(中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院,四川 成都 610000)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,信息化建設(shè)模式發(fā)生重大轉(zhuǎn)變,以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為代表,正引導(dǎo)信息化發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代。人工智能、大數(shù)據(jù)的到來(lái),讓“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”智能應(yīng)用成為新的全球大趨勢(shì),特別是挖掘大數(shù)據(jù)隱含的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值已引起發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視,許多國(guó)家相繼出臺(tái)國(guó)家戰(zhàn)略,推動(dòng)人工智能和大數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、軍事裝備以及專(zhuān)業(yè)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展。

近年來(lái)工業(yè)制造、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域都在積極推廣人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在積極促進(jìn)大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用,產(chǎn)生了大量?jī)?yōu)秀的案例和解決方案,為人工智能、大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用提供了參考。同時(shí),核電發(fā)展也是人工智能和大數(shù)據(jù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域,具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。利用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)與核電業(yè)務(wù)的結(jié)合,發(fā)掘出具有稀缺性和差異性的數(shù)據(jù)價(jià)值,實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新發(fā)展,將促進(jìn)核電發(fā)展進(jìn)入第四次工業(yè)革命的新格局。

本文以核電領(lǐng)域的人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用為研究對(duì)象,從頂層設(shè)計(jì)角度,從核電業(yè)務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)以及典型應(yīng)用3個(gè)方面,探索人工智能和大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用方案,以促進(jìn)核電行業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展,提升中國(guó)核電企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1 背景介紹

人工智能、大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用在國(guó)家與社會(huì)發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略意義。中國(guó)核工業(yè)相關(guān)單位積極開(kāi)展人工智能、大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用研究,并制定相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃。

1.1 國(guó)家層面高度重視

中國(guó)政府高度重視人工智能和大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應(yīng)用。2015年以來(lái),我國(guó)從國(guó)家層面制定了《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等,并在《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》單獨(dú)列出一章“實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”,提出把大數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源,全面實(shí)施促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng),加快推動(dòng)數(shù)據(jù)資源共享開(kāi)放和開(kāi)發(fā)應(yīng)用,搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇,助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和社會(huì)治理創(chuàng)新。

此外,“兩化融合”“互聯(lián)網(wǎng)+”“核電走出去”等國(guó)家政策,對(duì)核電行業(yè)信息化支撐主營(yíng)業(yè)務(wù)的能力提出了要求,為信息化工作提出了明確的目標(biāo)。中核集團(tuán)在“十三五”重點(diǎn)戰(zhàn)略任務(wù)中提出“數(shù)字核工業(yè)”計(jì)劃,以研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字化、裝備制造智能化、經(jīng)營(yíng)管理現(xiàn)代化為建設(shè)重點(diǎn),向大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型,支撐集團(tuán)公司全產(chǎn)業(yè)鏈科研、設(shè)計(jì)、建造、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)等業(yè)務(wù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)效,積極推動(dòng)人工智能和大數(shù)據(jù)在核電全體系的應(yīng)用。

1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外人工智能和大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用方面已經(jīng)擁有較多的典型案例。以美國(guó)、法國(guó)為代表,通過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾十年的數(shù)據(jù)積累和大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用,在核電檢修、在線檢測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、安全保障等方面有了長(zhǎng)足發(fā)展。例如西屋公司所開(kāi)發(fā)的“可擴(kuò)展的開(kāi)放技術(shù)平臺(tái)”,實(shí)現(xiàn)通過(guò)傳感器不間斷的監(jiān)測(cè)取樣將核電站數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理中心;美國(guó)電力科學(xué)研究院采用“故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)對(duì)歐洲核電站的在線監(jiān)測(cè)功能;美國(guó)通用電氣開(kāi)發(fā)的“GE Predix”平臺(tái)實(shí)現(xiàn)將各種工業(yè)資產(chǎn)設(shè)備和供應(yīng)商相互連接并接入云端,并提供資產(chǎn)性能管理和運(yùn)營(yíng)優(yōu)化服務(wù)。法國(guó)電力集團(tuán)實(shí)施 “利用永久性狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修”計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)對(duì)核電站主要部件的在線故障檢測(cè)、利用專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)故障的評(píng)估、向全國(guó)性分析中心發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等功能。這些案例持續(xù)長(zhǎng)達(dá)幾十年的積累和迭代,取得了顯著的應(yīng)用效果。

