核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)與仿真方法
【專利摘要】本申請公開了一種核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)、核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)、以及核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法。其中核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)包括：測點仿真模塊，用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號；火警端通訊接口模塊，用于將所述模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去。本申請通過使模擬機的火警探測系統(tǒng)的外觀、操作客戶端、界面顯示、現(xiàn)象，以及操作后的響應(yīng)、結(jié)果與現(xiàn)場實際設(shè)備一致，滿足使操作員熟悉防火分區(qū)，掌握消防控制方法的要求，進而實現(xiàn)對培訓(xùn)運行人員應(yīng)對火災(zāi)等事故提高操作人員風(fēng)險意識以及火災(zāi)控制能力。
【專利說明】核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)與仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及核電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)、一種核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)、以及一種核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)進步,新建核電站開始采用全數(shù)字化控制系統(tǒng)(DCS, Digital ControlSystem)，它將應(yīng)用成熟的常規(guī)電站分布式控制系統(tǒng)加以改進并移植過來，全面應(yīng)用在常規(guī)島、Β0Ρ、核島部分，構(gòu)成核電機組的控制系統(tǒng)，核電機組的控制系統(tǒng)包括核電機組的監(jiān)控子系統(tǒng)、診斷子系統(tǒng)、服務(wù)器、通信子系統(tǒng)、執(zhí)行子系統(tǒng)等。核電機組由于其技術(shù)的復(fù)雜性，存在大量的各類設(shè)備，僅閥門就有一萬多個，另外還有大量的泵、電機、各類傳感器等，同時由此產(chǎn)生了大量的邏輯量、模擬量以及大量的實時報警等，在全數(shù)字化控制系統(tǒng)中，這類數(shù)字化的信息比傳統(tǒng)的主控制系統(tǒng)的信息要大大增加。在核電機組事故情況下，存在海量的數(shù)據(jù)信息會集中反饋到核電機組控制室，如果通過操縱員逐個信息進行識別則需要大量的時間；并且按規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的事故程序時，面對各種大量信息，需要操縱員迅速找到事故程序要求觀察的參數(shù)來決定程序走向，并采取正確的處理措施。為提高事故處理效率，新建核電站采用一種新型的、基于DCS的核電站事故處理模式一SOP (State Oriented Procedure,狀態(tài)導(dǎo)向事故處理程序)，整個事故處理過程以直觀、清晰的流程圖模式進行顯示和引導(dǎo)，可以提高事故狀態(tài)下問題處理的效率。此外，核電站由于其技術(shù)復(fù)雜、難度高以及涉及到核安全的特點，其運行和維護對人員資格和能力的要求也比較高，因此通常采用核電站模擬機(又稱核電站仿真機)對操縱員進行培訓(xùn)，使其在核電廠正常、異常和緊急工況下都能做出正確及時的操作，同時核電站模擬機也是進行電站運行分析的有效技術(shù)手段。
[0003]由于采用DCS結(jié)合SOP進行事故控制的新建核電站已將火災(zāi)納入事故程序管理范疇，因此用于電站火災(zāi)偵測與處理的JDT (火警探測)系統(tǒng)成為操縱員培訓(xùn)必不可少的重要課程之一，以保證操縱員在發(fā)生火災(zāi)的情況下，能夠根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的地點，確定可能失效的電站支持功能，應(yīng)用相應(yīng)的程序?qū)@些支持功能進行提前干預(yù)，如采取斷電措施，并根據(jù)這些可能失效的支持功能確定事故程序的控制策略，保證機組安全。因此，與以往核電站的模擬機相比，新建核電站的模擬機需要增加對JDT系統(tǒng)的模擬仿真，以便完成火災(zāi)情況下操縱員應(yīng)用事故程序進行機組控制的培訓(xùn)。
