基于可視化界面設(shè)計的核電廠應(yīng)急輔助判斷方法

郭 猛，王 碩，楊 萌

（中國核電工程有限公司 北京核工程研究設(shè)計院 儀控設(shè)計所，北京 100083）

0 引言

2021 年1 月30 日，“華龍一號”全球首堆——福建福清核電5 號機組在完成滿功率運行后，正式投入商業(yè)運行。2021 年5 月20 日，“華龍一號”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇2 號機組完成100h 連續(xù)穩(wěn)定運行驗收，各項性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)，正式投入商業(yè)運行?！叭A龍一號”是國內(nèi)自主研發(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代核電站?！叭A龍一號”作為目前最為先進的核電站，一直都把安全視為第一位。然而，核電廠一旦發(fā)生事故，往往面臨時間緊、責(zé)任大、變化多的難題。因此，國內(nèi)的核電廠多會建立計算機應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)[1,2]，其中應(yīng)急輔助判斷功能為該系統(tǒng)的重要功能之一。核電廠運行人員將根據(jù)應(yīng)急輔助判斷的結(jié)果，作為應(yīng)急狀態(tài)等級的重要參考。目前，核電廠的應(yīng)急輔助判斷功能大多未能實現(xiàn)軟件自動判斷，而是依靠人為判斷[3]。核電廠運行人員無法及時有效地獲取應(yīng)急行動水平（EAL）相關(guān)位號的狀態(tài)，以及是否有EAL 已經(jīng)發(fā)生報警。對于某些復(fù)雜的判斷條件，應(yīng)急輔助判斷功能無法提供診斷流程圖，運行人員需要手動查詢其他資料，獲取判斷邏輯，導(dǎo)致運行人員無法及時地做出判斷。同時，某些電廠應(yīng)急輔助判斷功能自動觸發(fā)應(yīng)急狀態(tài)升級后，無二次確認(rèn)環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)誤進入某一應(yīng)急狀態(tài)，從而誤觸發(fā)后續(xù)的應(yīng)急響應(yīng)。

本文針對現(xiàn)有核電廠應(yīng)急輔助功能無法實時地、直觀地反映電廠全部EAL 的狀態(tài)，無法有效地提供EAL 判斷流程及狀態(tài)信息，以及應(yīng)急狀態(tài)發(fā)生改變時，無二次確認(rèn)環(huán)節(jié)等缺點，提供基于可視化界面設(shè)計的核電廠應(yīng)急輔助判斷方法。該可視化界面設(shè)計包括：應(yīng)急輔助判斷總覽可視化界面、應(yīng)急輔助判斷索引可視化子界面、應(yīng)急行動水平（EAL）詳細(xì)信息可視化子界面、應(yīng)急狀態(tài)二次確認(rèn)可視化子界面等。本文通過對核電廠應(yīng)急輔助判斷過程進行可視化設(shè)計，使得核電廠運行人員及應(yīng)急指揮人員可以快速準(zhǔn)確直觀地獲取與應(yīng)急狀態(tài)等級相關(guān)的EAL 條目運行狀態(tài)，并且通過應(yīng)急狀態(tài)的二次確認(rèn)界面設(shè)計，降低了由于軟件誤診斷或其他因素導(dǎo)致的誤進入狀態(tài)的風(fēng)險。

1 應(yīng)急輔助判斷功能總體設(shè)計

1.1 應(yīng)急輔助判斷數(shù)據(jù)源

應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的接口模塊負(fù)責(zé)采集應(yīng)急輔助判斷所需的各項實時參數(shù)，這些實時參數(shù)包括機組工況參數(shù)/模擬機參數(shù)、氣象參數(shù)、環(huán)境輻射參數(shù)。對于無法采集的參數(shù)，系統(tǒng)支持人工輸入。應(yīng)急輔助判斷，根據(jù)實時參數(shù)和人工輸入等方式獲得判斷應(yīng)急狀態(tài)所需的參數(shù)與核電廠應(yīng)急行動水平進行比較，經(jīng)邏輯判斷后實現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)等級輔助判斷。

