★北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司鄧澤凡，王桂蘭，李剛，石桂連，彭立，董曉峰

1　介紹

核電數(shù)字儀控系統(tǒng)（核電DCS），被稱(chēng)為核電站的“神經(jīng)中樞”，控制著核電站數(shù)百個(gè)系統(tǒng)、上萬(wàn)個(gè)設(shè)備的運(yùn)行和各類(lèi)工況的處理過(guò)程，保障了核電站的安全運(yùn)行。該系統(tǒng)是核電領(lǐng)域復(fù)雜的重大裝備，也是核電廠(chǎng)的保護(hù)系統(tǒng)，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性是核安全的重要保障^[1]。如果DCS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會(huì)導(dǎo)致核電廠(chǎng)的安全問(wèn)題，因此對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行巡檢是至關(guān)重要的^[2]。

本文將介紹一種基于核電DCS系統(tǒng)的智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控DCS系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括各種設(shè)備的健康參數(shù)、運(yùn)行狀況、環(huán)境因素等，幫助管理人員及時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，并發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題。該設(shè)計(jì)可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析和處理，提前預(yù)警可能出現(xiàn)的問(wèn)題，指導(dǎo)管理人員開(kāi)展隱患治理和設(shè)備維護(hù)工作。該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的管理，提高了巡檢的準(zhǔn)確性和效率，減少了人力成本，為核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

本文首先在第二部分介紹了當(dāng)前核電DCS系統(tǒng)的巡檢流程，并討論了核電DCS系統(tǒng)巡檢的痛點(diǎn)，得到了智能在線(xiàn)巡檢的設(shè)計(jì)需求；其次在第三部分具體說(shuō)明了核電DCS智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)（包括8個(gè)功能設(shè)計(jì)及流程：巡檢工作設(shè)置、巡檢數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、在線(xiàn)記錄設(shè)備健康狀態(tài)、在線(xiàn)記錄設(shè)備異常報(bào)警、在線(xiàn)檢查環(huán)境參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備和環(huán)境信息、生成電子化巡檢報(bào)告和配置巡檢工作設(shè)置模板）、智能在線(xiàn)巡檢的運(yùn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)；最后，在第四部分依據(jù)上述設(shè)計(jì)搭建原型驗(yàn)證了核電DCS智能在線(xiàn)巡檢功能，并給出了結(jié)論。

2　核電DCS系統(tǒng)的巡檢需求

2.1　當(dāng)前核電DCS系統(tǒng)的巡檢流程

目前核電DCS系統(tǒng)由工程師在現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備相關(guān)信息進(jìn)行收集，再通過(guò)人工的方式記錄下來(lái)。核電DCS系統(tǒng)的日常巡檢要求包括檢查各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如服務(wù)器、工程師站、打印機(jī)、機(jī)柜、風(fēng)扇、照明燈等，確保它們都處于正常工作狀態(tài)^[3]。此外，也需要檢查系統(tǒng)的各種參數(shù)，如環(huán)境溫度、相對(duì)濕度等，確保它們符合規(guī)定的范圍。這些工作都是人工完成的。在做好一般系統(tǒng)和設(shè)備巡檢工作的基礎(chǔ)上，工程師要確保重點(diǎn)系統(tǒng)和設(shè)備，需要人工選取巡檢的設(shè)備范圍和需要查看的參數(shù)。設(shè)備的巡檢需要按照一定的順序進(jìn)行，例如以廠(chǎng)房為單位，以系統(tǒng)為中心，按系統(tǒng)流程的順序，檢查相關(guān)的設(shè)備，工程師需要確認(rèn)巡檢路線(xiàn)并在完成每項(xiàng)檢查后進(jìn)行記錄^[4]。

每次巡檢完成后，工程師需要進(jìn)行詳細(xì)的記錄，包括巡檢的時(shí)間、巡檢的內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及采取的措施等。這些記錄對(duì)于了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況以及進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)工作非常有幫助。由于核電安全性的要求，核電DCS設(shè)備故障需進(jìn)行定位和溯源分析，并形成書(shū)面事件報(bào)告^[5]。綜上，總結(jié)當(dāng)前核電DCS設(shè)備巡檢工作流程如圖1所示。

圖1 核電DCS設(shè)備巡檢工作流程

2.2　當(dāng)前核電DCS系統(tǒng)巡檢的痛點(diǎn)