在國(guó)內(nèi),我國(guó)核電行業(yè)各主要單位相繼開(kāi)展了不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究和實(shí)踐,主要工作集中在主數(shù)據(jù)治理、三維協(xié)同設(shè)計(jì)、智能機(jī)器人、設(shè)備數(shù)據(jù)采集等方面。例如秦山核電站啟動(dòng)大數(shù)據(jù)咨詢(xún)項(xiàng)目;田灣核電站開(kāi)展主數(shù)據(jù)治理和大數(shù)據(jù)應(yīng)用策劃工作;蘇州熱工研究院開(kāi)展群廠監(jiān)測(cè)分析、預(yù)警與智能管理支持;中廣核集團(tuán)實(shí)現(xiàn)對(duì)核電站重要設(shè)備開(kāi)展智能監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)預(yù)警;中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院利用人工智能算法建立了遠(yuǎn)程診斷分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)核電機(jī)組提供遠(yuǎn)程分析診斷技術(shù)服務(wù)等。

整體來(lái)講,在國(guó)內(nèi)核電領(lǐng)域,對(duì)于人工智能和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用還處于起步階段,研究和實(shí)踐的方向偏向于數(shù)據(jù)基礎(chǔ)治理方面,沒(méi)有形成支撐核電業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的技術(shù)體系,對(duì)于人工智能、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值未能形成典型案例。

1.3 核電發(fā)展勢(shì)在必行

當(dāng)前,中國(guó)核工業(yè)迎來(lái)戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇期,核工業(yè)在維護(hù)國(guó)家安全和能源安全中的地位更加突出,核電大發(fā)展、安全發(fā)展和“核電走出去”戰(zhàn)略實(shí)施對(duì)核電發(fā)展提出更高要求。我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷過(guò)30余年的發(fā)展,經(jīng)歷了各種堆型設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行階段,也積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù),隨著數(shù)據(jù)的積累、信息系統(tǒng)的復(fù)雜化,逐漸面臨工作效率降低、人工成本增加、數(shù)據(jù)資產(chǎn)浪費(fèi)以及決策依據(jù)不全面等諸多問(wèn)題。為了促進(jìn)核電產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)高效地可持續(xù)發(fā)展,只有增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力,積極探討和研究新興信息化技術(shù)手段,通過(guò)使用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的結(jié)合優(yōu)化增值,才能帶來(lái)效益迭代遞進(jìn)和創(chuàng)新發(fā)展。

2 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)國(guó)內(nèi)外人工智能和大數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、面臨的挑戰(zhàn)和國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的需求,結(jié)合核電行業(yè)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用特點(diǎn),提出“數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)、平臺(tái)是支撐、協(xié)同是保障、分析是核心、應(yīng)用效益是目標(biāo)”的理念,為核電應(yīng)用提供參考。以促進(jìn)核電產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展及提供優(yōu)質(zhì)應(yīng)用服務(wù)為出發(fā)點(diǎn),從核電業(yè)務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)以及典型應(yīng)用方向3個(gè)方面,研究核電領(lǐng)域人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用方案。

2.1 核電業(yè)務(wù)

從核電業(yè)務(wù)角度,可分為3個(gè)階段的應(yīng)用,分別是人工智能、大數(shù)據(jù)在核電設(shè)計(jì)體系的應(yīng)用;人工智能、大數(shù)據(jù)在核電工程建設(shè)體系的應(yīng)用以及人工智能和大數(shù)據(jù)在核電運(yùn)營(yíng)體系的應(yīng)用。

