核電操縱員輔助運行系統(tǒng)需求與開發(fā)

董 青

上海麥杰科技股份有限公司 上海 徐匯 200233

正文：

1 操縱員輔助支持系統(tǒng)業(yè)務(wù)分析

1.1 術(shù)語定義

調(diào)度服務(wù)：通過后臺服務(wù)調(diào)用DLL程序,保證程序在秒級時間內(nèi)運算完成程序管理：管理對象為計算模型DLL+XmL的打包，xml提供程序可視化應(yīng)用管理：程序文件中獨立運行的模塊，單個程序可能包含上千個應(yīng)用

1.2 操縱員輔助支持系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求分析

1.2.1 管理員站

1）系統(tǒng)級監(jiān)控管理，監(jiān)控服務(wù)器狀態(tài)，調(diào)度結(jié)果，故障報警，管理各應(yīng)用程序的可調(diào)參數(shù)，保證計算結(jié)果正常寫入，為核電操縱員提供監(jiān)控平臺。

2）程序的定義為一個DLL模型+XmL文件，名稱相同且關(guān)系一一對應(yīng)。計算程序通過DLL實現(xiàn)，XmL為調(diào)度程序提供接口。新的計算模型可以通過管理員進(jìn)行上傳更新，并對歷史版本進(jìn)行參數(shù)比對。

3）應(yīng)用管理是系統(tǒng)一個重要模塊。實際運行中，可能會有上千個應(yīng)用在同時運行，為便于用戶操作，設(shè)置了應(yīng)用包概念，通過應(yīng)用包對應(yīng)用包進(jìn)行批量啟動，批量停止操作。應(yīng)用管理中還提供了模型組態(tài)化反演功能，實現(xiàn)參數(shù)名稱與參數(shù)在組態(tài)中位置雙向查找，便于用戶識別要調(diào)整的參數(shù)，防止誤操作。針對應(yīng)用得出的龐大計算結(jié)果，提供AB列服務(wù)器數(shù)據(jù)對比功能，高亮誤差大的數(shù)據(jù)，并在報警頁面顯示相關(guān)信息，便于用戶對計算結(jié)論及時監(jiān)控和修正。

4）為保證數(shù)據(jù)運行穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，系統(tǒng)設(shè)置AB兩列服務(wù)器同步運行，為防止設(shè)備故障，網(wǎng)絡(luò)中斷等意外發(fā)生導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中斷，系統(tǒng)管理為管理員提供主備兩列服務(wù)器自動、手動切換功能，數(shù)據(jù)固定周期同步，手動同步功能。

1.2.2 操縱員站

操縱員只需對DCS相關(guān)畫面以及部分計算結(jié)果進(jìn)行查看。

綜上，系統(tǒng)包含了：首頁統(tǒng)計信息、應(yīng)用管理、報警管理、程序管理、組態(tài)畫面、系統(tǒng)管理模塊，其中報警管理包括：系統(tǒng)報警，通信接口報警，應(yīng)用報警，數(shù)值報警；系統(tǒng)管理包括：雙機切換，操作日志，用戶管理。

系統(tǒng)中的角色包括：系統(tǒng)管理員，管理員，操縱員。系統(tǒng)管理員為系統(tǒng)超管權(quán)限，具備所有功能項的增、刪、改、查功能；管理員為后臺管理人員權(quán)限，由系統(tǒng)管理員創(chuàng)建，具備所有頁面的監(jiān)控及管理應(yīng)用管理中可調(diào)參數(shù)、上傳新模型、主備切換、數(shù)據(jù)同步、處理報警信息等查看、錄入、修改等功能；操縱員角色為管理員創(chuàng)建，只具備查看組態(tài)及計算結(jié)果的監(jiān)視功能。

業(yè)務(wù)流程：上傳模型-驗證模型-參數(shù)調(diào)整-調(diào)度DLL-結(jié)果寫入DCS。

2 設(shè)計概述

本系統(tǒng)包括接口層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層等。

1）接口層：數(shù)據(jù)來源為DCS數(shù)據(jù)。為保證核電站數(shù)據(jù)的安全性，設(shè)計AB兩列服務(wù)器同時運行，讀取寫入接口均分為AB兩列，實時庫的秒級處理數(shù)據(jù)能力保證數(shù)據(jù)實時處理完成，不會影響DCS數(shù)據(jù)連續(xù)性。

2）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層包括實時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫預(yù)留5W點，可隨開發(fā)要求隨時擴充。

3）應(yīng)用支持層：應(yīng)用支持層包括系統(tǒng)管理和第三方服務(wù)管理。系統(tǒng)管理包括：用戶管理、雙機切換、雙機同步；第三方服務(wù)管理：調(diào)度DLL程序服務(wù)。調(diào)度服務(wù)是本系統(tǒng)的難點，需要對接

4）應(yīng)用層：系統(tǒng)是由首頁、狀態(tài)監(jiān)測、應(yīng)用管理、程序管理、系統(tǒng)管理和報警管理組成，共同依托于一個統(tǒng)一的應(yīng)用支撐環(huán)境。系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計合理完善，使得本系統(tǒng)具有良好的可擴展性，為系統(tǒng)后續(xù)的優(yōu)化升級，其他系統(tǒng)的整合，都預(yù)留了接口和空間，此外，也為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入提供了便利。