（1）設(shè)備健康監(jiān)控

當(dāng)前人工巡檢的內(nèi)容和時(shí)間范圍有限，現(xiàn)有設(shè)備的可測(cè)健康參數(shù)較少，絕大部分健康檢測(cè)的數(shù)據(jù)在現(xiàn)役機(jī)組上沒(méi)有采集，對(duì)軟件、環(huán)境因素缺少檢查手段，只能確定檢查時(shí)刻的設(shè)備健康狀態(tài)，不能持續(xù)監(jiān)測(cè)^[6]。

（2）設(shè)備異常檢測(cè)

當(dāng)前人工巡檢的檢查深度不足，現(xiàn)有巡檢憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工判斷和評(píng)估，缺少數(shù)據(jù)支持；同時(shí)系統(tǒng)存在亞健康的時(shí)候不能識(shí)別，系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)忽高忽低，但未達(dá)到報(bào)警值的時(shí)候不能及時(shí)檢測(cè)與發(fā)現(xiàn)^[7]。核電DCS系統(tǒng)智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備異常實(shí)現(xiàn)了及時(shí)感知和告警，并能夠及時(shí)干預(yù)確保系統(tǒng)正常運(yùn)行^[8]。

2.3　核電DCS系統(tǒng)智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)需求

由于核電站DCS系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性是核能安全的重要保障，一些廠(chǎng)商也開(kāi)展了核電DCS系統(tǒng)在線(xiàn)巡檢有關(guān)的技術(shù)研究工作：

中核武漢核電運(yùn)行技術(shù)股份有限公司發(fā)布了核電廠(chǎng)DCS健康管理平臺(tái)解決方案，主要用于實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)實(shí)時(shí)健康狀態(tài)評(píng)價(jià)、長(zhǎng)期健康狀態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷、故障預(yù)警、壽命評(píng)估等功能^[9]。不過(guò)該系統(tǒng)主要監(jiān)控對(duì)象為DCS硬件設(shè)備，不能對(duì)DCS軟件運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。

工業(yè)控制和自動(dòng)化廠(chǎng)商和利時(shí)推出了具有全自主巡檢+智能運(yùn)維監(jiān)控功能的智慧機(jī)房系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用機(jī)器人巡檢，通過(guò)圖像識(shí)別和視頻處理內(nèi)部模型形成監(jiān)控?cái)z像頭之間的映射關(guān)系^[10]。該系統(tǒng)主要依靠攝像頭監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可監(jiān)視的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)較少且無(wú)法感知設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)。

結(jié)合當(dāng)前核電DCS系統(tǒng)巡檢的痛點(diǎn)和行業(yè)調(diào)研結(jié)果，本文形成核電DCS智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)的需求如下：

（1）監(jiān)控覆蓋內(nèi)容廣，在線(xiàn)實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)包括DCS自身和環(huán)境相關(guān)的健康數(shù)據(jù)。

（2）支持在線(xiàn)巡檢和現(xiàn)場(chǎng)巡檢兩種檢查方式，利用多種先進(jìn)方法提高巡檢效率，包括語(yǔ)音或閃爍提示等，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的故障狀態(tài)。

（3）對(duì)巡檢數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，建立數(shù)據(jù)庫(kù)支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、記錄和查看。

我們依據(jù)以上需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得核電DCS系統(tǒng)巡檢效率和功能得到顯著改觀(guān)，優(yōu)化改進(jìn)點(diǎn)如表1及圖2所示。

表1 智能在線(xiàn)巡檢優(yōu)化改進(jìn)點(diǎn)

圖2 智能在線(xiàn)巡檢優(yōu)化項(xiàng)

3　核電DCS智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)

3.1　智能在線(xiàn)巡檢功能設(shè)計(jì)

核電DCS智能在線(xiàn)巡檢共有8個(gè)功能設(shè)計(jì)及流程，其工作流程框圖如圖3所示。

圖3 在線(xiàn)巡檢工作流程圖

3.1.1　巡檢工作設(shè)置

巡檢工作設(shè)置針對(duì)當(dāng)前定期巡檢項(xiàng)目少，新增了大量、主要設(shè)備軟硬件設(shè)備的健康參數(shù)作為檢查項(xiàng)。巡檢工作設(shè)置是智能在線(xiàn)巡檢的第一步，工程師在巡檢開(kāi)始前需設(shè)置巡檢工作計(jì)劃、巡檢項(xiàng)目、巡檢周期和巡檢路線(xiàn)。

