福建福清核电有限公司 吴松林 叶 琦 陈湛杨

引言

当前新建核电厂所采用的全厂控制系统均为DCS控制系统，维修和运行等部门在日常工作中都需要在工作站上对现场设备进行操作，如果操作错误导致设备误动，有可能导致设备损坏，严重时甚至产生停机停堆的风险及人员伤亡风险。其中由于工作人员需要进行大量鼠标操作，所以鼠标的防人因失误设计就显得尤为重要。通过对鼠标工作原理、结构以及内部器件进行优化和变革，使其能够满足防人因失误要求。

1.防人因失误鼠标研发背景

防人因失误鼠标的发明思路来源于仪控日常维修工作。仪控专业在日常工作中需要在DCS平台上进行组态强制和修改等操作，此类操作容易产生人因失误，导致组态强制或修改错误，进而造成设备误动。防人因失误鼠标需要操作监护人员双重确认才可点击生效，增加一道实体隔离能有效避免人员误操作导致组态强制或修改错误。

2.核电厂计算机防人因失误鼠标的研制

防人因失误鼠标主要由执行机构、实体隔离切换开关、智能记忆语音模块、扬声器组成。以鼠标左键作为执行机构为例，在鼠标电路板上将鼠标左键的控制回路断开，串联焊接一个实体隔离切换操作开关。此开关有两种工作模式，第一种工作模式是执行允许指令，将执行机构的控制回路导通，实现其控制功能，执行机构可以下发指令；第二种工作模式是执行拒绝指令，将执行机构的控制回路断开，实现其控制闭锁功能，执行机构无法下发指令。

同时此操作开关可以控制智能记忆语音模块，当第一次按下操作开关时，智能记忆语音模块切换到模式一，第二次按下操作开关时，智能记忆语音模块切换到模式二。智能记忆语音模块功能强大，可根据实际需求进行定义为按键操作模式或其他记忆模式。在按键操作模式下，还可以细化定义为单次循环控制模式、多次循环操作模式及自定义编程模式。智能语音模块的供电模式可根据实际情况选择内部供电或外部供电，其供电电压为3-5V之间，抗干扰能力强。以防人因鼠标为例，智能语音模块可使用鼠标USB供电，也可采用外接干电池供电。

由于在日常工作中，主要使用鼠标左键进行选择及操作设备，其使用频率较高。例如仪控人员在进行数据强制时，用鼠标左键选中需要强制的数据，再点击鼠标左键进行状态改变；运行人员在对设备进行操作时，同样也是用鼠标左键进行选择设备，再点击鼠标左键进行设备状态切换，故鼠标左键在工作中运用广泛。

本次改造只对鼠标左键进行改造。鼠标左键作为本次改造的执行机构，首先需要改造其控制回路。在鼠标的电路板上，找出鼠标左键的控制回路，将鼠标左键的按钮到鼠标芯片控制回路切断，并串联焊接一个带自保持功能的实体隔离开关，用于监护人员对鼠标左键的控制功能进行闭锁及释放。当带保持功能的开关闭合时，鼠标左键的控制回路导通，鼠标左键功能能正常实现；当带保持功能的开关断开时，鼠标左键的控制回路断开，此时鼠标左键处于不可用状态。为了增加新增实体隔离开关的可靠性，我们选择开关时选择的是带两付触点并联的冗余性实体隔离开关。当某一对触点故障时，另一对能正常实现开关功能，增加了改造设备的可靠性。

智能记忆语音模块的核心是语音芯片，本次采用了WT2003S-20SS系列语音芯片，该芯片支持采样率8-48KHz，比特率8-320Kbps的MP3音频文件，并且可通过TF卡或者U盘把音频文件拷贝到语音芯片中，可方便的录制自己需要的语音。语音芯片的供电为DC3.0-5.5V，可采用干电池供电或用鼠标的电源供电。WT2003S-20SS的控制方式多样，主要有按键控制模式、串口控制模式，并且可自定义语音文件播放顺序。

本次改造的防人因失误鼠标中，WT2003S-20SS的控制方式采用的是按键控制循环播放模式，同时将按键控制与实体隔离开关联系起来，按一下按键播放下一个音频。根据仪控专业的工作性质，我们可通过TF卡在语音芯片内预先设定好两条语音：“此步骤需要监护”及“正确，请执行”。当操作人员执行到需要监护的重要操作时，按一下操作开关，此时鼠标左键控制回路被断开，同时语音芯片接收到指令播放“此步骤需要监护”。监护人员对即将进行的操作核实后，再按一下操作开关释放操作权限，此时鼠标左键控制回路闭合，同时语音芯片接受到指令播放“正确，请执行”。操作权限得到释放后做操人员才可继续执行操作。

3.防人因失误鼠标适用范围及安全性

防人因失误鼠标只对鼠标电路进行简单修改，经过多次验证有效，适用于各类重要的工程师站的操作。当鼠标硬件故障时，只会影响鼠标左键控制回路的断开和闭合，不影响其他部件的使用，只会导致无法下发命令，不会误发命令，风险处于可控状态。在风险可控的同时，大大降低了误操作风险，保证操作的可靠性。

同时，防人因失误鼠标可根据不同工作内容的需求，进行改造。例如，在进行培训时，可根据培训厂家设定不同按键的不同功能。在学员执行了正确操作后，对其进行鼓励；当学员执行的操作不正确时，可设置语音提示，让其再次操作。增加培训内容与学员之间的互动，提高培训效果。防人因失误鼠标的技术同样可以同在键盘上，生产防人因失误键盘，同理控制键盘的回车键等。在进行DCS组态下装时，通过控制下发命令的按键，双重确认，保证下发命令的准确性。

4.应用情况及存在的问题

目前，防人因失误鼠标模型已经制作完成，并在DCS测试平台进行了测试。在进行DCS组态强制时，工作人员A请求工作人员B进行监护，工作人员B按下实体隔离切换开关，此时工作人员A点击鼠标左键，鼠标左键无法继续下发命令；工作人员B确认即将进行的操作无误，再次按下实体隔离切换开关，鼠标左键可以下发命令，正常操作。经过多次不同类型的操作验证，鼠标功能可靠性高。

核电厂中由于操作错误导致运行事件时有发生，防人因失误鼠标是一种加强双重确认的实体措施，让防人因失误工具不仅仅是停留在口头上。增加一层实体屏障，可以在工作中更有效的避免人因失误，大大提高工作人员操作的准备性。

目前存在的问题是引入新的工作工具，需要一段时间的适应，可能由于工作人员试用不熟练而增加工作时间。但是经过一段时间推广，相信防人因失误鼠标能够被大家接受并广泛运用于工作中。