為簡化用戶管理，采用典型RBAC0模型，基于角色的權(quán)限控制。通過角色關(guān)聯(lián)用戶，角色關(guān)聯(lián)權(quán)限的方式間接賦予用戶權(quán)限，對于批量的用戶權(quán)限調(diào)整，只需調(diào)整用戶關(guān)聯(lián)的角色權(quán)限，無需對每一個用戶都進(jìn)行權(quán)限調(diào)整，既大幅提升權(quán)限調(diào)整的效率，又降低了漏調(diào)權(quán)限的概率。

本項目開發(fā)與運行基于Windows Server 2012操作系統(tǒng)，系統(tǒng)平臺基于J2EE，使用JDK1.8，Servlet/JSP容器使用Tomcat，數(shù)據(jù)庫平臺使用sql Server 2012+實時數(shù)據(jù)庫，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)SOA構(gòu)架。

3 原型設(shè)計

管理工作站首頁包含系統(tǒng)硬件資源展示，應(yīng)用運行一覽，報警數(shù)據(jù)一覽及報警信息處理記錄，所有展示信息均設(shè)置高低限報警，例如AB列接口服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器，管理服務(wù)器的CPU、內(nèi)存使用情況，各服務(wù)器上服務(wù)的運行狀態(tài)都設(shè)定超高限制報警，方便管理員快捷識別，應(yīng)用運行一覽是整個系統(tǒng)的核心監(jiān)控對象，用餅狀圖形式展現(xiàn)正常運行占總應(yīng)用數(shù)量的比例，AB兩列展示同時還備注主備情況，便于管理員判斷當(dāng)前工況，便于手動切換主備的需求；報警數(shù)據(jù)一覽以分頁展示不同模塊下的報警信息，點擊詳細(xì)可彈窗展示具體報警內(nèi)容。

程序管理是系統(tǒng)模型的管理模塊，負(fù)責(zé)對提交模型的分類和版本進(jìn)行配置。包含了上傳及版本管理以及驗證報警，若用戶上傳同一程序包的不同版本。只要文件名相同則自動更新程序，后臺保存原程序包。

應(yīng)用管理：展示所有可獨立運行程序的運行狀態(tài)及計算數(shù)值狀態(tài)，通過網(wǎng)頁反演其XML圖形，方便管理員雙向查找（搜索點名或點擊圖形中點名）應(yīng)用參數(shù)并修改，實時觀察運行結(jié)果。

參數(shù)管理：應(yīng)用管理需要從程序包中點擊進(jìn)入，往往一個程序包含幾百個應(yīng)用，用戶使用時進(jìn)入路徑繁瑣，為便于操作查找，設(shè)置應(yīng)用一覽表，方便用戶根據(jù)應(yīng)用名及序號快速查找，快速進(jìn)行參數(shù)修改工作。

報警管理針對硬件設(shè)施，通訊故障，應(yīng)用報錯，數(shù)據(jù)同步問題做出判斷并提醒。包含硬件報警，通訊狀態(tài)報警，應(yīng)用異常報警，及數(shù)據(jù)高低限報警，報警信息不僅可顯示以上報警狀態(tài)，還可對報警處理情況進(jìn)行標(biāo)記，顯示為已處理報警和未處理報警，便于不同的管理員對報警情況進(jìn)行處理。

系統(tǒng)管理實現(xiàn)雙機同步（自動+手動），雙機切換，用戶管理，權(quán)限管理等功能，正常運行下AB列為一主一備同時寫入DCS數(shù)據(jù)，若主列出現(xiàn)任意故障報警，系統(tǒng)會自動切換主備狀態(tài)；管理員也可在系統(tǒng)正常下手動進(jìn)行AB列切換，手動切換會預(yù)先判斷備機狀態(tài)，若備機正常方允許手動切換，切換成功后，系統(tǒng)主要展示數(shù)據(jù)為新切換的主列服務(wù)器數(shù)據(jù)。

用戶工作站是操縱員終端，為操作縱員使用系統(tǒng)功能提供接口。主要功能為組態(tài)展示，年月日報表功能。報表為設(shè)定固定周期自動生成，并后臺記錄，操縱員可聯(lián)機進(jìn)行查看并打印，報表后臺設(shè)置為可擴展，若用戶需增加顯示內(nèi)容，只需更改報表excel模板，無需修改java程序，靈活易用，方便維護(hù)。整個終端使用者只可對組態(tài)上展示的部分輸入進(jìn)行編輯，組態(tài)權(quán)限由系統(tǒng)管理員指定，無權(quán)對本信息系統(tǒng)進(jìn)行修改。

4 結(jié)束語

本文詳細(xì)的介紹了應(yīng)用于核電發(fā)展的操縱員輔助運行系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，構(gòu)建了一套核電操縱員輔助運行系統(tǒng)，本系統(tǒng)難點在于設(shè)計系統(tǒng)的靈活擴展性，數(shù)據(jù)讀寫的安全性保證，多方設(shè)計者的聯(lián)動調(diào)試配合問題，核電計算程序既要求調(diào)度服務(wù)的高效，1s內(nèi)同時跑完上千應(yīng)用，也要求了安全保密性，這就對開發(fā)及調(diào)試過程提出了很高的要求。本系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)計院開發(fā)計算程序與DCS實時展示的靈活對接，為操縱員和管理員提供高效直觀的計算平臺，并為以后的系統(tǒng)擴展留下軟件接口，信息化管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對核電運行程序全過程的監(jiān)督與管理，及時發(fā)現(xiàn)運行中存在的問題，從而實時快速地反饋并解決問題，有效提高運行人員的操縱效率，保證系統(tǒng)正常安全運行，該系統(tǒng)對于我國核電事業(yè)的蓬勃發(fā)展具有重要意義。