設(shè)置巡檢工作計(jì)劃是在巡檢工作開(kāi)始前，對(duì)巡檢類(lèi)型、執(zhí)行的時(shí)間范圍、巡檢方式進(jìn)行設(shè)置。

巡檢項(xiàng)目是在做好一般系統(tǒng)和設(shè)備巡檢工作的基礎(chǔ)上，首先要確保設(shè)置巡檢項(xiàng)目包括重點(diǎn)系統(tǒng)和設(shè)備。工程師可在巡檢界面設(shè)置從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取的巡檢項(xiàng)目信息，包括設(shè)備編碼、設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備房間號(hào)、設(shè)備機(jī)柜編號(hào)、板卡位置。常規(guī)的巡檢項(xiàng)目?jī)?nèi)容包含設(shè)備環(huán)境參數(shù)和設(shè)備健康參數(shù)。

巡檢周期是針對(duì)不同系統(tǒng)、設(shè)備的狀況和特點(diǎn)制定的，既不浪費(fèi)巡檢資源又保證系統(tǒng)、設(shè)備的狀況處于有效的監(jiān)控之下。

此外，設(shè)備的巡檢需要按照一定的順序路線(xiàn)進(jìn)行，并需要按照一定的流程順序檢查相關(guān)的設(shè)備。工程師在巡檢時(shí)需要依據(jù)虛擬平面位置地圖上標(biāo)注的設(shè)備房間號(hào)和位置點(diǎn)，按順序檢查。

3.1.2　巡檢數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

巡檢數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是針對(duì)當(dāng)前定期巡檢只檢查少量指標(biāo)類(lèi)、環(huán)境類(lèi)參數(shù)進(jìn)行的改進(jìn)。巡檢數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是將采集到的設(shè)備健康參數(shù)、設(shè)備健康狀態(tài)數(shù)據(jù)和巡檢報(bào)告記入數(shù)據(jù)庫(kù)。從被檢核電DCS系統(tǒng)發(fā)送的軟硬件設(shè)備健康參數(shù)、軟硬件設(shè)備健康狀態(tài)數(shù)據(jù)和巡檢報(bào)告經(jīng)過(guò)健康管理網(wǎng)傳輸?shù)皆诰€(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，記入數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選與預(yù)處理，識(shí)別異常報(bào)警，并將報(bào)警信息和異常分析記錄記入數(shù)據(jù)庫(kù)，可作為后續(xù)巡檢工作的參考^[12]。

3.1.3　在線(xiàn)記錄設(shè)備健康狀態(tài)

在線(xiàn)記錄設(shè)備健康狀態(tài)是針對(duì)當(dāng)前定期巡檢方式進(jìn)行的改進(jìn)，其改變了當(dāng)前巡檢對(duì)設(shè)備采取離線(xiàn)、人工、定期檢查的方式。依據(jù)巡檢工作設(shè)置的內(nèi)容記錄待檢設(shè)備的健康狀態(tài)（健康、亞健康、故障）和反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，可以獲取人工巡檢無(wú)法采集的表征軟硬件設(shè)備內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)的健康參數(shù)，增加了巡檢范圍的廣度和深度。

設(shè)備的健康參數(shù)包括配置類(lèi)，即設(shè)備的配置信息，如操作系統(tǒng)版本、平臺(tái)軟件版本、初始網(wǎng)絡(luò)通信配置等；指標(biāo)信息，包括節(jié)點(diǎn)級(jí)指標(biāo)信息（如節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、CPU負(fù)荷、內(nèi)存負(fù)荷等），還包括進(jìn)程級(jí)指標(biāo)信息（如進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、CPU負(fù)荷、內(nèi)存負(fù)荷、進(jìn)程句柄、進(jìn)程GDI等）。此外還有采集到的系統(tǒng)運(yùn)行日志、板卡診斷信息。

3.1.4　在線(xiàn)記錄設(shè)備異常報(bào)警

在線(xiàn)記錄設(shè)備異常報(bào)警是針對(duì)當(dāng)前定期巡檢方式進(jìn)行的改進(jìn)，其改變了當(dāng)前巡檢對(duì)設(shè)備異常采取人工記錄的方式。設(shè)備異常報(bào)警是通過(guò)對(duì)設(shè)備健康參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和匹配閾值范圍，對(duì)處于故障和亞健康閾值范圍內(nèi)的健康參數(shù)觸發(fā)設(shè)備異常報(bào)警，并顯示設(shè)備的異常信息^[13]。

