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(jì)院 儀控設(shè)計(jì)所，北京 100083）

0 引言

2021 年1 月30 日，“華龍一號(hào)”全球首堆——福建福清核電5 號(hào)機(jī)組在完成滿功率運(yùn)行后，正式投入商業(yè)運(yùn)行。2021 年5 月20 日，“華龍一號(hào)”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇2 號(hào)機(jī)組完成100h 連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行驗(yàn)收，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)，正式投入商業(yè)運(yùn)行?！叭A龍一號(hào)”是國內(nèi)自主研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代核電站?！叭A龍一號(hào)”作為目前最為先進(jìn)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(shí)間緊、責(zé)任大、變化多的難題。因此，國內(nèi)的核電廠多會(huì)建立計(jì)算機(jī)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(yùn)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(jí)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(shí)現(xiàn)軟件自動(dòng)判斷，而是依靠人為判斷[3]。核電廠運(yùn)行人員無法及時(shí)有效地獲取應(yīng)急行動(dòng)水平（EAL）相關(guān)位號(hào)的狀態(tài)，以及是否有EAL 已經(jīng)發(fā)生報(bào)警。對(duì)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(yùn)行人員需要手動(dòng)查詢其他資料，獲取判斷邏輯，導(dǎo)致運(yùn)行人員無法及時(shí)地做出判斷。同時(shí)，某些電廠應(yīng)急輔助判斷功能自動(dòng)觸發(fā)應(yīng)急狀態(tài)升級(jí)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(jìn)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(duì)現(xiàn)有核電廠應(yīng)急輔助功能無法實(shí)時(shí)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(shí)，無二次確認(rèn)環(huán)節(jié)等缺點(diǎn)，提供基于可視化界面設(shè)計(jì)的核電廠應(yīng)急輔助判斷方法。該可視化界面設(shè)計(jì)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(dòng)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(duì)核電廠應(yīng)急輔助判斷過程進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，使得核電廠運(yùn)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(jí)相關(guān)的EAL 條目運(yùn)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(jì)，降低了由于軟件誤診斷或其他因素導(dǎo)致的誤進(jìn)入狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。

1 應(yīng)急輔助判斷功能總體設(shè)計(jì)

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(xiàng)實(shí)時(shí)參數(shù)，這些實(shí)時(shí)參數(shù)包括機(jī)組工況參數(shù)/模擬機(jī)參數(shù)、氣象參數(shù)、環(huán)境輻射參數(shù)。對(duì)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(shí)時(shí)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(dòng)水平進(jìn)行比較，經(jīng)邏輯判斷后實(shí)現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)等級(jí)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(gè)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(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）。通過在應(yīng)用服務(wù)器上啟動(dòng)應(yīng)急輔助判斷微服務(wù)周期性調(diào)用DLL，實(shí)現(xiàn)每個(gè)應(yīng)急行動(dòng)水平（EAL）條目診斷。

可視化界面模塊主要進(jìn)行可視化界面設(shè)計(jì)：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(jí)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(hào)”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(dòng)后會(huì)周期性調(diào)用應(yīng)急行動(dòng)水平邏輯診斷動(dòng)態(tài)庫的各個(gè)接口函數(shù)，獲取診斷結(jié)果。

2）應(yīng)急行動(dòng)水平邏輯診斷動(dòng)態(tài)鏈接庫

◇ 動(dòng)態(tài)鏈接庫接口函數(shù)

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

◇ 動(dòng)態(tài)鏈接庫調(diào)用流程見圖3

圖3 動(dòng)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(jìn)行負(fù)載均衡配置，顯示模塊為每一個(gè)EAL 條目單獨(dú)分配一個(gè)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(jì)及應(yīng)用

3.1 應(yīng)急輔助判斷二次確認(rèn)界面設(shè)計(jì)

當(dāng)核電現(xiàn)場出現(xiàn)EAL 報(bào)警觸發(fā)時(shí)，會(huì)在應(yīng)急輔助決策系統(tǒng)的置頂欄提示擬進(jìn)入的應(yīng)急狀態(tài)，文字背景帶有閃爍標(biāo)識(shí)和標(biāo)識(shí)應(yīng)急狀態(tài)升級(jí)的箭頭。應(yīng)急狀態(tài)標(biāo)識(shí)顏色會(huì)根據(jù)應(yīng)急等級(jí)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(jí)標(biāo)識(shí)Fig.4 Emergency status to be upgraded identification

應(yīng)急人員通過點(diǎn)擊應(yīng)急狀態(tài)文字標(biāo)識(shí)或箭頭，即可彈出二次確認(rèn)界面，并查看EAL 報(bào)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(bào)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(diǎn)擊生成審批單按鈕發(fā)起應(yīng)急狀態(tài)審批，則EAL 報(bào)警信息會(huì)自動(dòng)添加到審批單中。如果應(yīng)急人員確認(rèn)無需升級(jí)，則可點(diǎn)擊已確認(rèn)無需升級(jí)按鈕，則本次應(yīng)急狀態(tài)升級(jí)取消。

3.2 應(yīng)急輔助判斷總覽界面設(shè)計(jì)

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(dòng)水平劃分為4 種識(shí)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(jí)、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(shí)別類索引按照識(shí)別類進(jìn)行細(xì)化分類，當(dāng)某個(gè)索引下的EAL 標(biāo)識(shí)出現(xiàn)報(bào)警后，該索引標(biāo)識(shí)的背景顏色根據(jù)報(bào)警等級(jí)的不同發(fā)生變化，如圖6 所示。同時(shí)，點(diǎn)擊每個(gè)索引標(biāo)識(shí)便可以進(jìn)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(dòng)水平診斷流程圖界面

當(dāng)某個(gè)應(yīng)急行動(dòng)水平（EAL）觸發(fā)報(bào)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(dòng)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(gè)流程模塊的顏色當(dāng)判斷條件滿足時(shí)，可由軟件自動(dòng)填充顏色。當(dāng)軟件無法自動(dòng)判斷時(shí)，則提供人工確認(rèn)按鈕進(jìn)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(bào)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(jìn)行可視化界面設(shè)計(jì)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

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(yùn)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(yùn)行人員確認(rèn)需要進(jìn)入某一應(yīng)急狀態(tài)，則可以自動(dòng)發(fā)起審批單，相關(guān)的EAL 信息會(huì)自動(dòng)填寫到審批單中，避免了運(yùn)行人員費(fèi)時(shí)費(fèi)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(yùn)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(gè)標(biāo)識(shí)的填充顏色，快速地定位到是哪個(gè)EAL 觸發(fā)報(bào)警。通過點(diǎn)擊EAL 標(biāo)識(shí)，可以查看該EAL 關(guān)聯(lián)的位號(hào)的最新實(shí)時(shí)值及報(bào)警閾值、判斷條件等信息。

3）為了讓運(yùn)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(shí)，該元素的顏色可自動(dòng)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(dòng)判斷完成。這樣運(yùn)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(gè)因素導(dǎo)致的EAL 觸發(fā)報(bào)警。