[0004]然而，雖然火災(zāi)的探測與控制系統(tǒng)已進行了數(shù)字化，并采用先進的智能化管理系統(tǒng)如MM8000，且實現(xiàn)了 JDT系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的聯(lián)動控制；然而，由于系統(tǒng)技術(shù)多樣，內(nèi)部接口復(fù)雜，仿真實現(xiàn)技術(shù)難度大，且受JDT數(shù)據(jù)提交限制，因此對數(shù)字化JDT系統(tǒng)的仿真一直沒有切實可行的技術(shù)解決方案，國內(nèi)外其它電站模擬機在消防培訓(xùn)方面也沒有成形的培訓(xùn)設(shè)施和方案。
[0005]因此，研發(fā)一種高仿真的核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，全面模擬數(shù)字化火警探測系統(tǒng)，用于操縱員消防培訓(xùn)已成為當(dāng)務(wù)之急。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本申請的第一方面，提供一種核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，包括:測點仿真模塊，用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號；火警端通訊接口模塊，用于將所述模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去。
[0007]所述的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)還包括:分別與所述測點仿真模塊和所述火警端通訊接口模塊通信的仿真系統(tǒng)操作員站；所述仿真系統(tǒng)操作員站包括仿真操作臺、軟件平臺模塊、配置模塊；所述仿真系統(tǒng)操作臺的外觀與核電站現(xiàn)場實際使用的火警探測系統(tǒng)操作臺的外觀一致；所述軟件平臺所采用的軟件配置與核電站機組實際使用的軟件配置一致；所述配置模塊與核電站現(xiàn)場實際使用的火警探測系統(tǒng)的配置及組態(tài)通用。
[0008]所述仿真系統(tǒng)操作員站使用西門子危險管理系統(tǒng)MM8000。
[0009]根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，包括模擬機服務(wù)器，還包括與所述模擬機服務(wù)器通信的如上所述的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)。
[0010]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述模擬機服務(wù)器包括采集模塊，用于采集所述火警端通訊接口模塊發(fā)出的模擬火災(zāi)測點信號。
[0011 ] 所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述采集模塊與所述火警通訊接口模塊之間的通訊基于模擬機CDB變量，所述模擬機服務(wù)器通過所述模擬機CDB變量的狀態(tài)觸發(fā)火災(zāi)報警信號。
[0012]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述模擬機服務(wù)器包括用于提供存儲狀態(tài)和初始化狀態(tài)的初始存儲模塊，所述初始化狀態(tài)為可任意調(diào)用存儲的狀態(tài)，以使所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)與存儲狀態(tài)時刻的狀態(tài)一致。
[0013]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述模擬機服務(wù)器包括回溯模塊，用于記錄預(yù)定時間時刻的所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0014]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述模擬機服務(wù)器包括運行凍結(jié)模塊，用于在任意時刻停止所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的運行、或者在任意時刻使所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)繼續(xù)運行。
[0015]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)還包括具有程控交換機的模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)，所述模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)為所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)提供電話硬件端□。
[0016]一種實施例中，所述核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)包括核電站全范圍模擬機配置系統(tǒng)。
[0017]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述模擬機服務(wù)器與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口 NK822X進行通信。