(1)人工智能、大數(shù)據(jù)在核電設(shè)計(jì)體系的應(yīng)用

數(shù)字化交付是構(gòu)建人工智能和大數(shù)據(jù)在核電設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用必經(jīng)的第一步。區(qū)別于傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)( 以紙介質(zhì)為主體) 的交付方式,將相關(guān)設(shè)計(jì)成品以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式提交給電廠,并初步實(shí)現(xiàn)軟件數(shù)據(jù)向大數(shù)據(jù)平臺(tái)的自動(dòng)發(fā)布,打通數(shù)字化交付流程,提升核電設(shè)計(jì)采購(gòu)施工管理效果。此外,還需建立覆蓋核電工程設(shè)計(jì)全過(guò)程、全專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集中管理,設(shè)計(jì)過(guò)程文件、成品文件單一數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一管理,滿(mǎn)足多種維度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)利用需要,通過(guò)大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)滿(mǎn)足工程建設(shè)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)度跟蹤的需要。

(2)人工智能、大數(shù)據(jù)在核電工程體系的應(yīng)用

人工智能、大數(shù)據(jù)在核電工程體系的應(yīng)用主要在有效支持科研創(chuàng)新、工程設(shè)計(jì)優(yōu)化、工程建設(shè)創(chuàng)效和核電廠運(yùn)營(yíng)智能化方面開(kāi)展。首先,在核電工程建設(shè)過(guò)程中,各參建方建立自己的信息管理系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)分散。通過(guò)數(shù)字化工程體系建設(shè),使各參建方之間復(fù)雜的接口關(guān)系轉(zhuǎn)化為同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上協(xié)同工作的高效協(xié)同,降低信息傳遞的不對(duì)稱(chēng),并將工程管理過(guò)程數(shù)據(jù)沉淀下來(lái),有效地將實(shí)體核電站和數(shù)字化核電站的建設(shè)過(guò)程進(jìn)行同步,保證數(shù)字化核電站的建設(shè)質(zhì)量;其次,通過(guò)整合核電建設(shè)項(xiàng)目各參建方的數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建全廠數(shù)據(jù)模型,根據(jù)不同階段的需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取與利用,實(shí)現(xiàn)按需共享;然后,利用三維模型動(dòng)態(tài)模擬施工過(guò)程、調(diào)試過(guò)程,實(shí)現(xiàn)施工調(diào)試的可視化管理,有效地壓縮土建施工、設(shè)備安裝和調(diào)試移交的工期。

(3)人工智能、大數(shù)據(jù)在核電運(yùn)營(yíng)體系的應(yīng)用

智慧核電運(yùn)營(yíng)是核電先進(jìn)運(yùn)營(yíng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),其目標(biāo)是保障核反應(yīng)堆安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)核電站在役檢查及關(guān)鍵設(shè)備的在線檢修與更換等技術(shù)研究。人工智能、大數(shù)據(jù)在核電運(yùn)營(yíng)體系的應(yīng)用是通過(guò)智能輻射防護(hù)監(jiān)控、智能巡檢、智能設(shè)備管理等技術(shù)研究,構(gòu)建核電智慧運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)架構(gòu)。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用包括：研究先進(jìn)無(wú)損檢測(cè)新方法、高精定量在役檢測(cè)技術(shù);研制核電站智能檢修機(jī)器人,開(kāi)展仿真技術(shù)、運(yùn)行支持技術(shù)研究;開(kāi)發(fā)人因數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng);開(kāi)展輻射劑量監(jiān)測(cè)定位技術(shù)、自動(dòng)抄表技術(shù)等智能巡檢技術(shù)研究;開(kāi)展設(shè)備全生命周期資產(chǎn)管理技術(shù)等智能設(shè)備管理研究等。