工程師在故障信息顯示列表中，點(diǎn)擊某一條設(shè)備的故障信息，可進(jìn)入下一界面進(jìn)一步記錄故障詳情，包括異常記錄、對(duì)應(yīng)的巡檢項(xiàng)目?jī)?nèi)容、參考閾值、巡檢結(jié)果和異常處理狀態(tài)，為設(shè)備運(yùn)維活動(dòng)提供輸入，并通知相關(guān)人員對(duì)發(fā)生的異常問(wèn)題盡快進(jìn)行處理。

3.1.5　在線(xiàn)檢查環(huán)境參數(shù)

在線(xiàn)檢查環(huán)境參數(shù)是針對(duì)當(dāng)前定期巡檢方式進(jìn)行的改進(jìn)，其改變了當(dāng)前巡檢對(duì)環(huán)境參數(shù)采取人工定期檢查的方式。環(huán)境參數(shù)主要包括外部環(huán)境的數(shù)據(jù)信息，如溫度、濕度、灰塵等^[14]。智能在線(xiàn)巡檢利用環(huán)境傳感器采集參數(shù)，通過(guò)在線(xiàn)系統(tǒng)收集參數(shù)，依據(jù)設(shè)置的閾值判斷系統(tǒng)環(huán)境是否出現(xiàn)異常，記錄環(huán)境信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。

工程師在設(shè)備環(huán)境信息列表進(jìn)行檢查操作，可增加修改環(huán)境參數(shù)的巡檢記錄，也可進(jìn)一步記錄環(huán)境參數(shù)詳情。

3.1.6　現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備和環(huán)境信息

現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備和環(huán)境信息是針對(duì)當(dāng)前定期巡檢方式進(jìn)行的改進(jìn)，其簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)巡檢流程并提高了巡檢的準(zhǔn)確度。智能在線(xiàn)巡檢同樣支持現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備和環(huán)境信息，工程師首先通過(guò)巡檢工作計(jì)劃確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)檢查的范圍，之后在現(xiàn)場(chǎng)掃碼確認(rèn)人員已到位，通過(guò)掃碼獲取設(shè)備健康參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)設(shè)備健康異常信息，讀取并記錄現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息，將現(xiàn)場(chǎng)信息上傳至數(shù)據(jù)中心。此外，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常報(bào)警時(shí)，工程師可到現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)設(shè)備健康異常信息，對(duì)設(shè)備異常進(jìn)行處理，將設(shè)備異常處理內(nèi)容記錄并上傳至數(shù)據(jù)中心。

3.1.7　生成電子化巡檢報(bào)告

生成電子化巡檢報(bào)告是針對(duì)當(dāng)前人工記錄產(chǎn)生巡檢報(bào)告進(jìn)行的改進(jìn)，其可自動(dòng)生成巡檢報(bào)告，可信性高，并可形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)方便后續(xù)運(yùn)維分析。

巡檢報(bào)告的正文是結(jié)合巡檢工作設(shè)置內(nèi)容和巡檢數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中自動(dòng)生成的（調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)字段，包括健康參數(shù)和環(huán)境參數(shù)信息）；巡檢報(bào)告附錄包括在系統(tǒng)中記錄的設(shè)備異常報(bào)警和環(huán)境異常（在巡檢報(bào)告中默認(rèn)顯示本巡檢周期內(nèi)的異常信息，工程師另可配置異常信息顯示的時(shí)間范圍）以及專(zhuān)題分析報(bào)告（由工程師輸入，在系統(tǒng)中記錄作為歷史經(jīng)驗(yàn)反饋）。

3.1.8　配置巡檢工作設(shè)置模板

配置巡檢工作設(shè)置模板是針對(duì)當(dāng)前人工記錄產(chǎn)生巡檢報(bào)告進(jìn)行的改進(jìn)，其可調(diào)取已設(shè)置的模板直接生成電子化巡檢報(bào)告。為方便工程師進(jìn)行在線(xiàn)巡檢，可提前配置好巡檢工作設(shè)置模板，使用時(shí)可從模板庫(kù)中直接調(diào)用，不需要每次巡檢都重新設(shè)置。

工程師可配置巡檢報(bào)告模板，內(nèi)容包括巡檢項(xiàng)目、周期、路線(xiàn)，為生成巡檢報(bào)告提供參考，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。工程師在需要進(jìn)行巡檢操作時(shí)，可直接從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用已配置好的巡檢報(bào)告模板。