數(shù)據(jù)源流程圖如圖1 所示。

圖1 應(yīng)急輔助判斷數(shù)據(jù)源流程圖Fig.1 Flow chart of emergency aid judgment data source

1.2 應(yīng)急輔助判斷模塊

應(yīng)急輔助判斷模塊分為兩個部分：邏輯判斷模塊和可視化界面模塊。

邏輯判斷模塊部署在應(yīng)用服務(wù)器，包括應(yīng)急輔助判斷微服務(wù)和應(yīng)急輔助判斷動態(tài)鏈接庫（DLL）。通過在應(yīng)用服務(wù)器上啟動應(yīng)急輔助判斷微服務(wù)周期性調(diào)用DLL，實現(xiàn)每個應(yīng)急行動水平（EAL）條目診斷。

可視化界面模塊主要進行可視化界面設(shè)計：應(yīng)急輔助判斷可視化總覽界面、不同初始條件的索引子界面、EAL條目信息及判斷流程的可視化界面、應(yīng)急狀態(tài)升級可視化界面、二次確認(rèn)可視化界面。

圖2 應(yīng)急輔助判斷模塊Fig.2 Emergency aid judgment module

2 功能模塊說明

2.1 邏輯判斷模塊

1）應(yīng)急輔助判斷微服務(wù)

應(yīng)急輔助判斷微服務(wù)部署在“華龍一號”應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器上，采用JAVA 編程語言，微服務(wù)啟動后會周期性調(diào)用應(yīng)急行動水平邏輯診斷動態(tài)庫的各個接口函數(shù)，獲取診斷結(jié)果。

2）應(yīng)急行動水平邏輯診斷動態(tài)鏈接庫

◇ 動態(tài)鏈接庫接口函數(shù)

應(yīng)急行動水平邏輯診斷DLL 采用C++編程語言。DLL向應(yīng)急輔助判斷微服務(wù)提供如下接口函數(shù)，見表1。

表1 應(yīng)急行動水平邏輯診斷DLL提供的接口Table 1 Interface provided by emergency action level logic diagnosis DLL

◇ 動態(tài)鏈接庫調(diào)用流程見圖3

圖3 動態(tài)鏈接庫調(diào)用流程Fig.3 Dynamic link library call process

2.2 可視化界面顯示模塊

前端可視化界面采用JavaScript，服務(wù)器端通過ngnix進行負(fù)載均衡配置，顯示模塊為每一個EAL 條目單獨分配一個JS 文件，這樣則可以使EAL 修改解耦。

3 應(yīng)急輔助判斷可視化界面設(shè)計及應(yīng)用

3.1 應(yīng)急輔助判斷二次確認(rèn)界面設(shè)計

當(dāng)核電現(xiàn)場出現(xiàn)EAL 報警觸發(fā)時，會在應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的置頂欄提示擬進入的應(yīng)急狀態(tài)，文字背景帶有閃爍標(biāo)識和標(biāo)識應(yīng)急狀態(tài)升級的箭頭。應(yīng)急狀態(tài)標(biāo)識顏色會根據(jù)應(yīng)急等級的不同發(fā)生變化，從高到低分別為：場外應(yīng)急（G，紅色）、場區(qū)應(yīng)急（S，橘色）、廠房應(yīng)急（A，粉色）、應(yīng)急待命（U，藍(lán)色）、正常（N，綠色），如圖4 所示。

圖4 應(yīng)急狀態(tài)擬升級標(biāo)識Fig.4 Emergency status to be upgraded identification

