核電廠在役檢查管理信息平臺設計與實現

張文哲　馬奔宇

【摘 要】核電廠役前/在役檢查工作是保證核電廠設備、系統和構筑物安全運行的重要環節。該項工作的專業性強、涉及面廣、責任重大。通過IT技術，建立一套核電廠在役檢查管理信息化工作平臺，實現役檢資料、數據的電子化存儲與查閱，規范核電廠的役檢工作相關業務數據/流程，提高役檢工作效率，降低役檢成本。

【關鍵詞】核電廠；在役檢查；信息化；群堆化；HTML5；虛擬現實

0 前言

核電廠在役檢查主要依據檢驗規范、檢查大綱和檢驗程序等的要求，對核電廠的核安全設備、部件和焊縫實施以無損檢測方法為基礎的定期檢驗，旨在發現被檢部位中產生的超過記錄標準缺陷，確保核電廠設備、系統和構筑物的安全運行。

目前，國內核電廠在在役檢查工作實施過程中，役檢工作的管理總體上依賴于人工計劃和控制，工作效率難有較大的提高，而且隨著投運機組運行時間的增長，以及在建/籌建機組的投產，在役檢查工作量和數據量將會急劇增加，舊的管理模式已經滿足不了新的需求，進一步優化、改進和規范在役檢查工作流程的管理，顯得十分迫切和必要。而研究、開發和使用依托于信息化技術，對在役檢查流程實施電子化管理則是解決這一問題的可行途徑。

1 核電廠役檢工作流程梳理

核電廠在役檢查工作主要涉及到以下幾個方面：與役檢相關文件、資料的管理、檢查計劃制定、檢查計劃實施、檢查結果分析、處理與歸檔以及日常管理等。一次完整的在役檢查活動一般分為以下五個階段進行：

（1）編制計劃：以十年滾動計劃為依據，編制年度檢查計劃；根據日常檢修需要制定臨時檢修計劃。

（2）檢查計劃準備：根據制定的檢查計劃準備工作包，整理各檢查項目需要的工作票、圖紙、檢驗規程、專用計劃、質量計劃等。

（3）檢查計劃實施：由檢查計劃實施方根據工作票展開現場檢查，反饋各檢驗項目的執行情況，并根據反饋結果對后期的檢查計劃進行調整。

（4）檢查結果數據整理存儲：將換料大修的檢查結果報告整理存儲。

（5）顯示/缺陷處理：若檢查過程中發現超標顯示/缺陷，則根據實際情況進行處理，編寫QDR報告、NCR報告，并根據處理意見對后續檢查計劃進行調整。

2 平臺結構設計及功能分析

由國內核電廠役檢工作業務邏輯和業務數據特點可知，在役檢查管理信息平臺（以下簡稱“IMS”）至少應包括4個信息資料庫。首先建立核電廠役檢部件信息庫，并在此基礎上建立技術文件信息庫、檢查計劃數據信息庫、檢查結果數據信息庫。使核電廠役檢工作的管理者、參與者可以方便快捷地制定檢查計劃、解讀檢查規范/標準、查詢技術文件、管理檢查結果數據，從而實現了核電廠役檢工作的信息化。

2.1 系統軟件架構

IMS平臺采用SOA理念開發，針對核心役檢業務對象進行模塊化設計，基于MVC框架，完成配置型役檢信息化平臺搭建，實現多電廠、多機組（多堆型）的群堆化管理。依據具體電廠、機組實際業務特點，對核心業務模塊基礎數據進行手動配置，如圖1所示，快速搭建目標電廠、機組的專用役檢信息化管理平臺。

IMS平臺采用三層體系結構：Web服務，應用服務和數據庫服務分層部署，采用負載均衡技術進行集群處理保證系統運行性能，實現上層功能和中層平臺溝通、中層功能和底層功能的溝通，用戶訪問系統全部采用B/S結構管理方式，避免了客戶端程序的安裝維護等問題，系統各模塊具有可重復利用性，整個系統具有較強的擴展性。在系統中增加頁面、修改圖形、重新組態時，無須用戶編寫程序代碼就可以利用標準的組件、組態工具或生成工具來完成。

2.2 系統業務邏輯架構

以計劃為核心，將“計劃管理”的思想貫穿IMS平臺開發始終。檢查部件、檢查規范/標準和在役檢查大綱為本數據庫的根本IMS平臺的基礎，通過檢查規范標準和在役檢查大綱來指導十年滾動計劃的編制與升版，通過十年滾動計劃自動生成年度計劃，然后按照年度計劃執行檢查，錄入檢查結果，最后對檢查結果的分析統計，并手動調節下一個年度計劃。具體流程如圖2示：

2.3 平臺功能分析

以核電廠役檢工作內容為基礎，同時結合國內多家核電廠的役檢業務特點，對核電廠在役檢查基本工作流程進行了梳理。并在此基礎上展開功能分析與設計。IMS平臺由役檢部件管理、技術文件管理、檢查計劃管理、檢查結果管理、特殊部件管理、日常檢驗項目管理、大修管理、工器具&試塊管理、檢驗人員管理、任務管理和系統維護十一個模塊組成，同時考慮了與核電廠其他系統的接口關系。