此外,人工智能、大數(shù)據(jù)應(yīng)用還可以貫穿在核電日常生產(chǎn)活動(dòng)中。比如推進(jìn)基于運(yùn)行監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的故障預(yù)測(cè)、診斷分析試點(diǎn);推進(jìn)設(shè)備可靠性與維護(hù)檢修精準(zhǔn)化技術(shù)支持體系試點(diǎn),為設(shè)備可靠、高效運(yùn)行提供保障;推進(jìn)電廠安全分析數(shù)字化、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)三維模擬化,應(yīng)急演練仿真化,提升電站運(yùn)行的安全管控能力;開(kāi)展機(jī)組運(yùn)營(yíng)績(jī)效對(duì)標(biāo),支持機(jī)組運(yùn)行績(jī)效改進(jìn),為核電運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和可視化奠定基礎(chǔ)等。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

從技術(shù)角度,人工智能和大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用需要研究從大數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析、管控和服務(wù)幾個(gè)層面的關(guān)鍵技術(shù)。

(1)大數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究

為及時(shí)發(fā)現(xiàn)核電站設(shè)備故障,大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)同時(shí)具備實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集能力。需要研究將流計(jì)算框架作為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行高效實(shí)時(shí)運(yùn)算,支撐實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)響應(yīng)和規(guī)則動(dòng)態(tài)匹配。

(2)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)研究

為滿(mǎn)足海量實(shí)時(shí)設(shè)備信息的存儲(chǔ)需求,大數(shù)據(jù)技術(shù)需要同時(shí)具備結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算能力。利用內(nèi)存庫(kù)和流計(jì)算技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速計(jì)算和存儲(chǔ),進(jìn)而提升業(yè)務(wù)的反應(yīng)速度。研究?jī)?nèi)容包括研發(fā)統(tǒng)一的存儲(chǔ)適配接口,利用分布式存儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)海量文件存儲(chǔ)技術(shù),研發(fā)同時(shí)支持事務(wù)性數(shù)據(jù)和分析型數(shù)據(jù)的新型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的可視化數(shù)據(jù)管理等。

(3)人工智能算法、大數(shù)據(jù)計(jì)算研究

研究?jī)?nèi)容包括分布式運(yùn)行引擎和協(xié)同計(jì)算功能,搭建分布式運(yùn)行集群化環(huán)境,研發(fā)統(tǒng)一的資源管理功能,既能滿(mǎn)足流計(jì)算、內(nèi)存計(jì)算、批量計(jì)算和查詢(xún)計(jì)算的功能,還能滿(mǎn)足多租戶(hù)不同計(jì)算模式下的資源分配與隔離。

(4)人工智能與大數(shù)據(jù)分析研究

研究數(shù)據(jù)模型映射轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)語(yǔ)義、數(shù)據(jù)挖掘等,研發(fā)業(yè)務(wù)語(yǔ)義設(shè)計(jì)器、自助式分析足跡、數(shù)據(jù)挖掘等,形成自助式分析工具集。大致可分為三部分：自助式分析組件,業(yè)務(wù)語(yǔ)義設(shè)計(jì)器和數(shù)據(jù)挖掘組件。

(5)大數(shù)據(jù)管控研究

以核電現(xiàn)有數(shù)據(jù)字典為基礎(chǔ),從元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建立、數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)共享發(fā)布等方面入手,研究確保數(shù)據(jù)的安全可靠,實(shí)現(xiàn)書(shū)同文、車(chē)同軌的數(shù)據(jù)管控能力。

(6)應(yīng)用服務(wù)研究

研究?jī)?nèi)容包括數(shù)據(jù)服務(wù)、計(jì)算服務(wù)和可視化管理服務(wù)等,其中數(shù)據(jù)服務(wù)主要包括數(shù)據(jù)融合訪問(wèn)模型建立,研發(fā)數(shù)據(jù)路由和數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān),形成數(shù)據(jù)服務(wù)組件,支持對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)SQL操作、安全權(quán)限控制和數(shù)據(jù)緩存,支持各類(lèi)應(yīng)用統(tǒng)一訪問(wèn)各類(lèi)數(shù)據(jù)源。其中計(jì)算服務(wù)主要包括研制計(jì)算任務(wù)規(guī)范、研發(fā)多模式計(jì)算任務(wù)管理、計(jì)算流程配置等功能,提供各類(lèi)計(jì)算任務(wù)的上傳、發(fā)布、調(diào)度和管理能力,支持用戶(hù)自定義計(jì)算任務(wù)和通過(guò)配置獲取結(jié)果的通用計(jì)算任務(wù)。還要制定標(biāo)準(zhǔn)化的組件調(diào)用和數(shù)據(jù)交互接口規(guī)范,融合各類(lèi)展現(xiàn)控件,集成包括GIS以及各類(lèi)圖像圖形展示軟件,形成大數(shù)據(jù)可視化組件庫(kù),支撐可視化應(yīng)用構(gòu)建。