[0018]所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)中，所述模擬機服務(wù)器與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)基于虛擬的地址映射關(guān)系實現(xiàn)通信。
[0019]根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法，包括:提供核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，所述仿真系統(tǒng)包括測點仿真模塊和火警端通訊接口模塊，所述測點仿真模塊用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號，所述火警端通訊接口模塊用于將所述模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去；提供與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)通信的模擬機服務(wù)器，所述模擬機服務(wù)器用于偵測模擬機CDB變量，根據(jù)變量狀態(tài)觸發(fā)相應(yīng)的火災(zāi)報警信號；所述模擬機服務(wù)器與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)基于虛擬的地址映射關(guān)系，按預(yù)設(shè)協(xié)議進行通?目。
[0020]所述的核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法還包括:提供仿真系統(tǒng)操作員站，所述仿真系統(tǒng)操作員站安裝與核電站現(xiàn)場實際使用的危險管理系統(tǒng)一致的客戶端，用于顯示報警信息以及為操作員提供操作界面。
[0021]本申請的有益效果是:通過使模擬機的火警探測系統(tǒng)的外觀、操作客戶端、界面顯示、現(xiàn)象，以及操作后的響應(yīng)、結(jié)果與現(xiàn)場實際設(shè)備一致，滿足使操作員熟悉防火分區(qū)，掌握消防控制方法的要求，進而實現(xiàn)對培訓(xùn)運行人員應(yīng)對火災(zāi)等事故提高操作人員風(fēng)險意識以及火災(zāi)控制能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)連接模擬機服務(wù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的操作臺側(cè)視示意圖；
[0025]圖4為核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的操作臺正視示意圖；
[0026]圖5為核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)與模擬機服務(wù)器的通訊示意圖。
【具體實施方式】
[0027]針對目前數(shù)字化JDT仿真系統(tǒng)尚無可行的技術(shù)解決方案，為能對火災(zāi)事故規(guī)程驗證提供平臺，并保證操縱員火災(zāi)事故`規(guī)程培訓(xùn)順利開展，以便為核電站全范圍模擬機的JDT系統(tǒng)實現(xiàn)提供參考，需要JDT仿真系統(tǒng)為操縱員提供與現(xiàn)場完全一致的操控界面，即JDT仿真系統(tǒng)的外觀、操作方法、界面顯示和現(xiàn)象、以及操作后的響應(yīng)和結(jié)果應(yīng)與現(xiàn)場實際設(shè)備一致，從而滿足使操縱員熟悉防火分區(qū)、掌握消防控制方法的要求，從而培訓(xùn)運行人員應(yīng)對火災(zāi)等事故，提高操縱員風(fēng)險意識以及火災(zāi)控制能力?；诖?，本申請創(chuàng)新地提出“操作員站實物模擬結(jié)合控制層虛擬移植以及探測回路模型仿真”的解決方案，該方案采用與現(xiàn)場完全相同的人機界面系統(tǒng)，使現(xiàn)場數(shù)據(jù)可直接移植到模擬機，克服了上游數(shù)據(jù)限制，在保證高度逼真的前提下，控制層及火災(zāi)探測回路分別采用移植模擬及模型仿真，低成本解決JDT控制仿真、與DCS聯(lián)動通訊等多項技術(shù)難題，并成功在核電站模擬機上實施。
[0028]實施例1:
[0029]如圖1所示，本實施例提供一種核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，包括:測點仿真模塊、火警端通訊接口模塊和仿真系統(tǒng)操作員站。測點仿真模塊用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號；火警端通訊接口模塊用于將模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去；仿真系統(tǒng)操作員站分別與測點仿真模塊和火警端通訊接口模塊通信。
