核電廠一體化核應急管理平臺開發研究

侯雪燕，謝明亮,2 ，魏 巍，李 青，戴 浩，谷韞豐，謝政權，朱 彤，陳 龍，賀 蓉

（1.中核武漢核電運行技術股份有限公司，湖北 武漢 430223；2.海軍工程大學 核科學技術學院，湖北 武漢 430033；3.福建福清核電有限公司，福建 福清 350318）

核應急是核能事業持續健康發展的重要保證，“十四五”規劃和2035 年遠景目標綱要明確提出構建統一指揮、專常兼備、反應靈敏、上下聯動的應急管理體制[1,2]。核電廠運營單位作為核應急的責任主體，為進一步提升、落實“創新核技術、確保核安全、做好核應急”理念，相繼開展核應急管理及技術支持體系的建設[3]。經過30 多年的發展，核應急的相關概念和理論體系逐步發展成熟[4]，在應急計劃區劃分標準、輻射后果評價、應急行動水平及干預水平等方面有著較大發展[5,6]。

在國內外核應急管理體系及相關標準規范研究中，強調核應急一直是核能應用各方關注的重點領域。目前，國外開展核應急研究的標準化機構主要有國際原子能機構（IAEA）、國際輻射防護委員會（ICRP）、美國核管理委員會（NRC）[7]。國際上較為典型的核應急決策支持系統有美國的MACCS、歐盟開發的RODOS、日本的ERSS 等[8]，目前我國核應急實現三級應急組織體系，即國家核應急組織、核設施所在省（自治區、直轄市）核應急組織、核設施營運單位應急組織[9]。我國與核應急有關的標準主要有國家標準（GB）國家軍用標準（GJB）、核工業標準（EJ）、能源行業標準（NB）[10]。標準規范對核應急的總體要求各級核應急管理組織機構有明確的組織架構、人員組成要求、工作職責，并規定了各層級核應急管理組織之間的聯系、權責等[11]。在應急平臺建設中，核應急管理是一項重要的基礎性工作，對全面加強和提高應急管理能力有著非常重要的意義[12]。

1 總體概述

針對核電廠應急管理體系，把握核應急關鍵技術研究，構建核電應急管理綜合平臺（Nuclear Emergency Management System，以下簡稱NEMS），實現應急崗位人員各種日常的應急管理，應急演習以及事故響應狀態下各種應對措施的綜合支撐軟件，平臺涵蓋了不同應急崗位各種應急業務處理，應急表單流程的電子化，應急數據監控，數據研判，信息發布，對外通信等一系列功能。

信息化技術日新月異，新技術的引入和升級，為提高分析研判精度，完善決策技術支持，開發核應急相關技術支持系統，建立電廠應急行動水平（EAL）矩陣，實現應急行動水平智能化決策，開發堆芯損傷評價、快速源項計算實現堆芯狀態監測與事故源項快速評估，考慮放射性物質釋放到環境，結合大氣數據，核電廠信息與GIS 地圖，實現大氣擴散模擬、大中小尺度輻射場計算，事故后果預測、實測數據分析、防護行動建議等功能。

在平時演練時還可以從模擬機獲取數據，通過演練流程，使得相關人員獲得應急處置的相關技能。在應急響應時，可以連接機組應急數據，實現應急響應及決策支持。一體化核應急管理及技術支持平臺總體業務功能架構如圖1 所示。

圖1 應急平臺系統架構Fig.1 The architecture of the emergency platform system

2 核應急管理平臺開發

核應急管理綜合平臺（NEMS）是針對核電基地應對突發核事件進行綜合應急處置及其演練的軟硬件系統，為核電應急事件處置行動、指揮、決策提供支持，滿足處置過程中信息錄入、輔助決策和指揮，應急通告與報告以及經驗反饋。

通過梳理核電廠應急管理的業務流程及接口關系，采用目前主流的GIS 平臺作為應急管理平臺底層平臺，并引進新的UI 設計理念、高效數據庫管理工具、流程驅動引擎以及軟件系統集成方法，開發核應急管理綜合平臺，使之達到行業領先水平。

2.1 系統功能概述

（1）滿足應急管理平臺業務數據及機組數據存儲、管理需求，設計實施核應急管理系統數據庫及配置工具，開發數據庫訪問接口；

（2）滿足應急管理平臺數據監控需求，確定WEB 畫面組態及展示方式，開發相關工具集，實現目標機組WEB 畫面動態展示、趨勢曲線、數據列表展示功能；

（3）滿足應急管理平臺業務流程自動化需求，確定工作流實現方式；設計開發流程表單，支持機組應急狀態下應急指揮決策與應急響應流程、機組應急行動水平輔助邏輯判斷流程、機組堆芯損傷評價流程；

（4）選擇商用GIS 軟件，通過GIS 展示應急場景環境數據與業務數據；

（5）實現通用基本的功能模塊，如用戶管理、角色管理、崗位管理、權限管理、日志管理、網絡監控、事故序列功能；

（6）制定統一的數據通信協議，使系統能夠快速與第三方系統集成；根據核行業NRSML協議，開發數據輸出接口；

（7）實現應急管理系統短信接口、傳真接口、視頻顯示接口。

核應急管理平臺可應用于兩種模式，即演習模式與響應模式，在核應急演習狀態下，用于應急人員培訓和演練，其數據取自模擬機，在應急響應模式下，用于核應急響應，其數據取自真實機組，如圖2 所示。