2.3 典型應(yīng)用

從應(yīng)用角度,人工智能和大數(shù)據(jù)應(yīng)用在核電各個(gè)系統(tǒng)具有相似性,相關(guān)典型應(yīng)用的功能包括但不限于以下方面。

(1)三維模型數(shù)據(jù)應(yīng)用

研究將多種專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件生成的3D模型,進(jìn)行輕量化轉(zhuǎn)換和智能壓縮,利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全傳輸,并在大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)上進(jìn)行高質(zhì)量、高性能、安全的顯示。自動(dòng)抽取各板塊業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),按照預(yù)定義規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換與清洗,與電站對(duì)象深度關(guān)聯(lián),建立各種數(shù)據(jù)之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,與三維模型、二維圖紙聯(lián)動(dòng)。將三維模型與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)之后,使用戶(hù)可以快速、高效的查看三維模型、二維圖紙以及多維度業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),大大減少數(shù)據(jù)查詢(xún)的時(shí)間,給用戶(hù)帶來(lái)全新的數(shù)據(jù)協(xié)作體驗(yàn)。

(2)知識(shí)庫(kù)與圖文檔管理

研究通過(guò)高速掃描儀、高精度攝影器材等設(shè)備,對(duì)核電圖文檔進(jìn)行數(shù)字化管理。大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)與各種圖文檔編制工具的關(guān)聯(lián),能夠自動(dòng)調(diào)用原應(yīng)用程序?qū)D文檔進(jìn)行編輯、修改。在審批和瀏覽過(guò)程中,應(yīng)用平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)圖文檔的審批、圈閱功能,為無(wú)紙化的設(shè)計(jì)過(guò)程提供支持;審批發(fā)布的圖文檔支持手動(dòng)歸檔或自動(dòng)歸檔。大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)集中管理核電全壽期產(chǎn)生的各種文檔并形成經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù),實(shí)現(xiàn)圖文檔的電子化集中存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)知識(shí)數(shù)據(jù)在公司內(nèi)部的合理配置和有效共享。

(3)流程管理和版本控制

在核電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中,不可避免地出現(xiàn)各種設(shè)計(jì)變更。人工智能和大數(shù)據(jù)能最大化地發(fā)揮流程管理的作用,從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始,制造、采購(gòu)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、退役等階段都采用配置管理方法,能夠積累從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始的各個(gè)階段的數(shù)據(jù),全方位地記錄核電機(jī)組的情況,全面地進(jìn)行配置管理。通過(guò)對(duì)配置項(xiàng)的精確管理,減少了不必要的重復(fù)及修改等工作,縮短了工作時(shí)間,少占用了工作資源,減少了相應(yīng)的費(fèi)用,同時(shí)有利于經(jīng)驗(yàn)反饋,降低重大安全事故的風(fēng)險(xiǎn),整體提升安全水平。

(4)專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

核電設(shè)計(jì)各主要專(zhuān)業(yè)在同一設(shè)計(jì)平臺(tái)上完成布置設(shè)計(jì),等同于完成一次核電廠的數(shù)字化虛擬建造,可以實(shí)時(shí)反應(yīng)各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)成果,避免設(shè)計(jì)沖突,極大提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,避免設(shè)計(jì)變更,大幅降低建造成本。人工智能和大數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)獲取智能流程設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供的設(shè)計(jì)結(jié)果和工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)二三維設(shè)計(jì)校驗(yàn),保障設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)源的唯一性。通過(guò)增加相應(yīng)設(shè)備及軟件,把協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)從原來(lái)的只有數(shù)據(jù)傳遞,擴(kuò)展到包含數(shù)據(jù)、視頻、聲音的綜合可視化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái),可使多地用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)交流,可以極大地提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。

