【關(guān)鍵詞】RFID 標(biāo)簽；核電站；隔離鎖控

引言

隔離鎖控技術(shù)是核電站安全管理中的關(guān)鍵技術(shù)，它通過對關(guān)鍵設(shè)備和區(qū)域的隔離與鎖定，確保在異常情況下能夠迅速切斷潛在的危險源，從而防止事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的隔離鎖控技術(shù)主要依賴于人工操作和管理，但在核電站這種復(fù)雜且高風(fēng)險的環(huán)境中，人為操作的失誤或疏忽可能帶來嚴(yán)重的后果。因此，研究基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的智能隔離鎖控技術(shù)，對于提高核電站的安全管理水平和降低事故風(fēng)險具有重要意義[1]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，具有信息感知全面、傳輸速度快、智能化程度高等特點，為核電站隔離鎖控技術(shù)的升級提供了有力支持。RFID（無線射頻識別）技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，通過無線方式實現(xiàn)對標(biāo)簽的自動識別和數(shù)據(jù)交換，具有識別距離遠(yuǎn)、速度快、容量大、可靠性高等優(yōu)勢，非常適合用于核電站這種需要高可靠性和高效率的環(huán)境[2]。將RFID技術(shù)應(yīng)用于核電站的隔離鎖控系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)設(shè)備的自動識別、狀態(tài)的實時監(jiān)控、權(quán)限的精確控制等功能，從而大幅提升隔離鎖控的智能化水平和響應(yīng)速度。這不僅有助于減少人為操作的失誤，提高核電站的安全管理水平，還能為核電站的智能化、自動化運行提供有力支撐。

本文旨在研究基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站智能隔離鎖控技術(shù)，創(chuàng)新性地將RFID技術(shù)與傳統(tǒng)的隔離鎖控技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建一種全新的智能隔離鎖控技術(shù)。該系統(tǒng)不僅可以通過RFID技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的自動識別、狀態(tài)監(jiān)控和權(quán)限控制，還可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和遠(yuǎn)程管理[3]。

一、基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站智能隔離鎖控技術(shù)研究

（一）基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站設(shè)備信息數(shù)據(jù)獲取

在核電站的設(shè)備管理中，RFID標(biāo)簽的附著與初始化是獲取設(shè)備運行數(shù)據(jù)并實現(xiàn)智能鎖控處理的第一步。對此，本文根據(jù)核電站的環(huán)境特點和設(shè)備要求，選擇適合的RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽的選擇應(yīng)考慮其尺寸、材質(zhì)、工作頻率、讀寫距離以及抗干擾能力等因素。例如，對于需要遠(yuǎn)距離讀取的設(shè)備，應(yīng)選擇工作頻率較高、讀寫距離較遠(yuǎn)的標(biāo)簽。對此，本文選擇了工作頻率在13.56MHz以下的超高頻（UHF）RFID標(biāo)簽作為核電站設(shè)備的信息讀取載體。然后為保證標(biāo)簽的穩(wěn)定讀取以及數(shù)據(jù)傳輸，需要對閱讀器進(jìn)行選擇[4]。閱讀器的布置應(yīng)遵循覆蓋全面、無死角的原則。本文選擇在關(guān)鍵設(shè)備的周圍布置閱讀器，確保每個設(shè)備都能被至少一個閱讀器覆蓋。對于大型設(shè)備或需要遠(yuǎn)距離讀取的場景，本文選擇增加閱讀器的數(shù)量或選擇讀寫距離更遠(yuǎn)的閱讀器。然后對閱讀器的功率、頻率、讀寫速度等參數(shù)進(jìn)行配置，采用TCP/IP協(xié)議作為閱讀器的通信協(xié)議，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。當(dāng)RFID閱讀器在其讀取范圍內(nèi)檢測到標(biāo)簽時，它會發(fā)送射頻信號激活標(biāo)簽。激活的標(biāo)簽通過反向散射方式將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送回閱讀器。由此，可以得到核電站設(shè)備信息數(shù)據(jù)集合表達(dá)式如下所示。

通過上述步驟即可完成對于核電站設(shè)備信息的有效獲取，通過進(jìn)行RFID標(biāo)簽附著與初始化處理，并布設(shè)RFID閱讀器，從而得到不同區(qū)域內(nèi)的設(shè)備信息數(shù)據(jù)。

（二）隔離鎖控邏輯設(shè)計

在采集到核電站設(shè)備運行數(shù)據(jù)后，通過結(jié)合設(shè)備的異常運行情況，對隔離鎖控邏輯進(jìn)行建立。首先，根據(jù)需求，定義表示鎖狀態(tài)、控制信號等信息的變量。對此，采用布爾變量L表示鎖的狀態(tài)（L=1表示鎖開，L=0表示鎖關(guān)），用S表示控制信號（S=1表示有信號觸發(fā)，S=0表示無信號觸發(fā)）。然后根據(jù)控制要求，建立鎖狀態(tài)與控制信號之間的邏輯表達(dá)式。當(dāng)設(shè)備運行狀態(tài)正常時，可以通過信號觸發(fā)實現(xiàn)開鎖處理，進(jìn)而可以建立邏輯表達(dá)式L= S?？紤]異常情況，如信號異常、鎖故障等，設(shè)計相應(yīng)的處理邏輯。例如，當(dāng)檢測到信號異常時，將鎖狀態(tài)設(shè)置為關(guān)閉，即L= 0。邏輯設(shè)計完成后，需要將邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為具體的程序代碼。這一階段涉及選擇合適的編程語言和開發(fā)環(huán)境，編寫實現(xiàn)鎖控邏輯的代碼[5]。對此，本文所設(shè)計的鎖控邏輯實現(xiàn)代碼如下圖所示。