3.2　智能在線(xiàn)巡檢運(yùn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)

在核電DCS智能在線(xiàn)巡檢的運(yùn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)中，核電DCS系統(tǒng)是在線(xiàn)巡檢的發(fā)起者，主要起到發(fā)送健康參數(shù)的功能，可將健康參數(shù)由系統(tǒng)內(nèi)輸送到系統(tǒng)外。

智能在線(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)中心是巡檢的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，存儲(chǔ)包括從DCS系統(tǒng)發(fā)送的設(shè)備健康參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、由工程師制定的巡檢計(jì)劃和生成的電子化巡檢報(bào)告。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心也負(fù)責(zé)記錄設(shè)備異常和設(shè)備故障預(yù)警，并對(duì)所有巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。

工程師是智能在線(xiàn)巡檢的執(zhí)行者，負(fù)責(zé)對(duì)DCS設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行周期性的或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要非周期性的巡視檢查，并對(duì)已發(fā)生或可能發(fā)生的設(shè)備故障進(jìn)行確認(rèn)和記錄。

（1）巡檢前，工程師需要設(shè)置巡檢設(shè)備、范圍、巡檢周期及巡檢項(xiàng)目?jī)?nèi)容；

（2）巡檢中，工程師根據(jù)實(shí)時(shí)采集的DCS系統(tǒng)設(shè)備自身和環(huán)境相關(guān)的健康參數(shù)及設(shè)備操作日志，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的健康狀態(tài)情況，包括健康、亞健康和故障三種，并通過(guò)多種可視化界面進(jìn)行顯示，當(dāng)設(shè)備健康狀態(tài)顯示為亞健康和故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)故障檢測(cè)報(bào)警（故障觸發(fā)報(bào)警、亞健康觸發(fā)預(yù)警）；

（3）巡檢后，工程師對(duì)巡檢內(nèi)容進(jìn)行確定后，自動(dòng)生成電子化巡檢報(bào)告。

此外，工程師也負(fù)責(zé)配置巡檢工作設(shè)置模板，即配置適用于不同情況下的巡檢工作項(xiàng)，其在進(jìn)行巡檢工作設(shè)置時(shí)可直接導(dǎo)入已配置好的模板。

智能在線(xiàn)巡檢運(yùn)行架構(gòu)如圖4所示。

圖4 智能在線(xiàn)巡檢—運(yùn)行架構(gòu)

3.3　智能在線(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)記錄設(shè)備健康狀態(tài)、在線(xiàn)記錄設(shè)備異常報(bào)警和在線(xiàn)檢查環(huán)境參數(shù)功能，智能在線(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的交互接口設(shè)計(jì)如圖5所示，將核電DCS系統(tǒng)與智能在線(xiàn)巡檢工作臺(tái)（InspectBench）隔離，各模塊運(yùn)行相對(duì)獨(dú)立，不影響原有軟件系統(tǒng)功能^[15]。設(shè)計(jì)智能在線(xiàn)巡檢網(wǎng)關(guān)（iHMU），為智能在線(xiàn)巡檢工作臺(tái)（InspectBench）調(diào)用數(shù)據(jù)提供通用接口，并可將核電DCS系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備健康參數(shù)和環(huán)境參數(shù)通過(guò)健康管理網(wǎng)（HNET）傳出。

圖5 智能在線(xiàn)巡檢—數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)

參考以上智能在線(xiàn)巡檢的數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)，在核電DCS系統(tǒng)內(nèi)部的改造工作包括通過(guò)部署在服務(wù)器上的插件（SpeAgent）采集設(shè)備健康參數(shù)^[16]。此外，區(qū)別于核電DCS系統(tǒng)原有的管理網(wǎng)（MNET）和系統(tǒng)網(wǎng)（SNET），設(shè)計(jì)專(zhuān)用HNET將DCS系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備健康參數(shù)和環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)絠HMU。

3.4　智能在線(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能在線(xiàn)巡檢的業(yè)務(wù)架構(gòu)總體設(shè)計(jì)為B/S結(jié)構(gòu)，采用前后端分離模式開(kāi)發(fā)。