應(yīng)急人員通過點擊應(yīng)急狀態(tài)文字標(biāo)識或箭頭，即可彈出二次確認(rèn)界面，并查看EAL 報警信息，如圖5 所示。

圖5 二次確認(rèn)界面Fig.5 Second confirmation interface

應(yīng)急人員通過查看EAL 報警信息來確認(rèn)是否發(fā)起應(yīng)急狀態(tài)審批，可以在二次確認(rèn)界面點擊生成審批單按鈕發(fā)起應(yīng)急狀態(tài)審批，則EAL 報警信息會自動添加到審批單中。如果應(yīng)急人員確認(rèn)無需升級，則可點擊已確認(rèn)無需升級按鈕，則本次應(yīng)急狀態(tài)升級取消。

3.2 應(yīng)急輔助判斷總覽界面設(shè)計

應(yīng)急輔助判斷總覽界面，根據(jù)核電廠初始條件和應(yīng)急行動水平劃分為4 種識別類，分別為：A 類——異常輻射水平和放射性流出物排放、F 類——裂變產(chǎn)物屏障降級、H類——影響核電廠安全的災(zāi)害和其他事件、S 類——系統(tǒng)故障。識別類索引按照識別類進行細(xì)化分類，當(dāng)某個索引下的EAL 標(biāo)識出現(xiàn)報警后，該索引標(biāo)識的背景顏色根據(jù)報警等級的不同發(fā)生變化，如圖6 所示。同時，點擊每個索引標(biāo)識便可以進入到該索引子界面。

圖6 應(yīng)急輔助判斷總覽界面Fig.6 Emergency aid judgement overview interface

3.3 應(yīng)急行動水平診斷流程圖界面

當(dāng)某個應(yīng)急行動水平（EAL）觸發(fā)報警后，應(yīng)急人員可查看該EAL 詳細(xì)信息界面，如圖7 所示。

圖7 應(yīng)急行動水平診斷流程圖界面Fig.7 Emergency action level diagnosis flowchart interface

應(yīng)急人員可以在EAL 詳細(xì)信息界面查看到EAL 邏輯判斷流程圖，流程圖中各個流程模塊的顏色當(dāng)判斷條件滿足時，可由軟件自動填充顏色。當(dāng)軟件無法自動判斷時，則提供人工確認(rèn)按鈕進行輸入。應(yīng)急通過查看EAL 判斷邏輯圖就可以快速定位該EAL 觸發(fā)報警的原因。

4 總結(jié)

應(yīng)急輔助判斷功能是核電廠應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的重要組成部分，通過將應(yīng)急輔助判斷模塊進行可視化界面設(shè)計，具有如下優(yōu)點：

1）通過增加應(yīng)急狀態(tài)二次確認(rèn)界面，避免了由于系統(tǒng)的誤判斷導(dǎo)致誤觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)事件，運行人員可以通過應(yīng)急狀態(tài)二次確認(rèn)界面，查看當(dāng)前待確認(rèn)的EAL 列表。如果運行人員確認(rèn)需要進入某一應(yīng)急狀態(tài)，則可以自動發(fā)起審批單，相關(guān)的EAL 信息會自動填寫到審批單中，避免了運行人員費時費力地填寫。

2）核電廠應(yīng)急輔助判斷功能可視化界面，讓核電廠運行人員可以方便地通過應(yīng)急輔助總覽界面、EAL 索引子界面上每個標(biāo)識的填充顏色，快速地定位到是哪個EAL 觸發(fā)報警。通過點擊EAL 標(biāo)識，可以查看該EAL 關(guān)聯(lián)的位號的最新實時值及報警閾值、判斷條件等信息。

3）為了讓運行人員更好地理解EAL 的診斷過程，將EAL 判斷文字描述轉(zhuǎn)化為診斷流程圖。當(dāng)流程圖中的元素條件滿足時，該元素的顏色可自動填充，包括流程圖中的與、或、非等元素的顏色填充都由系統(tǒng)自動判斷完成。這樣運行便可以通過EAL 判斷流程圖清楚地知悉當(dāng)前EAL 的狀態(tài)，以及快速地分析出是由哪個因素導(dǎo)致的EAL 觸發(fā)報警。