[0030]其中，仿真系統(tǒng)操作員站包括仿真操作臺、軟件平臺模塊、配置模塊；仿真系統(tǒng)操作臺的外觀與核電站現(xiàn)場實際使用的火警探測系統(tǒng)操作臺的外觀一致；軟件平臺所采用的軟件配置與核電站機組實際使用的軟件配置一致；配置模塊與核電站現(xiàn)場實際使用的火警探測系統(tǒng)的配置及組態(tài)通用。一種實施例中仿真系統(tǒng)操作員站使用西門子危險管理系統(tǒng)MM8000。
[0031]一種具體實現(xiàn)時，核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)為如圖2所示的虛線框圖，包括如下配置:
[0032](I)操作員站:這里采用與核電站現(xiàn)場實際使用的操作端系統(tǒng)一致，例如其硬件及軟件配置可以是包括:戴爾0PTIPLEX780以及戴爾1908FPB顯示屏、西門子MM8000軟件等；
[0033](2 )網(wǎng)關(guān)模擬器:這里采用GW401，一種舉例中，由于現(xiàn)場JDT、PLC控制器和探測器中的地址為3組，因此需要如圖1所示的3個GW401 ；
[0034](3)以太網(wǎng)接口 NK822X:例如 NK8223 ；
[0035](4) MD2810:10 可編程模塊；
[0036](5 )主機電話:如30路電話；
[0037](6)擴展電話:為操作員提供的電話；
[0038](7)網(wǎng)絡(luò)開關(guān):采用TPLINK實現(xiàn)。
[0039]本實施例的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)外觀上完全仿核電站現(xiàn)場實際的操作員站實現(xiàn)，使得采用本實施例的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)在進行培訓(xùn)時，學(xué)員得以很快熟悉JDT相關(guān)培訓(xùn)。
[0040]實施例2:
[0041]如圖2所示，本實施例提供一種核電站全數(shù)字化模擬系統(tǒng)，其包括模擬機服務(wù)器10，還包括與之通信的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)20。核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)可采用實施例1提供的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，不再贅述。
[0042]其中，模擬機服務(wù)器包括采集模塊，用于采集火警端通訊接口模塊發(fā)出的模擬火災(zāi)測點信號，采集模塊與火警通訊接口模塊之間的通訊基于模擬機CDB變量，模擬機服務(wù)器通過模擬機CDB變量的狀態(tài)觸發(fā)火災(zāi)報警信號。
[0043]一種實施例中，為實現(xiàn)工況復(fù)位、凍結(jié)、運行等一系列模擬機特有功能，滿足培訓(xùn)需求，模擬機服務(wù)器還包括用于提供存儲狀態(tài)和初始化狀態(tài)的初始存儲模塊，初始化狀態(tài)為可任意調(diào)用存儲的狀態(tài)，以使核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)與存儲狀態(tài)時刻的狀態(tài)一致。又一種實施例中，模擬機服務(wù)器包括回溯模塊，用于記錄預(yù)定時間時刻的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的狀態(tài)。又一種實施例中，模擬機服務(wù)器包括運行凍結(jié)模塊，用于在任意時刻停止核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的運行、或者在任意時刻使核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)繼續(xù)運行。
[0044]由于現(xiàn)有模擬機通常具有模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)，模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)具有程控交換機，因此可以為核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)提供電話硬件端口。
[0045]一種實現(xiàn)中，模擬機服務(wù)器與核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口NK822x如NK8223進行通信。
[0046]具體實現(xiàn)時，模擬機服務(wù)器與核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)基于虛擬的地址映射關(guān)系實現(xiàn)通信。
[0047]一種實施例中，核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)包括核電站全范圍模擬機配置系統(tǒng)。核電站全范圍模擬機通常設(shè)置在培訓(xùn)中心內(nèi)，主要用于培訓(xùn)操縱員和其他與運行有關(guān)的人員，是核電站操作員培訓(xùn)和考試取照的必備設(shè)備。核電站全范圍模擬機機房一般包括主控制室、遠(yuǎn)距離停堆室、技術(shù)支持中心、教控臺室、工程師站、主計算機室等功能房間。以下分別對這些房間進行說明:
[0048](I)主控制室:模擬機主控制室必須完全按照實際機組主控制室的設(shè)備、布置和環(huán)境等進行1:1的設(shè)計，所有硬件設(shè)備、房間布局、空調(diào)和照明等環(huán)境必須與參考電站主控制室的相應(yīng)設(shè)備外觀、布置完全相同，以便在全范圍模擬機中實現(xiàn)實際機組主控制室的完整模擬；
[0049](2)遠(yuǎn)距離停堆室:當(dāng)實際機組主控制室由于某種原因(例如發(fā)生火災(zāi))變得不可利用時就需要使用遠(yuǎn)距離停堆室，全范圍模擬機的遠(yuǎn)距離停堆室是根據(jù)實際機組遠(yuǎn)距離停堆室的設(shè)備、布置，按照實物模擬的方式在模擬機中實現(xiàn)完整的模擬；
[0050](3)技術(shù)支持中心:技術(shù)支持中心是專家組評價和診斷核電站狀況的場所，全范圍模擬機的技術(shù)支持中心是根據(jù)實際機組核電站技術(shù)支持中心的設(shè)備、布置，按照實物模擬的方式在模擬機中實現(xiàn)完整的模擬；
[0051](4)工程師站:全范圍模擬機的工程師站是整個全范圍模擬機的開發(fā)、維護、管理中心，支持各種工程師功能，包括電站過程仿真工程師站系統(tǒng)和DCS仿真工程師站系統(tǒng)兩部分；
[0052](5)教控臺室:全范圍模擬機的教控臺室是模擬機的特有系統(tǒng)，是專供教練員使用模擬機進行培訓(xùn)的系統(tǒng)，教練員通過教控臺室系統(tǒng)能夠控制整個模擬機，教練員能夠監(jiān)視整個模擬機的狀態(tài)和模擬機所模擬的整個電站運行狀態(tài)，教控臺室能夠直接干預(yù)和操作模擬機。
[0053]本實施例的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)實現(xiàn)了 JDT系統(tǒng)和模擬機之間的通信，使得采用本實施例的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)進行培訓(xùn)時，學(xué)員得以很快熟悉模擬機JDT相關(guān)培訓(xùn)。
[0054]實施例3:
[0055]本實施例基于前述實施例1和實施例3，提出一種核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法，包括:
[0056]提供核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，其中仿真系統(tǒng)包括測點仿真模塊和火警端通訊接口模塊，測點仿真模塊用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號，火警端通訊接口模塊用于將所述模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去;
[0057]提供與核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)通信的模擬機服務(wù)器，模擬機服務(wù)器用于偵測模擬機CDB變量，根據(jù)變量狀態(tài)觸發(fā)相應(yīng)的火災(zāi)報警信號；
[0058]模擬機服務(wù)器與核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)基于虛擬的地址映射關(guān)系，按預(yù)設(shè)協(xié)議進行通信。
[0059]此外，還提供仿真系統(tǒng)操作員站，仿真系統(tǒng)操作員站安裝與核電站現(xiàn)場實際使用的危險管理系統(tǒng)一致的客戶端，用于顯示報警信息以及為操作員提供操作界面。
[0060]以下通過一個具體項目的實例對模擬機數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)進行進一步說明。
[0061]本項目將以CRS模擬機現(xiàn)有軟硬件為基礎(chǔ)，進行JDT擴展?；驹瓌t是保持現(xiàn)有軟硬件不變，通過增加JDT系統(tǒng)，接口及其他必要設(shè)備，并開發(fā)與現(xiàn)有模擬機系統(tǒng)的接口軟件，來實現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)的通訊及JDT系統(tǒng)驅(qū)動與模擬?，F(xiàn)有系統(tǒng)信息如下:
[0062]1、模擬機主服務(wù)器，用于運行模擬機軟件，WINDOWS平臺，使用VC++為主要開發(fā)語言。模擬機軟件通過數(shù)學(xué)模型的方式仿真現(xiàn)場各設(shè)備特性及運行狀態(tài)，所模擬設(shè)備的狀態(tài)信息(如探頭，風(fēng)機)可通過編程方式讀取和寫入。該主機可通過模擬機系統(tǒng)子網(wǎng)與其他設(shè)備通訊。
[0063]2、模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)，采用了 WS824程控交換機，可為本項目提供一個電話硬
件立而口。