其中客戶(hù)層基于Uni-app開(kāi)發(fā)框架技術(shù)，支持跨平臺(tái)，使用一套代碼同時(shí)開(kāi)發(fā)出多個(gè)平臺(tái)的應(yīng)用，可以分別打包成PC端、平板端、手機(jī)端App，可支持在多平臺(tái)應(yīng)用。

應(yīng)用層采用微服務(wù)軟件架構(gòu)模式，將場(chǎng)景功能服務(wù)和公共服務(wù)進(jìn)行了服務(wù)劃分，每個(gè)服務(wù)可進(jìn)行獨(dú)立部署和擴(kuò)展，便于維護(hù)升級(jí)，減少了服務(wù)之間的影響。其易于功能擴(kuò)展，可靈活部署在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)上。

在數(shù)據(jù)層采用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的部署模式。數(shù)據(jù)層也通過(guò)第三方對(duì)接DCS系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)：可調(diào)取python算法模型等進(jìn)行統(tǒng)一管理。

智能在線(xiàn)巡檢業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 智能在線(xiàn)巡檢—業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

4　核電DCS智能在線(xiàn)巡檢原型驗(yàn)證

基于開(kāi)源可視化運(yùn)維軟件Grafana搭建的智能在線(xiàn)巡檢工作臺(tái)原型，可將軟件運(yùn)維監(jiān)視模塊（SpeAgent）采集到的設(shè)備健康參數(shù)進(jìn)行可視化展示[16]。原型具體驗(yàn)證效果如下：

首頁(yè)為巡檢工作設(shè)置。從主界面-在線(xiàn)巡檢進(jìn)入該界面，界面顯示巡檢計(jì)劃列表和已執(zhí)行的巡檢計(jì)劃。將采集到的設(shè)備健康參數(shù)、設(shè)備健康狀態(tài)數(shù)據(jù)和巡檢報(bào)告記入數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖7所示，實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。

圖7 在線(xiàn)記錄設(shè)備健康狀態(tài)

在設(shè)備異常報(bào)警界面可顯示設(shè)備的異常信息，如圖8所示。工程師記錄此時(shí)系統(tǒng)的重要參數(shù)，結(jié)合巡檢異常結(jié)果分析，為設(shè)備運(yùn)維活動(dòng)提供輸入，對(duì)發(fā)生的異常問(wèn)題盡快進(jìn)行處理。

圖8 在線(xiàn)記錄設(shè)備異常報(bào)警

在智能在線(xiàn)巡檢工作臺(tái)可生成電子化巡檢報(bào)告，如圖9所示。其中巡檢報(bào)告正文結(jié)合巡檢工作設(shè)置內(nèi)容和巡檢數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中自動(dòng)生成（調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)字段，包括健康參數(shù)和環(huán)境參數(shù)信息），顯示內(nèi)容包括基于SFMEA的軟件故障模式統(tǒng)計(jì)、故障模式問(wèn)題等級(jí)統(tǒng)計(jì)和故障問(wèn)題匯總表。

圖9 生成電子化巡檢報(bào)告

5　結(jié)論

本文討論了當(dāng)前核電DCS系統(tǒng)的巡檢痛點(diǎn)需求，介紹了一種針對(duì)核電DCS系統(tǒng)的智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)，包括功能設(shè)計(jì)和架構(gòu)設(shè)計(jì)，并基于以上設(shè)計(jì)進(jìn)行了原型驗(yàn)證。總之，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了核電DCS系統(tǒng)設(shè)備的智能巡檢和在線(xiàn)健康管理，并可實(shí)時(shí)記錄設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為故障預(yù)警和故障分析提供了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了核電DCS系統(tǒng)領(lǐng)域傳統(tǒng)人工巡檢到智能化在線(xiàn)巡檢的轉(zhuǎn)變，大幅提升了巡檢效率和質(zhì)量。

基于核電DCS系統(tǒng)的智能在線(xiàn)巡檢設(shè)計(jì)結(jié)合了數(shù)字化與智能化的運(yùn)維理念，實(shí)現(xiàn)了核電DCS系統(tǒng)的在線(xiàn)運(yùn)維，通過(guò)設(shè)備的健康參數(shù)可監(jiān)視DCS系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。未來(lái)以此為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)行核電DCS系統(tǒng)設(shè)備的故障預(yù)測(cè)性維修，能夠大幅節(jié)省核電運(yùn)維成本，并帶來(lái)可觀(guān)經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介

鄧澤凡（1995-），男，北京人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，主要從事核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)智能運(yùn)維工作。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2024年3月刊