模擬機教學分析系統的設計與實現

馮蔚++張明輝++賴偉

摘 要：模擬機教學分析系統用于教員分析學員在模擬機上的操作，建立一個可以讀取操縱員的所用動作和關鍵參數歷史的系統，開發該系統不僅能方便模擬機教學，也可擴展成為模擬機本身的運行狀態分析工具。

關鍵詞：模擬機教學；歷史分析；

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.173

模擬機是核電站操縱員培訓的重要設備，在一般情形下，教員通過實時觀看學員操作，多畫面錄制、回放錄像等形式觀察和分析學員行為，以達到良好的模擬機教學效果。

全范圍模擬機是對主控室1：1仿真，顯示設備多，例如福清核電已投用的兩臺模擬機顯示屏均超過20個，難以錄制所有屏幕，受制于硬盤空間僅能保留少量信息，而且錄像回放效果不佳。播放視頻文件時，不可能同時回放所有內容，未被調到屏幕上的重要信息無法讀取，學員的完整操作和重要歷史參數的無法復現，這些都成為教學分析中難以解決的困難。

為解決以上問題，分析目前基于DCS的模擬機功能特點，利用其具備的日志和歷史存儲功能，可開發一套專用的教學分析系統，不僅能方便模擬機教學，也可擴展成為模擬機本身的運行狀態分析工具。

1 需求分析及設計

在核電廠的培訓樓的建設過程中，一般會有幾個教學分析室，用于回放學員錄像，分析其行為，模擬機教學分析系統應將在模擬機與分析室之間建立計算機專用局域網絡，實現以下功能：

與已投用模擬機的數據服務器接口，讀取其上的歷史文件，并預留與其他模擬機的接口。從歷史文件中提出有效信息，可根據具體培訓時間和培訓場景，顯示預先選定數據點的歷史曲線和所有操縱員動作。實現局域網內多臺計算機均可登錄軟件界面并執行查詢、選擇時間、場景、數據等操作，并可查數據歷史曲線和操縱員動作。

根據模擬機已具備的功能，將需求進一步細化：

系統可采用C/S和B/S兩種模式開發，B/S模式可通過本機或其他計算機的web界面訪問，在分析室或辦公室對培訓課程進行回放和分析。

2 技術方案及功能設計

在整個系統中，設置一臺數據處理服務器，通過網絡與模擬機連接，獲取模擬機數據服務器上的日志文件和歷史數據。將獲取的數據進行處理，加入到服務器端所在的數據庫中，為分析系統客戶端提供數據。為每個分析室配一臺客戶端，在同一個網絡中，用交換機及光纖與服務器相連，通過網絡從數據處理服務器中獲取數據，用戶可以在客戶端界面上查看數據和操作。

2.1 分析室計算機服務器端

需具備通過網絡獲取遠端文件功能（FTP）。能夠讀取并解析1、2號模擬機歷史文件，將信息存放在數據庫表或者數據文件中，至少包括以下信息：參數的參數名、參數值、實際時間、模擬機時間；操縱員動作，動作實際時間、模擬機時間。根據復位初始條件的情況，區分不同場景。能夠依據教員預定義的參數清單，選取清單中的參數來處理，再放入數據庫或數據文件中。

2.2 模擬機端

在模擬機端開發處理程序或用其他方式，將模擬機數據服務器上的歷史數據和日志數據發送到教學分析系統數據處理服務器上，并考慮到模擬機使用中（如模擬機復位、回溯或重啟）對這些文件的影響。

2.3 客戶端界面

模擬機教學分析系統的客戶端可實現以下主要功能：

3 福清核電模擬機教學系統實現

福清1號模擬機DCS非安全級人機界面部分與現場一致，通過配置可從歷史數據服務器指定文件夾獲取指定數據的歷史文件和LOGBOOK日志文件。利用專用接口程序定期或不定期獲取這類文件，由于文件格式統一，可開發文本處理程序將文件內容進行拆分，提取系統所需有效信息，保存在專用服務器中。福清2號模擬機人機界面的全仿平臺中數據均存放在MYSQL數據庫中，提取所需數據則更為簡單。福清2號模擬機的全仿平臺中已具備了分布式、趨勢、歷史以及時間記錄、場景選擇等功能，可復用這些功能進行界面開發，技術上是可行的。模擬機教學分析系統開發投用后，模擬機分析室的利用率有所提升，教員可以充分觀察操縱員的上機表現，有針對性的分析、講解，有助于提高操縱員觀察能力、分析能力、判斷力，有利于良好操作習慣的養成；操縱員也可通過回顧自己的操作過程、觀摩其他學員的操作來提升自己的能力，有效提高操縱員培訓質量。利用教學分析系統，還可在發現模擬機的缺陷后，為復現問題提供更好的條件，可提高模擬機的質量。通過對模擬場景和操縱員動作的復現和分析，可幫助發現機組中潛在的問題，為核電廠安全運行提供有力保障。

作者簡介：馮蔚（1986-），女，湖北黃岡人，碩士，工程師，主研究方向：模擬機維護。