[0064]3、IO接口:無輸入輸出接口，JDT系統(tǒng)的按鈕與燈的驅(qū)動需在項目中一并考慮。
[0065]4、操作員柜附近提供IOA的220VAC電源一條
[0066]為實現(xiàn)培訓(xùn)目的，本實例通過外觀、軟件、接口、性能等方面對仿真系統(tǒng)予以設(shè)計。
[0067]本實例要求JDT操作臺外觀、尺寸、設(shè)備布局、選型、音響效果與核電站機組現(xiàn)場主控大廳的操作臺完全一致，包括JDT盤臺柜，MM8000工作站(顯示屏部分)，主機電話，操作按鈕及指示燈、工作站主機及打印機等，而操作臺內(nèi)部端子排、供電等不可見部分可根據(jù)模擬機特點有所不同。實際設(shè)計的操作臺外觀示意圖如圖3和圖4所示，其中圖3為操作臺的側(cè)視示意圖，包括控制臺臺體301、臺面302、前地腳303等，圖4為操作臺的正面示意圖，包括液晶顯示器401、主機電話402、電腦主機403、打印機404及空白面板，實際具體尺寸及布局，以現(xiàn)場為準(zhǔn)。
[0068]本實例對仿真系統(tǒng)的軟件要求需要達(dá)到與現(xiàn)場一致，也就是說，模擬機JDT系統(tǒng)操作站的平臺、配置、軟件及軟件版本應(yīng)與核電站機組現(xiàn)場一致；此外，模擬機JDT系統(tǒng)與現(xiàn)場JDT系統(tǒng)配置及組態(tài)通用，即現(xiàn)場配置、組態(tài)完畢后，不經(jīng)修改可直接導(dǎo)入模擬機JDT系統(tǒng)使用，反之亦然。
[0069]如圖5所示，具體JDT系統(tǒng)與模擬機模型、DCS系統(tǒng)之間的連接包括:首先模擬機服務(wù)器端運行通訊程序，主要負(fù)責(zé)偵測模擬機CDB變量，根據(jù)變量狀態(tài)，觸發(fā)相應(yīng)JDT報警信號，并還通過JDT地址虛擬設(shè)備，按MM8000特有協(xié)議發(fā)至客戶端(操作員站)，顯示火警；操作員站安裝與現(xiàn)場相同的MM8000客戶端，用于顯示報警信息，并為操作員提供操作界面；此外通過相關(guān)工具軟件生成驅(qū)動所需的相關(guān)配置及文件。
[0070]本實例中，模擬機的作用就是通過模擬的方式實現(xiàn)對現(xiàn)實真實場景的發(fā)生、發(fā)展過程進行仿真，盡可能的逼近實際，使操作員在模擬機上有種身臨其境的感覺，從而達(dá)到在模擬機上預(yù)演、演練、培訓(xùn)該場景、事件(如火災(zāi))，使操作員熟悉、掌握其應(yīng)對方法，在處理此變化過程中所采取的操作行為及獲取的信息，與在實際機組上采取的操作行動與獲取的信息一致。即實現(xiàn)對操作員來說，模擬機JDT上見到的現(xiàn)象、操作所導(dǎo)致的結(jié)果，應(yīng)與操作員在實際機組發(fā)生該情況時所見、操作取得的結(jié)果一致。
[0071]在滿足前述基本條件下，模擬機由于其自身的特點，對系統(tǒng)有特殊要求，即需要實現(xiàn)包括工況復(fù)位、凍結(jié)、運行、回溯等一系列特有功能。
[0072]對于運行和/或凍結(jié)功能，JDT仿真系統(tǒng)應(yīng)與模擬機同步運行或凍結(jié)，即在任意時亥IJ，模擬機被凍結(jié)停止，此時模擬機，包括JDT系統(tǒng)，所有狀態(tài)將保持在凍結(jié)的時刻，而不再繼續(xù)發(fā)生變化。凍結(jié)后可可繼續(xù)運行，即從凍結(jié)的時刻起繼續(xù)模擬事件發(fā)展，模擬連續(xù)。
[0073]對于存儲狀態(tài)和/或初始化狀態(tài)功能，模擬機，包括JDT系統(tǒng)需提供存儲狀態(tài)以及初始化狀態(tài)的功能。存儲狀態(tài)即可在任意時刻，保存當(dāng)前模擬機的當(dāng)前狀態(tài)，以便后續(xù)調(diào)用。初始化狀態(tài)，即可任意調(diào)用存儲的狀態(tài)，使模擬機與存儲狀態(tài)時刻的狀態(tài)一致。這里所指的狀態(tài)對JDT來說，應(yīng)包括現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)，如風(fēng)機、探測器等，主控操作員站的畫面(包括報警信息，存儲時打開的畫面等等)等等。
[0074]對于回溯功能，模擬機運行過程中，相隔固定時間，自動保存當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，或系統(tǒng)快照，通過選擇回溯的時間點，可以回溯到先前某一時刻的狀態(tài)，從該時刻重新繼續(xù)進行。
[0075]本實例還提供對講功能的實現(xiàn)，即模擬機大廳所有電話均撥打至教控臺的一部電話。所有電話撥打均撥向該臺固定電話，可以通過程控機實現(xiàn)。
[0076]本實例還提供按鈕與指示燈的實現(xiàn)，即要實現(xiàn)對按鈕狀態(tài)的采集，并將狀態(tài)信息傳至模擬機指定按鈕狀態(tài)變量，由于現(xiàn)場有15組按鈕對應(yīng)需要15個獨立變量。模擬機對這些變量處理后，將刷新12個指示燈狀態(tài)變量的狀態(tài)，此時，JDT仿真系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)這些變量狀態(tài)使對應(yīng)的指示燈亮起或是熄滅。通常模擬機運算周期不超過200Ms。