通過上述步驟即可完成對于隔離鎖控邏輯的具體設(shè)計，通過對設(shè)備鎖狀態(tài)以及控制信號等變量進(jìn)行定義，建立邏輯表達(dá)式，并結(jié)合設(shè)備異常情況構(gòu)建出對應(yīng)的鎖控邏輯。

（三）鎖控操作執(zhí)行

在完成隔離鎖控邏輯設(shè)計后，本文針對邏輯判斷結(jié)果，構(gòu)建出RFID標(biāo)簽的信號感知模型，并結(jié)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制函數(shù)，實現(xiàn)隔離鎖控操作。對此，首先設(shè)表示第i個感知信號的狀態(tài)，其取值范圍為（0，1），其中0表示信號未觸發(fā)或狀態(tài)異常，1表示信號已觸發(fā)或狀態(tài)正常。則信號感知的過程可以表示為：

其中，是影響第i個感知信號的外部因素或條件， 是感知信號與外部因素之間的映射關(guān)系?；谏鲜鲂盘柛兄Ｐ?，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制是根據(jù)邏輯判斷的結(jié)果，控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如鎖具、閥門等）進(jìn)行動作，實現(xiàn)隔離或鎖定功能。對此，本文設(shè)定核電站執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電動鎖、氣動閥等。設(shè)定邏輯判斷結(jié)果為L，如果邏輯判斷為真（即所有安全條件都滿足），則 L = 1；否則 L = 0。設(shè)定輸出參數(shù)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作狀態(tài)（A）：這也是一個布爾值，表示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)。如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該進(jìn)行鎖定或隔離動作，則 A = 1；如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該保持原狀或進(jìn)行解鎖動作，則 A = 0?；谏鲜鲚斎牒洼敵鰠?shù)，本文所定義的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制函數(shù)表達(dá)式如下：

通過上述步驟即可完成隔離鎖控操作執(zhí)行流程的設(shè)計，通過構(gòu)建執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制函數(shù)，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鎖控操作進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)核電站隔離鎖控處理。將本節(jié)內(nèi)容與上述提到的設(shè)備運行信息數(shù)據(jù)獲取以及鎖控邏輯判斷等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合，至此，基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站智能隔離鎖控技術(shù)設(shè)計完成。

二、實驗論證

為了證明本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站智能隔離鎖控技術(shù)在實際缺陷檢測方面優(yōu)于常規(guī)的H13模具鋼心部缺陷檢測方法，在理論部分的設(shè)計完成后，構(gòu)建實驗環(huán)節(jié)，對本文方法的實際檢測效果進(jìn)行檢驗。

（一）實驗說明

為驗證本文提出的基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站智能隔離鎖控技術(shù)在實際缺陷檢測方面的優(yōu)越性，本次實驗選取了兩組常規(guī)的H13模具鋼心部缺陷檢測方法作為對比對象，分別為基于機(jī)器視覺的H13模具鋼心部缺陷檢測方法，以及基于感知編碼器的H13模具鋼心部缺陷檢測方法。通過構(gòu)建實驗平臺，采用三種檢測方法對同一個H13模具進(jìn)行缺陷檢測，對比不同方法的實際檢測效果。

（二）實驗對象

為了評估不同隔離鎖控技術(shù)在核電站中的應(yīng)用效果，本次實驗構(gòu)建了一個高度仿真的核電站環(huán)境。該環(huán)境將模擬核電站的主要系統(tǒng)，包括反應(yīng)堆、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等，同時還將考慮核電站可能遭遇的各種異常情況，如電源故障、設(shè)備故障、人為錯誤等。此外，為了測試隔離鎖控技術(shù)的效果，本次實驗構(gòu)建了一個包含多種異常情況的數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包括各種故障類型、故障發(fā)生時間、故障嚴(yán)重程度等信息。通過模擬不同故障場景，測試隔離鎖控技術(shù)在這些場景下的表現(xiàn)。對此，本文構(gòu)建出的測試用例鎖控任務(wù)單表如下所示。

表1 測試用例鎖控任務(wù)單表

通過模擬出不同的設(shè)備故障，并采用智能鎖控技術(shù)對核電站運行模型進(jìn)行管理，待實驗完成后，對比不同鎖控方法下核電站設(shè)備故障擴(kuò)散情況，從而實現(xiàn)方法性能的有效對比。

（三）鎖控效果對比結(jié)果

本次實驗以不同隔離鎖控方法下核電站的設(shè)備故障擴(kuò)散范圍作為對比指標(biāo)，用于衡量不同方法的實際鎖控效果，具體實驗結(jié)果如下圖所示。

通過上述實驗結(jié)果可以看出，在針對同一個核電站模型進(jìn)行模擬隔離鎖控管理時，本文方法下的設(shè)備故障擴(kuò)散范圍更小，說明本文方法可以準(zhǔn)確地隔離出故障設(shè)備，以防止故障擴(kuò)散或造成更大的傷害，由此可以證明本文方法的隔離鎖控效果更好。

結(jié)束語

盡管本文基于物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽的核電站智能隔離鎖控技術(shù)研究取得了一定的成果，為核電站的安全管理提供了新的思路和方法，但仍然存在一些不足之處。首先，在實際應(yīng)用中，RFID標(biāo)簽的抗干擾能力和穩(wěn)定性仍有待進(jìn)一步提高，以確保在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能正常工作。其次，智能隔離鎖控系統(tǒng)的集成度和智能化程度還有待提升，以滿足核電站日益復(fù)雜的安全管理需求。