输入数据的异常进行分析 ； 人因风险报警子系统， 用于向核电厂操作人员发送人因风险报警， 并在需要时提供关 于风险缓解措施的处置建议。 2. 如权利要求 1 所述的基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系统， 其特征 在于， 所述的工作人员信息收集子系统包括 ： 个体生物学信息监控模块， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员的生物学信息， 包 括 ： 心率、 血压、 血氧、 血糖、 眨眼频率、 步频及步速 ； 个体间互动监控模块， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员间的互动信息， 包括 ： 个 体相对。

5、位置、 对话人次、 语量、 语速及诸次对话时长 ； 个体与物项间互动监控模块， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员与物项间的互动 信息， 包括 ： 设施设备的使用情况及工作人员厂内路径 ； 边界条件监控模块， 用于实时收集影响工作人员的边界条件信息， 包括 ： 环境信息、 重 大事件影响及薪酬变化。 3.如权利要求2所述的基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报 警系统， 其特征 在于， 所述的大数据存储及分析子系统包括 ： 数据存储模块， 用于对来自个体生物学信息监控模块、 个体间互动监控模块、 个体与物 项间互动监控模块及边界条件监控模块的实时监控信息进行存储并形成电厂人因大数据 集合 ；。

6、 既往事故数据存储模块， 用于存储本电厂或其他电厂的既往事故数据 ； 突变分析模块， 用于对电厂人因大数据集合实时输入数据的异常进行分析， 包括工作 人员个体、 工作班组或特定群体的数据输入突变， 并基于突变报警标准向人因风险报警子 系统发送报警激活信号 ； 相关性分析模块， 用于存储并运行相关算法， 对电厂人因大数据集合进行处理， 以便在 事故后分析中揭示数据间的相关性。 4. 如权利要求 1 或 2 或 3 所述的基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系 统， 其特征在于， 所述的人因风险报警子系统包括 ： 报警模块， 用于向核电厂操作人员发送人因风险报警 ； 风险缓解措施决策支撑模块。

7、， 用于提供关于风险缓解措施的处置建议。 权 利 要 求 书 CN 104050528 A 2 1/4 页 3 一种基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系统 技术领域 0001 本发明属于核电厂人因风险分析监控报警系统， 具体涉及一种基于大数据技术的 核电厂人因风险分析监控报警系统。 背景技术 0002 高风险工业领域的经验和研究表明， 对于核电厂或其他复杂系统， 其安全性不仅 在于工艺过程或设备的可靠性， 个人或群体可能的失误， 即 ： 人因风险， 也不可忽视。 美国三 里岛事故及前苏联切尔诺贝利事故， 工作人员违规操作和紧急情况下的误判都是事故主要 原因。相关数据表明， 核电厂运行中。

8、， 60 -90的系统失效归因于人误动作 ； 在核电事故 中， 人因失误造成的比例达到 50 -70， 且有越来越高的趋势。随着公众核安全意识提升 及核安全文化的发展， 业界对于核电厂面临的人因风险也愈加重视。由于人因风险本身固 有的不确定性， 很难建立统一的人的可靠性因果关系框架对人因风险进行预测。 因此， 以往 核电厂概率风险分析中几乎没有考虑人因， 或者对人因考虑得很少。 最近五年， 随着生物医 学工程技术和大数据技术的发展， 人因风险的量化分析逐渐成为可能， 本发明通过整合穿 戴式体征参数测量装置技术、 物联网技术及大数据存储、 分析及处理技术， 提出了基于大数 据技术的核电厂人因风险。

9、分析监控报警系统的设计方案。 0003 由于穿戴式体征参数测量装置技术和大数据储存分析及处理技术的研发和应用 时间较短， 调研未发现将这两种技术结合并应用于核电厂乃至工业部门人因风险分析的方 法或方案。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系 统， 用以提高核电厂的运行安全性。 0005 本发明的技术方案如下 ： 一种基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系 统， 包括 ： 0006 工作人员信息收集子系统， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员的生物学信 息、 工作人员间的互动信息、 工作人员与物项间的互动信息， 以及影响工作人员的边界条件。

