模擬機(jī)教學(xué)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馮蔚++張明輝++賴偉

摘 要：模擬機(jī)教學(xué)分析系統(tǒng)用于教員分析學(xué)員在模擬機(jī)上的操作，建立一個(gè)可以讀取操縱員的所用動(dòng)作和關(guān)鍵參數(shù)歷史的系統(tǒng)，開發(fā)該系統(tǒng)不僅能方便模擬機(jī)教學(xué)，也可擴(kuò)展成為模擬機(jī)本身的運(yùn)行狀態(tài)分析工具。

關(guān)鍵詞：模擬機(jī)教學(xué)；歷史分析；

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.173

模擬機(jī)是核電站操縱員培訓(xùn)的重要設(shè)備，在一般情形下，教員通過實(shí)時(shí)觀看學(xué)員操作，多畫面錄制、回放錄像等形式觀察和分析學(xué)員行為，以達(dá)到良好的模擬機(jī)教學(xué)效果。

全范圍模擬機(jī)是對主控室1：1仿真，顯示設(shè)備多，例如福清核電已投用的兩臺(tái)模擬機(jī)顯示屏均超過20個(gè)，難以錄制所有屏幕，受制于硬盤空間僅能保留少量信息，而且錄像回放效果不佳。播放視頻文件時(shí)，不可能同時(shí)回放所有內(nèi)容，未被調(diào)到屏幕上的重要信息無法讀取，學(xué)員的完整操作和重要?dú)v史參數(shù)的無法復(fù)現(xiàn)，這些都成為教學(xué)分析中難以解決的困難。

為解決以上問題，分析目前基于DCS的模擬機(jī)功能特點(diǎn)，利用其具備的日志和歷史存儲(chǔ)功能，可開發(fā)一套專用的教學(xué)分析系統(tǒng)，不僅能方便模擬機(jī)教學(xué)，也可擴(kuò)展成為模擬機(jī)本身的運(yùn)行狀態(tài)分析工具。

1 需求分析及設(shè)計(jì)

在核電廠的培訓(xùn)樓的建設(shè)過程中，一般會(huì)有幾個(gè)教學(xué)分析室，用于回放學(xué)員錄像，分析其行為，模擬機(jī)教學(xué)分析系統(tǒng)應(yīng)將在模擬機(jī)與分析室之間建立計(jì)算機(jī)專用局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)以下功能：

與已投用模擬機(jī)的數(shù)據(jù)服務(wù)器接口，讀取其上的歷史文件，并預(yù)留與其他模擬機(jī)的接口。從歷史文件中提出有效信息，可根據(jù)具體培訓(xùn)時(shí)間和培訓(xùn)場景，顯示預(yù)先選定數(shù)據(jù)點(diǎn)的歷史曲線和所有操縱員動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)多臺(tái)計(jì)算機(jī)均可登錄軟件界面并執(zhí)行查詢、選擇時(shí)間、場景、數(shù)據(jù)等操作，并可查數(shù)據(jù)歷史曲線和操縱員動(dòng)作。

根據(jù)模擬機(jī)已具備的功能，將需求進(jìn)一步細(xì)化：

系統(tǒng)可采用C/S和B/S兩種模式開發(fā)，B/S模式可通過本機(jī)或其他計(jì)算機(jī)的web界面訪問，在分析室或辦公室對培訓(xùn)課程進(jìn)行回放和分析。

2 技術(shù)方案及功能設(shè)計(jì)

在整個(gè)系統(tǒng)中，設(shè)置一臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)與模擬機(jī)連接，獲取模擬機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的日志文件和歷史數(shù)據(jù)。將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，加入到服務(wù)器端所在的數(shù)據(jù)庫中，為分析系統(tǒng)客戶端提供數(shù)據(jù)。為每個(gè)分析室配一臺(tái)客戶端，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，用交換機(jī)及光纖與服務(wù)器相連，通過網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，用戶可以在客戶端界面上查看數(shù)據(jù)和操作。

2.1 分析室計(jì)算機(jī)服務(wù)器端

需具備通過網(wǎng)絡(luò)獲取遠(yuǎn)端文件功能（FTP）。能夠讀取并解析1、2號(hào)模擬機(jī)歷史文件，將信息存放在數(shù)據(jù)庫表或者數(shù)據(jù)文件中，至少包括以下信息：參數(shù)的參數(shù)名、參數(shù)值、實(shí)際時(shí)間、模擬機(jī)時(shí)間；操縱員動(dòng)作，動(dòng)作實(shí)際時(shí)間、模擬機(jī)時(shí)間。根據(jù)復(fù)位初始條件的情況，區(qū)分不同場景。能夠依據(jù)教員預(yù)定義的參數(shù)清單，選取清單中的參數(shù)來處理，再放入數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件中。

2.2 模擬機(jī)端

在模擬機(jī)端開發(fā)處理程序或用其他方式，將模擬機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)器上的歷史數(shù)據(jù)和日志數(shù)據(jù)發(fā)送到教學(xué)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上，并考慮到模擬機(jī)使用中（如模擬機(jī)復(fù)位、回溯或重啟）對這些文件的影響。

2.3 客戶端界面

模擬機(jī)教學(xué)分析系統(tǒng)的客戶端可實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

3 福清核電模擬機(jī)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

福清1號(hào)模擬機(jī)DCS非安全級(jí)人機(jī)界面部分與現(xiàn)場一致，通過配置可從歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器指定文件夾獲取指定數(shù)據(jù)的歷史文件和LOGBOOK日志文件。利用專用接口程序定期或不定期獲取這類文件，由于文件格式統(tǒng)一，可開發(fā)文本處理程序?qū)⑽募?nèi)容進(jìn)行拆分，提取系統(tǒng)所需有效信息，保存在專用服務(wù)器中。福清2號(hào)模擬機(jī)人機(jī)界面的全仿平臺(tái)中數(shù)據(jù)均存放在MYSQL數(shù)據(jù)庫中，提取所需數(shù)據(jù)則更為簡單。福清2號(hào)模擬機(jī)的全仿平臺(tái)中已具備了分布式、趨勢、歷史以及時(shí)間記錄、場景選擇等功能，可復(fù)用這些功能進(jìn)行界面開發(fā)，技術(shù)上是可行的。模擬機(jī)教學(xué)分析系統(tǒng)開發(fā)投用后，模擬機(jī)分析室的利用率有所提升，教員可以充分觀察操縱員的上機(jī)表現(xiàn)，有針對性的分析、講解，有助于提高操縱員觀察能力、分析能力、判斷力，有利于良好操作習(xí)慣的養(yǎng)成；操縱員也可通過回顧自己的操作過程、觀摩其他學(xué)員的操作來提升自己的能力，有效提高操縱員培訓(xùn)質(zhì)量。利用教學(xué)分析系統(tǒng)，還可在發(fā)現(xiàn)模擬機(jī)的缺陷后，為復(fù)現(xiàn)問題提供更好的條件，可提高模擬機(jī)的質(zhì)量。通過對模擬場景和操縱員動(dòng)作的復(fù)現(xiàn)和分析，可幫助發(fā)現(xiàn)機(jī)組中潛在的問題，為核電廠安全運(yùn)行提供有力保障。

作者簡介：馮蔚（1986-），女，湖北黃岡人，碩士，工程師，主研究方向：模擬機(jī)維護(hù)。