(5)施工項(xiàng)目管理

研究以施工作業(yè)為依托的計(jì)劃、費(fèi)用、質(zhì)量、安全、變更、文檔、風(fēng)險(xiǎn)及經(jīng)驗(yàn)反饋等的一體化管理,提供項(xiàng)目進(jìn)度實(shí)時(shí)監(jiān)控功能,方便管理層直觀監(jiān)督項(xiàng)目進(jìn)展,提供項(xiàng)目的計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度對(duì)比分析,方便管理層監(jiān)控項(xiàng)目狀態(tài)。通過(guò)直觀方式實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目、任務(wù)的提前、正常、預(yù)警、延期等狀態(tài)監(jiān)控,任務(wù)完成時(shí)間即將到期時(shí),系統(tǒng)可以自動(dòng)給任務(wù)負(fù)責(zé)人發(fā)送預(yù)警提醒。并支持用戶(hù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、任務(wù)分配情況、項(xiàng)目輸出物質(zhì)量等多維度進(jìn)行分析和輸出報(bào)表,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的控制。

(6)核電調(diào)試管理

通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)試技術(shù)體系,形成調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),建立完備的調(diào)試成本數(shù)據(jù)庫(kù);健全經(jīng)驗(yàn)反饋體系,建立經(jīng)驗(yàn)反饋數(shù)據(jù)庫(kù),為后續(xù)項(xiàng)目提供借鑒與參考,從而為電廠數(shù)字化移交提供保障?？蓾M(mǎn)足調(diào)試計(jì)劃、過(guò)程與調(diào)試數(shù)據(jù)管理和移交的基本管理需求。以調(diào)試計(jì)劃為驅(qū)動(dòng),以問(wèn)題管理為導(dǎo)向,以調(diào)試準(zhǔn)備、實(shí)施、移交為主要業(yè)務(wù)流程,實(shí)現(xiàn)調(diào)試業(yè)務(wù)流程電子化,操作規(guī)程結(jié)構(gòu)化;建立與設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工及運(yùn)行的信息集成與數(shù)據(jù)共享,實(shí)現(xiàn)調(diào)試業(yè)務(wù)的全生命周期管理。

(7)核電運(yùn)營(yíng)管理

基于核電工程數(shù)字化交付成果,構(gòu)建核電廠運(yùn)營(yíng)配置數(shù)據(jù)庫(kù)。研究基于運(yùn)行監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的故障預(yù)測(cè)、診斷分析。研究設(shè)備可靠性與維護(hù)檢修精準(zhǔn)化技術(shù)支持體系,為設(shè)備可靠、高效運(yùn)行提供保障。推進(jìn)電廠安全分析數(shù)字化、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)三維模擬化、應(yīng)急演練仿真化,提升電站運(yùn)行的安全管控能力。開(kāi)展機(jī)組運(yùn)營(yíng)績(jī)效對(duì)標(biāo),支持機(jī)組運(yùn)行績(jī)效改進(jìn),為核電運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化和可視化奠定基礎(chǔ)。

(8)決策支持

基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘,大數(shù)據(jù)應(yīng)用逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、安全等方面綜合信息的匯總查詢(xún),對(duì)運(yùn)行指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,提供多種分析模型和預(yù)測(cè)模型,以多種圖表形式展現(xiàn),為核電企業(yè)提供高效、及時(shí)、準(zhǔn)確的信息。

