核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)

文/李虹燚 中核遼寧核電有限公司 遼寧葫蘆島 125000

核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)

文/李虹燚 中核遼寧核電有限公司 遼寧葫蘆島 125000

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，核電廠在全球電力網(wǎng)絡(luò)中的地位愈來愈重要，核電能源已經(jīng)成為了當(dāng)前社會(huì)發(fā)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(fā)核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，以便于人們能夠在遠(yuǎn)程對(duì)核電設(shè)備進(jìn)行操控。本文的核電設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是基于Visual Basic6.0系統(tǒng)開發(fā)的，該系統(tǒng)集信息收集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷于一身，功能非常強(qiáng)大，而且操作便捷。

核電設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷

近幾年，隨著幾期影響非常嚴(yán)重的核電事故的發(fā)生，全球各國對(duì)核電使用的安全性愈來愈重視，相關(guān)機(jī)構(gòu)不但對(duì)核電工作人員加強(qiáng)了培訓(xùn)，提升其整體素養(yǎng)；而且還不斷增加資金與技術(shù)投入來開發(fā)更加先進(jìn)的核電監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，旨在促進(jìn)核反應(yīng)堆更好地進(jìn)行工作，并及時(shí)精準(zhǔn)的識(shí)別與處理各種故障。優(yōu)良的核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)能夠根據(jù)收集的各種數(shù)據(jù)信息，通過計(jì)算機(jī)的處理與分析，及時(shí)的向工作人員匯報(bào)核電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及發(fā)生的故障信息，以便于工作人員可以及時(shí)的制定相關(guān)決策，運(yùn)用有效的措施確保核電廠的安全運(yùn)行。

1、核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)包含人機(jī)交互、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)信息采集、故障診斷、規(guī)則推理以及結(jié)果診斷等系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，系統(tǒng)示意圖如下圖1所示。

圖1 核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

眾多子系統(tǒng)中信息收集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷系統(tǒng)是其中最重要，它們既獨(dú)立運(yùn)行，又相互協(xié)同，最終共同協(xié)作實(shí)現(xiàn)對(duì)核電設(shè)備的監(jiān)測(cè)與故障診斷功能。

2、系統(tǒng)功能分析

2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是該系統(tǒng)的一級(jí)子系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)對(duì)核電設(shè)備運(yùn)行過程中的壓力、溫度、水位等信息進(jìn)行收集。本系統(tǒng)在開發(fā)過程中以核動(dòng)力裝置模擬器作為仿真實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過感應(yīng)設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備收集模擬器中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)及時(shí)的傳入數(shù)據(jù)信息庫。故障診斷時(shí)不但能夠采用在線讀取的數(shù)據(jù)，同時(shí)還能夠直接利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，這樣就能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線診斷以及離線診斷。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的二級(jí)子系統(tǒng)，它主要負(fù)責(zé)對(duì)信息收集系統(tǒng)收集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)施處理、分析以及判斷，并將判斷的結(jié)果匯報(bào)給相關(guān)工作人員；當(dāng)信息異常時(shí)，它還能夠進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。另外，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以對(duì)核電設(shè)備的運(yùn)行情況實(shí)施分析操作，從而幫助工作人員更加深入的了解核電機(jī)組的運(yùn)行情況以及將要發(fā)生的一些狀況。在仿真模擬實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)良好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，并精準(zhǔn)的對(duì)故障進(jìn)行了判斷；數(shù)據(jù)管理程序也很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的存儲(chǔ)和維護(hù)功能，為工作人員查詢、打印相關(guān)數(shù)據(jù)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.3 故障診斷系統(tǒng)

故障診斷系統(tǒng)包含神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷子系統(tǒng)和規(guī)則推理診斷子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所收集與處理的信息進(jìn)行更加深入的分析，從而確定出核電設(shè)備異常的原因以及發(fā)生故障的部位，向工作人員提供解決建議。

該系統(tǒng)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷子系統(tǒng)共應(yīng)用了3中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP網(wǎng)融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)施診斷時(shí)子系統(tǒng)首先從上級(jí)系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)信息，然后運(yùn)用FNN網(wǎng)絡(luò)以及BP網(wǎng)進(jìn)行快速預(yù)診斷，預(yù)診斷階段允許其出現(xiàn)一定幾率的誤診，但是不能夠出現(xiàn)漏診情況。假如上述預(yù)診斷結(jié)果的可信度較低，那么就會(huì)啟用規(guī)則推理診斷系統(tǒng)對(duì)預(yù)診斷結(jié)果實(shí)施驗(yàn)證，從而有效避免誤診情況的出現(xiàn)。

神經(jīng)診斷子系統(tǒng)中的RBF網(wǎng)絡(luò)最重要的目的是識(shí)別出FNN網(wǎng)以及BP網(wǎng)不能識(shí)別的故障，該網(wǎng)絡(luò)無需訓(xùn)練，計(jì)算速度快，對(duì)于故障診斷的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。然而一旦診斷中發(fā)生了多種故障模塊，且這些故障模式皆是FNN網(wǎng)以及BP網(wǎng)無法識(shí)別的故障模式，那么這時(shí)就必須要構(gòu)建RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

規(guī)則推理診斷系統(tǒng)能夠運(yùn)用反向推理原理來對(duì)診斷的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。因?yàn)轵?yàn)證規(guī)則是一句實(shí)際事故發(fā)生時(shí)設(shè)備的參數(shù)異常信息進(jìn)行設(shè)計(jì)的，所以依據(jù)這些異常信息來確定事故發(fā)生情況可能不太充分，但是絕對(duì)是必要的，因此，運(yùn)用此規(guī)則系統(tǒng)能夠比較精準(zhǔn)的驗(yàn)證事故是否真實(shí)發(fā)生。

總而言之，假如訓(xùn)練好的FNN以及BP網(wǎng)對(duì)故障的診斷可信度比較高，呢么就可以不運(yùn)用規(guī)則推理系統(tǒng)來進(jìn)行驗(yàn)證，而是直接匯報(bào)出故障檢測(cè)結(jié)果；訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)無法對(duì)某些故障開展有效識(shí)別時(shí)，就應(yīng)該構(gòu)建RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施在線識(shí)別，最終確定出故障的判定結(jié)果。

該系統(tǒng)運(yùn)用到核電設(shè)備監(jiān)測(cè)工作中之后，能夠依據(jù)收集的各種信息形成完整的診斷結(jié)論，系統(tǒng)還能夠依據(jù)結(jié)論提出相應(yīng)的處理策略以及維修建議。該系統(tǒng)基于WINDOS系統(tǒng)，以Visual Basic 6. 0作為基礎(chǔ)開發(fā)工具進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，具備良好的人機(jī)交互功能，實(shí)用性非常強(qiáng)。

結(jié)論：

核電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)可以良好的實(shí)現(xiàn)對(duì)核反應(yīng)堆運(yùn)行的信息收集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷以及規(guī)則推理，并且具備優(yōu)秀的實(shí)際運(yùn)用能力，各項(xiàng)功能完善，對(duì)于促進(jìn)核電產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有非常深遠(yuǎn)的意義。

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