古人云：“師者，傳道、授業、解惑也。”教師之所以受到全社會的尊重，除了因為其手中掌握著開啟知識寶庫的金鑰匙之外，最突出的特征是教師高尚的品質情操，能夠感召學生。因此，陶冶情操，提高自身品德和心理素質便成了教師實施綠色教育的重要一環。

圖2 核應急管理平臺應用模式Fig.2 The application mode of the nuclear emergency management platform

2.2 數據采集及接口實現

為核事故不同的應急指揮數據制定統一的數據通訊標準及協議，利用移動互聯技術實現數據采集終端與系統數據層的對接。

利用成熟的接口技術實現可擴展性，對應急專家系統及外圍輔助系統進行集成，實現數據互通和復用。對應急相關軟件進行集成，主要為配套的應急專家系統，包括機組狀態診斷系統、堆芯損傷評價系統、輻射后果評價系統等。針對這些軟件定制標準的數據訪問接口，通過數據解析或功能觸發，把分析過程及結果數據整合到應急平臺中（見圖3）。

圖3 數據接口圖Fig.3 The data interface

2.3 應急業務流程開發

核電站應急管理平臺是針對核電基地應對突發核事件進行綜合應急處置及其演練的軟硬件系統，是核電廠應急崗位人員各種日常工作的應急管理，支持應急演習以及事故響應狀態下各種應對措施的綜合支撐軟件系統。該系統涵蓋了不同應急崗位各種應急業務處理，實現應急表單流程的電子化，應急數據監控，應急資源整合、應急人員管理、數據研判，信息發布，對外通信等一系列功能。

平臺涵蓋不同應急崗位各種應急業務處理，流程表單的電子化，應急數據監控，數據研判，信息發布，對外通信等一系列功能，其業務流程如圖4 所示。

圖4 核應急業務流程Fig.4 The work flow of nuclear emergency

2.4 應急數據監控系統

產品各功能模塊緊貼核應急領域的關鍵需求，在技術上以應急實時數據庫、地理信息系統及流程引擎為主要支撐平臺，實現機組數據監控、視頻監控、應急數據整合展示等功能。

（1）機組數據監控

采用最新的HTML5 技術，實現了跨平臺的機組流程圖展示框架，框架整體嵌入客戶端WEB 瀏覽器中，無須安裝任何插件；擺脫了對操作系統和開發框架的依賴性，可以動態部署到任何安裝有相應瀏覽器的系統中，具備良好的跨平臺特性；框架支持接入3D 圖形樣式，能夠利用組件化的方式，對流程圖作靈活地布局和擴展（見圖5）。

圖5 機組數據監控Fig.5 Data monitoring of nuclear power plants

（2）應急數據整合展示

對應急需要關注的臺風、風場、KRS、氣象塔、視頻監控、輻射場數據進行接入和集成，并在地理信息平臺上進行統一展示，便于應急指揮部人員了解廠區及周邊情況（見圖6）。

圖6 應急數據監控Fig.6 Emergency data monitoring

對核電基地的移動設備（如應急監測車輛，人員撤離車輛等）進行接入和集成，并能在地理信息平臺上進行統一展示，以便于應急指揮部人員對應急資源進行統一的管理和集中調配。

3 關鍵技術研究

3.1 基于流程引擎的表單開發

工作流引擎采用 IDEA 或 eclipse，采用SpringBoot 2.X 框架，業務流程建模標準采用BPMN 2.0，集成Activiti 工作流引擎，實現流程節點管理、流向管理、流程樣例管理，結合用戶權限和組織機構管理功能模塊，實現應急流程審批功能，開發了表單設計工具和流程組態工具，提供審批流程編輯可視化功能和審批流程管理功能，解決了核電廠應急管理平臺應急表單版本無法及時更新、運維不便捷等問題（見圖7）。

圖7 流程表單實現方案圖Fig.7 The process form implementation

3.2 基于web 組態的監控畫面展示

如圖8 所示畫面組態及展現可采用集成開發環境VSCode，前端框架采用Vue 2.X、Quasar，或其他集成開發環境。實現組態端畫面編輯、組態端通用控件開發、組態端邏輯腳本編譯、運行端渲染實時組態畫面、運行端組態畫面腳本運行，解決早期大量代碼依賴、維護不方便、簡潔直觀等問題；通過實時數據接口獲取到狀態數據，然后通過HTML5 的Canvas 對頁面元素進行渲染，加載工況圖形矢量界面，實現實時動態顯示機組工況信息。

圖8 畫面組態技術方案圖Fig.8 The technical scheme of screen configuration

4 結論

本文提出了一體化核應急管理平臺的建設方案，并對核應急管理關鍵技術進行研究，在功能全覆蓋的基礎上，采用業務和時序數據庫分離、前后端分離等新框架設計技術理念，集成Activiti 工作流引擎和組態技術，實現基于流程引擎的表單開發和基于web 組態的監控畫面展示開發，使得低代碼平臺具有更好的開放性、可維護性、兼容性，解決傳統應急管理平臺功能局限，應急管理低效，表單任務與工藝畫面開發、更新和運維不便捷，應急流程繁瑣等缺點，提升核應急管理平臺功能及性能，滿足核電當前核應急日常管理和應急響應需求。