核電設備狀態監測與故障診斷系統的開發

[摘要]隨著科學技術的發展，核電廠在全球電力網絡中的地位愈來愈重要，核電能源已經成為了當前社會發展的重要能源。鑒于核電的特殊性，我們必須要加大力度研發核電設備狀態監測與故障診斷系統，以便于人們能夠在遠程對核電設備進行操控。本文的核電設備監測與故障診斷系統是基于Visual Basic6.0系統開發的，該系統集信息收集、狀態監測以及故障診斷于一身，功能非常強大，而且操作便捷。

[關鍵詞]核電設備；狀態監測；故障診斷

近幾年，隨著幾期影響非常嚴重的核電事故的發生，全球各國對核電使用的安全性愈來愈重視，相關機構不但對核電工作人員加強了培訓，提升其整體素養；而且還不斷增加資金與技術投入來開發更加先進的核電監測與故障診斷系統，旨在促進核反應堆更好地進行工作，并及時精準的識別與處理各種故障。優良的核電設備狀態監測與故障診斷系統能夠根據收集的各種數據信息，通過計算機的處理與分析，及時的向工作人員匯報核電系統的運行狀態以及發生的故障信息，以便于工作人員可以及時的制定相關決策，運用有效的措施確保核電廠的安全運行。

1、核電設備狀態監測與故障診斷系統的總體設計

該系統包含人機交互、狀態監測、數據信息采集、故障診斷、規則推理以及結果診斷等系統與數據庫構成，系統示意圖如下圖1所示。

眾多子系統中信息收集、狀態監測以及故障診斷系統是其中最重要，它們既獨立運行，又相互協同，最終共同協作實現對核電設備的監測與故障診斷功能。

2、系統功能分析

2.1數據采集系統

數據采集系統是該系統的一級子系統，它主要負責對核電設備運行過程中的壓力、溫度、水位等信息進行收集。本系統在開發過程中以核動力裝置模擬器作為仿真實驗研究對象，數據采集系統通過感應設備和監測設備收集模擬器中的各項數據，并將這些數據及時的傳入數據信息庫。故障診斷時不但能夠采用在線讀取的數據，同時還能夠直接利用數據庫中的數據，這樣就能夠同時實現系統的在線診斷以及離線診斷。

2.2狀態監測系統

狀態監測系統是整個系統的二級子系統，它主要負責對信息收集系統收集到的各項數據實施處理、分析以及判斷，并將判斷的結果匯報給相關工作人員；當信息異常時，它還能夠進行自動報警。另外，狀態監測系統還可以對核電設備的運行情況實施分析操作，從而幫助工作人員更加深入的了解核電機組的運行情況以及將要發生的一些狀況。在仿真模擬實驗中，該系統良好的實現了對數據的統計分析，并精準的對故障進行了判斷；數據管理程序也很好的實現了對信息的存儲和維護功能，為工作人員查詢、打印相關數據奠定了良好的基礎。

2.3故障診斷系統

故障診斷系統包含神經網絡診斷子系統和規則推理診斷子系統，主要負責對數據收集系統以及狀態監測系統所收集與處理的信息進行更加深入的分析，從而確定出核電設備異常的原因以及發生故障的部位，向工作人員提供解決建議。

該系統中的神經網絡診斷子系統共應用了3中神經網絡：模糊神經網絡、BP網融合神經網絡以及徑向基函數神經網絡。在實施診斷時子系統首先從上級系統中獲取數據信息，然后運用FNN網絡以及BP網進行快速預診斷，預診斷階段允許其出現一定幾率的誤診，但是不能夠出現漏診情況。假如上述預診斷結果的可信度較低，那么就會啟用規則推理診斷系統對預診斷結果實施驗證，從而有效避免誤診情況的出現。

神經診斷子系統中的RBF網絡最重要的目的是識別出FNN網以及BP網不能識別的故障，該網絡無需訓練，計算速度快，對于故障診斷的實時性較強。然而一旦診斷中發生了多種故障模塊，且這些故障模式皆是FNN網以及BP網無法識別的故障模式，那么這時就必須要構建RBF神經網絡。

規則推理診斷系統能夠運用反向推理原理來對診斷的結果進行驗證。因為驗證規則是一句實際事故發生時設備的參數異常信息進行設計的，所以依據這些異常信息來確定事故發生情況可能不太充分，但是絕對是必要的，因此，運用此規則系統能夠比較精準的驗證事故是否真實發生。

總而言之，假如訓練好的FNN以及BP網對故障的診斷可信度比較高，呢么就可以不運用規則推理系統來進行驗證，而是直接匯報出故障檢測結果；訓練后的網絡無法對某些故障開展有效識別時，就應該構建RBF神經網絡實施在線識別，最終確定出故障的判定結果。

該系統運用到核電設備監測工作中之后，能夠依據收集的各種信息形成完整的診斷結論，系統還能夠依據結論提出相應的處理策略以及維修建議。該系統基于WlNDOS系統，以Visual Basic 6.0作為基礎開發工具進行研究設計，具備良好的人機交互功能，實用性非常強。

結論：

核電設備狀態監測與故障診斷系統可以良好的實現對核反應堆運行的信息收集、狀態監測、故障診斷以及規則推理，并且具備優秀的實際運用能力，各項功能完善，對于促進核電產業的長遠發展具有非常深遠的意義。