(9)數(shù)據(jù)安全

對(duì)于核電信息系統(tǒng)而言,安全性無(wú)疑是至關(guān)重要的,核電數(shù)據(jù)比起一般信息服務(wù),安全認(rèn)證機(jī)制的靈活性和數(shù)據(jù)的可靠性要求更高。安全問(wèn)題主要存在認(rèn)證、授權(quán)、審計(jì)、加密等方面,進(jìn)行安全管控的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的用戶(hù)安全和數(shù)據(jù)安全。用戶(hù)安全是訪問(wèn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的用戶(hù),主要研究其身份認(rèn)證的安全、權(quán)限控制的安全,保證合法的用戶(hù)能夠訪問(wèn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)上指定的組件和數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)安全是存儲(chǔ)在大數(shù)據(jù)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)的安全,數(shù)據(jù)全生命周期的整體安全,研究?jī)?nèi)容包括數(shù)據(jù)源的安全、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)脫敏、數(shù)據(jù)訪問(wèn)的審計(jì)等方面。

3 研究總結(jié)及展望

推動(dòng)人工智能、大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展,是大數(shù)據(jù)時(shí)代必備的基礎(chǔ)工作,也是核電企業(yè)突破當(dāng)前技術(shù)瓶頸的有效突破口。本文通過(guò)對(duì)核電業(yè)務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)以及典型案例的研究,總結(jié)了人工智能和大數(shù)據(jù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用研究思路,有利于促進(jìn)核電信息化、數(shù)字化、智能化等業(yè)務(wù)的發(fā)展,推進(jìn)“數(shù)字核電”的建設(shè),提升中國(guó)核電企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在我國(guó)核電行業(yè)整體信息化建設(shè)落后的情況下,大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化新技術(shù)的起步和推動(dòng),為新時(shí)代核電領(lǐng)域的發(fā)展提供了方向,不能等到信息化水平提高后再開(kāi)展大數(shù)據(jù)、人工智能的相關(guān)工作,應(yīng)該齊頭并進(jìn),相互促進(jìn),協(xié)調(diào)式并行發(fā)展。

首先,數(shù)據(jù)治理應(yīng)先行。忽視數(shù)據(jù)治理給大數(shù)據(jù)建設(shè)帶來(lái)了不少問(wèn)題,隨處可見(jiàn)的數(shù)據(jù)不統(tǒng)一,難以提升的數(shù)據(jù)質(zhì)量,難以完成的數(shù)據(jù)模型梳理等源源不斷的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)問(wèn)題,限制了大數(shù)據(jù)的發(fā)展,導(dǎo)致大數(shù)據(jù)應(yīng)用的展示效果不佳。數(shù)據(jù)治理需要以元數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)貫穿數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、產(chǎn)生、存儲(chǔ)、遷移、使用、歸檔等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)全生命周期管理,以及數(shù)據(jù)從源端到數(shù)據(jù)中心,再到應(yīng)用端的全過(guò)程管理。

其次,核電大數(shù)據(jù)應(yīng)用必須要深入挖掘?qū)I(yè)場(chǎng)景,解決目前的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)由于數(shù)據(jù)規(guī)模巨大、數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜而難以解決的問(wèn)題,或者目前單一業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)難以解決,必須融合多源數(shù)據(jù)系統(tǒng)才能解決的問(wèn)題。這類(lèi)業(yè)務(wù)需求必須結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)擅長(zhǎng)的領(lǐng)域,密切結(jié)合業(yè)務(wù)領(lǐng)域的實(shí)際需要才能得到。

再者,在清楚專(zhuān)業(yè)需求以后,必須要建立專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)模型。不同的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域有不同的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),數(shù)據(jù)規(guī)模、類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、相互關(guān)系都不相同,必須結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),建立符合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)模型。

我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷過(guò)幾十年的發(fā)展,經(jīng)歷了各種堆型設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行階段,也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。面對(duì)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng),為了確保核電產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)高效地可持續(xù)發(fā)展,需要在全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)積累方面做好能力建設(shè)工作,夯實(shí)基礎(chǔ),通過(guò)使用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化和由此帶來(lái)的管理迭代遞進(jìn),逐步實(shí)現(xiàn)中國(guó)核電 “做強(qiáng)、做優(yōu)、世界一流”的愿景。