2.3.1 役檢部件管理模塊

對核電廠在役檢查活動中涉及到的設備、部件、最終被檢部位/焊縫進行管理。根據核電廠業務系統、設備、部件、被檢部位/焊縫的物理邏輯層次結構，構建一顆設備樹，根據核電廠在役檢查大綱各檢驗項目的劃分規則構建一顆大綱樹，通過這兩種樹結構，對設備/部件及其關系進科學的管理。

利用基于HTML5的圖形技術將系統流程圖、管道模擬圖、等軸圖與被檢部件有機結合，實現在役檢查圖紙的便捷查閱：在圖紙中快速的找到所需被檢部位/焊縫或跳轉到下一張相關圖紙，同時通過圖紙熱點顏色的變化實時反映圖中各受檢部件的健康狀態信息，并可即時獲取圖中任意受檢部件的檢查計劃信息和歷史檢查結果信息，如圖3所示。

通過虛擬現實技術，構建反應堆壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器、主泵及與主設備相連主管道的三維模型，模型包含主設備內部結構且針對每個受檢部件/部位建立單體模型，采用GPU實例化、延遲著色技術降低內存需求，提升渲染性能，實現了三維模型在瀏覽器的流暢展現，建立各單體模型與被檢部位/焊縫的關聯關系。

2.3.2 檢查計劃管理模塊

對核電廠的各種檢查大綱、檢查計劃進行管理，包括各類十年計劃、年度檢查計劃、臨時檢查計劃。將各類計劃信息數據化存儲，并建立各類計劃間的邏輯關系，進而實現年度檢查計劃的自動生成和手動調節，如圖4所示，提高核電廠在役檢查計劃編制工作的效率與準確性。

為了提高計劃數據的存取速度，將每個檢驗項目的計劃信息以一個VARCHAR類型字段來存儲，不同大修下的檢查計劃信息以“_”隔開，通過P、PF、F等字符來標記不同大修下各檢驗項目的狀態。如圖5所示。對計劃數據的調整，后臺均通過字符串操作來完成。

為保障計劃數據的準確性和可追溯性，IMS平臺建立了計劃調整自動記錄日志機制，當用戶對十年滾動計劃的數據進行調整后，系統會自動形成調整明細，調整明細以“A—>B”形式描述用戶對某檢驗項目的調整過程。一條調整日志可包含多條調整明細，如圖6所示。

2.3.3 檢查結果管理模塊

本模塊實現對歷次大修檢查結果數據管理以及缺陷/顯示的集中管理，在IMS平臺中所有的檢查結果數據均需與檢查計劃數據一一對應，從而保障從“計劃—>結果—>計劃”的閉環管理。

IMS平臺中檢查結果數據的管理包括兩種模式，如圖7所示。模式一：以匯總表形式對歷次大修發現的缺陷/顯示進行管理，匯總表與綜合報告一一對應，每個匯總表中記錄受檢部件、檢驗時間、檢驗方法、綜合報告編號、缺陷詳細參數信息、不可達信息以及檢驗報告單頁碼，需查看缺陷/顯示詳細結果信息時可通過檢驗報告單頁碼查看對應的檢驗報告單頁附件。該模式主要用于對早期檢查結果數據的管理。模式二：以檢驗報告單形式對每個受檢部件的結果進行管理，檢驗報告單與檢查計劃中的檢驗項目一一對應，針對不同的檢驗方法、受檢對象設計不同的檢驗報告單模板，檢驗報告單中詳細記錄檢驗結果全部信息，包括：受檢部件信息、檢驗技術條件信息、缺陷報告單信息、不可達信息等。該模式實現了檢驗報告單的在線編、審、批以及業主認可，主要用于新產生的檢驗結果數據的管理。

按上述兩種模式錄入的檢查結果數據審批生效后，缺陷/顯示記錄會自動導入缺陷/顯示集中管理模塊。在該模塊內可對缺陷/顯示數據進行多角度、多方位統計、分析，如圖8所示，詳細記錄每個缺陷/顯示的處理過程信息，同時可根據需要對相應受檢部件的檢查計劃頻度進行調整。

IMS平臺針對法規標準中驗收條款，結合役檢缺陷/顯示分析、判定流程，設計各檢驗方法以及典型受檢部件的檢查結果自動分析算法，實現了缺陷/顯示是否達記錄閾值或超標，是否存在明顯擴展的自動判斷，提高了核電廠役檢結果錄入/分析的客觀性、準確性。

3 結束語

本文在梳理、總結傳統核電站在役檢查管理工作內容和業務流程的基礎上，提出了核電廠在役檢查信息化管理平臺建設方案，對平臺的設計與實現進行了論述。該平臺涵蓋了核電廠在役檢查活動涉及的業務數據，為核電廠在役檢查領域群堆化管理提供了有效、完善的信息化工具，有效的解決了傳統管理模式下的諸多問題，如：資料查閱不便、信息交換困難、數據處理工作量大出錯率高等，提高了役檢工作效率、優化了役檢資源、降低了役檢成本。后續可基于IMS平臺可建立國內在役檢查數據倉庫/中心，為各核電廠、核設施提供數據智能分析、評定及輔助決策等高附加值服務，以便更好的為核電廠的在役檢查工作服務。

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[責任編輯：田吉捷]