10、 信息 ； 0007 大数据存储及分析子系统， 用于对工作人员信息收集子系统收集的信息进行存储 并形成电厂人因大数据集合， 以及读入本电厂或其他电厂既往事故数据， 继而并入电厂人 因大数据集合， 并对电厂人因大数据集合实时输入数据的异常进行分析 ； 0008 人因风险报警子系统， 用于向核电厂操作人员发送人因风险报警， 并在需要时提 供关于风险缓解措施的处置建议。 0009 进一步， 如上所述的基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系统， 其中， 所述的工作人员信息收集子系统包括 ： 0010 个体生物学信息监控模块， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员的生物学信 说 明 书 CN 104。

11、050528 A 3 2/4 页 4 息， 包括 ： 心率、 血压、 血氧、 血糖、 眨眼频率、 步频及步速 ； 0011 个体间互动监控模块， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员间的互动信息， 包 括 ： 个体相对位置、 对话人次、 语量、 语速及诸次对话时长 ； 0012 个体与物项间互动监控模块， 用于实时收集全部或部分厂内工作人员与物项间的 互动信息， 包括 ： 设施设备的使用情况及工作人员厂内路径 ； 0013 边界条件监控模块， 用于实时收集影响工作人员的边界条件信息， 包括 ： 环境信 息、 重大事件影响及薪酬变化。 0014 进一步， 如上所述的基于大数据技术的核电厂人因风险分。

12、析监控报警系统， 其中， 所述的大数据存储及分析子系统包括 ： 0015 数据存储模块， 用于对来自个体生物学信息监控模块、 个体间互动监控模块、 个体 与物项间互动监控模块及边界条件监控模块的实时监控信息进行存储并形成电厂人因大 数据集合 ； 0016 既往事故数据存储模块， 用于存储本电厂或其他电厂的既往事故数据 ； 0017 突变分析模块， 用于对电厂人因大数据集合实时输入数据的异常进行分析， 包括 工作人员个体、 工作班组或特定群体的数据输入突变， 并基于突变报警标准向人因风险报 警子系统发送报警激活信号 ； 0018 相关性分析模块， 用于存储并运行相关算法， 对电厂人因大数据集合进。

13、行处理， 以 便在事故后分析中揭示数据间的相关性。 0019 进一步， 如上所述的基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报警系统， 其中， 所述的人因风险报警子系统包括 ： 0020 报警模块， 用于向核电厂操作人员发送人因风险报警 ； 0021 风险缓解措施决策支撑模块， 用于提供关于风险缓解措施的处置建议。 0022 本发明的有益效果如下 ： (1) 通过穿戴式体征参数测量装置及物联网传感器所采 集的数据， 可获得作为人因风险实时量化分析基础的反应工作人员个体状态、 个体间相互 作用及个体与物项间相互作用信息的大数据集合 ； (2) 利用大数据分析处理技术， 可以实 现对核电厂人因风险进行。

14、实时量化分析 ； (3) 根据实时量化分析结果， 系统可以在适当判 定条件下进行人因风险报警， 并提供风险缓解措施的参考建议。 附图说明 0023 图 1 为本发明的系统原理示意图 ； 0024 图 2 为本发明的系统结构示意图 ； 0025 图 3 为本发明的工作人员信息收集子系统各模块功能示意图 ； 0026 图 4 为本发明的实施方案 ( 一 ) 工作流程示意图 ； 0027 图 5 为本发明的实施方案 ( 二 ) 工作流程示意图。 具体实施方式 0028 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 0029 如图 1、 2 所示， 本发明涉及的基于大数据技术的核电厂人因风险分析监控报。

15、警系 统由工作人员信息收集子系统 S1， 大数据存储及分析子系统 S2 及人因风险报警子系统 S3 说 明 书 CN 104050528 A 4 3/4 页 5 组成。 0030 如图2、 3所示， 工作人员信息收集子系统S1包括个体生物学信息监控模块M11、 个 体间互动监控模块 M12、 个体与物项间互动监控模块 M13、 边界条件监控模块 M14。 0031 工作人员信息收集子系统 S1 通过个体生物学信息监控模块 M11 实时收集全部或 部分厂内工作人员的生物学信息， 如 ： 心率、 血压、 血氧、 血糖、 眨眼频率、 步频及步速等。 0032 工作人员信息收集子系统 S1 通过个体间。

16、互动监控模块 M12 实时收集全部或部分 厂内工作人员间的互动信息， 如 ： 个体相对位置、 对话人次、 语量、 语速及诸次对话时长等。 0033 工作人员信息收集子系统 S1 通过个体与物项间互动监控模块 M13 实时收集全部 或部分厂内工作人员与物项间的互动信息， 如 ： 设施设备的使用情况及工作人员厂内路径 等。 0034 工作人员信息收集子系统 S1 通过边界条件监控模块 M14 实时收集影响工作人员 的边界条件信息， 如 ： 环境信息、 重大事件影响及薪酬变化等。 0035 如图 2 所示， 大数据存储及分析子系统 S2 包括数据存储模块 M21、 突变分析模块 M22、 相关性分析。

17、模块 M23、 既往事故数据存储模块 M24。 0036 大数据存储及分析子系统 S2 通过数据存储模块 M21 对来自个体生物学信息监控 模块 M11、 个体间互动监控模块 M12、 个体与物项间互动监控模块 M13 及边界条件监控模块 M14 的实时监控信息进行存储并形成电厂人因大数据集合 G0。 0037 大数据存储及分析子系统 S2 还可以从既往事故数据存储模块 M24 读入本电厂或 其他电厂既往事故数据， 继而并入电厂人因大数据集合 G0。 0038 大数据存储及分析子系统 S2 通过突变分析模块 M22 对电厂人因大数据集合 G0 实 时输入数据异常进行分析， 包括工作人员个体、 。

18、工作班组或特定群体的数据输入突变， 并基 于突变报警标准向人因风险报警子系统 S3 发送报警激活信号。 0039 大数据存储及分析子系统S2通过相关性分析模块M23存储并运行相关算法， 对电 厂人因大数据集合进行处理， 以便在事故后分析中揭示数据间的相关性。相关性分析模块 中所采用的相关算法属于公知技术。 0040 如图 2 所示， 人因风险报警子系统 S3 包括报警模块 M31 风险缓解措施决策支撑模 块 M32。 0041 人因风险报警子系统 S3 可以通过报警模块 M31 向核电厂操作人员发送人因风险 报警， 并在需要时通过风险缓解措施决策支撑模块 M32 提供关于风险缓解措施的处置建 。

19、议。 0042 下面通过具体实施方案介绍本发明的工作方式。 0043 实施方案 ( 一 ) 0044 如图 4 所示， 工作人员信息收集子系统 S1 检测到操作员心跳增加、 血压升高、 多 个个体接近， 个体间话语量增加， 这些信息传递至大数据存储及分析系统 S2 被数据存储模 块 M21 储存， 并经由突变分析模块 M22 及相关性分析模块 M23 分析， 判定操作员体征是否正 常、 个体接近现象是否正常及语量增加现象是否正常， 并得到人员是否发生争执、 争执是一 般争执还是具有既往争执史人员或事件的争执等结论。突变分析模块 M22 及相关性分析 模块 M23 为固化有分析程序的硬件单元， 。

20、相关数学模型采用已作为公知技术的统计算法、 数据挖掘算法或大数据算法， 具体内容可在多种参考文献中查到， 如 ：数据挖掘概念与技 说 明 书 CN 104050528 A 5 4/4 页 6 术 、SAS 统计分析与数据挖掘 、SAS 编程与数据挖掘商业案例 及 社交网站的数据挖掘 与分析 等。人因报警子系统 S3 根据上述结论， 进行一般争执或频繁争执报警， 并提出建议 解决措施。 0045 实施方式 ( 二 ) 0046 如图 5 所示， 工作人员信息收集子系统 S1 检测到操作员体征变化、 物质变化及向 关键物象的接近， 这些信息传递至大数据存储及分析系统 S2 被数据存储模块 M21 。

21、储存， 并 经由突变分析模块 M22 及相关性分析模块 M23 分析， 可得到人员是否在执行特殊任务时有 紧张反应或有主观异常操作的风险等结论。突变分析模块 M22 及相关性分析模块 M23 为 固化有分析程序的硬件单元， 相关数学模型采用已作为公知技术的统计算法、 数据挖掘算 法或大数据算法， 具体内容可在多种参考文献中查到， 如 ：数据挖掘概念与技术 、SAS 统 计分析与数据挖掘 、SAS 编程与数据挖掘商业案例 及 社交网站的数据挖掘与分析 等。 人因报警子系统 S3 根据上述结论， 进行心理状态报警或蓄意行为报警， 并提出建议解决措 施。 0047 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样， 倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范 围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说 明 书 CN 104050528 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104050528 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104050528 A 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 104050528 A 9 。