[0077]本實例通過讀寫模擬機變量狀態(tài)實現(xiàn)對MM8000客戶端和JDT操作臺的按鈕及指示燈的控制與通訊。同時應(yīng)能提供如前述的幾個特有功能的控制信號，如凍結(jié)/運行，存儲狀態(tài)/初始化狀態(tài)，回溯等。
[0078]如前述可知，本實例在性能方面，通過僅傳輸變化量(不變化的點不傳輸，且應(yīng)不影響JDT系統(tǒng)狀態(tài))盡量減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，并能自動保持狀態(tài)(如火警發(fā)生后，只要狀態(tài)變量狀態(tài)不變，則此報警應(yīng)保持，而不用經(jīng)常性的傳輸該點的狀態(tài)，僅當(dāng)該點狀態(tài)改變后再傳輸)。但接到如初始化狀態(tài)等控制信號時，為達(dá)到此要求，應(yīng)對所有數(shù)據(jù)進行一次刷新。此外，狀態(tài)刷新及時，狀態(tài)刷新響應(yīng)時間不超過模擬機I個計算周期200Ms。
[0079]綜上所述，通過各實施例和具體實例，本申請針對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，采用多樣化仿真方式，保證逼真度的同時，降低成本，提高靈活度。
[0080]JDT系統(tǒng)模擬要求給操作員提供與現(xiàn)場完全一致的操控界面，要由相同信息顯示格式以及操作方式，而對于底層實現(xiàn)操作員并不關(guān)心。特別是項目進行時期，受上游數(shù)據(jù)的限制，現(xiàn)場JDT系統(tǒng)仍處于調(diào)試及開發(fā)過程中，此情況使模擬機仿真難度進一步加大。面對此難題，項目小組深入分析系統(tǒng)各部分特點，創(chuàng)新采用了 “操作員站實物模擬+控制層虛擬移植+探測回路模型仿真”的解決方案。即人機界面部分，采用與現(xiàn)場完全一致的軟硬件，使用MM8000智能控制軟件，而對于現(xiàn)場后臺J DT系統(tǒng)，如控制器，板卡等，使用虛擬移植技術(shù)，使用簡單的硬件設(shè)備，模擬JDT所有測點的地址及邏輯，來與上游MM8000通訊，這樣就避免了購買現(xiàn)場昂貴的控制系統(tǒng)設(shè)備，但卻達(dá)到了相同的使用效果。而對于最底層的火警測點，直接通過模擬機，利用已掌握的仿真技術(shù)建模，實現(xiàn)對火災(zāi)測點的信號模擬。經(jīng)過深入分析JDT系統(tǒng)的協(xié)議規(guī)范，攻克了通訊屏障，通過自主開發(fā)接口驅(qū)動，實現(xiàn)模型與虛擬設(shè)備、MM8000人機界面的通訊。
[0081]采用此種方案，保證了操作員站人機界面的完全一致，并且可與電站數(shù)據(jù)通用，可以跟蹤電站及時更新，解決了電站數(shù)據(jù)仍處于調(diào)試，不斷變化，仿真模擬跟蹤不易的難題，保證了界面與現(xiàn)場的高度一致，同時也可為電站JDT系統(tǒng)組態(tài)數(shù)據(jù)提供驗證平臺。而邏輯層以及底層探頭使用虛擬移植及模型仿真的方式，實現(xiàn)了系統(tǒng)仿真所需的功能，同時減少了設(shè)備數(shù)量，有效控制了項目成本，且在系統(tǒng)后續(xù)維護以及升級方面均更為便捷，靈活度大。[0082]此外，因為火災(zāi)事故規(guī)程的引入，使JDT系統(tǒng)必須實現(xiàn)與DCS的聯(lián)動。對于模擬機來說也即要實現(xiàn)火警探測模型、JDT邏輯層及人機界面、DCS系統(tǒng)三者的數(shù)據(jù)通訊與聯(lián)動。由于涉及3套不同的軟硬件系統(tǒng)，采用不同的通訊協(xié)議以及不同平臺，實現(xiàn)三者同步通訊技術(shù)難度大?；诖?，本申請通過地址映射開發(fā)驅(qū)動接口，實現(xiàn)了三者數(shù)據(jù)通訊，很好的模擬了 JDT系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的聯(lián)動。而且，還針對模擬機的特點，實現(xiàn)了工況復(fù)位、凍結(jié)、運行等一系列模擬機特有功能，滿足了培訓(xùn)需求。智能化消防管理系統(tǒng)在模擬機上達(dá)到與DCS控制系統(tǒng)聯(lián)動的仿真實現(xiàn)。
[0083]而且，由于現(xiàn)場核島(NI)、常規(guī)島(Cl)、核電廠除NI和Cl外的其余部分(BOP)等有近2萬個測點，而操作員培訓(xùn)僅需針對個別比較有代表性的區(qū)域發(fā)生的火災(zāi)事故進行培訓(xùn)教學(xué)，因此，并不需對現(xiàn)場全部測點進行完全模擬，但又必須提供一定的靈活性，以便根據(jù)現(xiàn)場反饋，適當(dāng)擴展培訓(xùn)范圍。因此，針對這一特點，本申請采用了開放式程序結(jié)構(gòu)，對所有測點均提供了仿真接口，默認(rèn)情況下，這些測點均不會發(fā)出報警信號，處于休眠狀態(tài)。而對于培訓(xùn)需求的測點，通過簡單設(shè)置，即可激活。此種方式，增加了系統(tǒng)仿真靈活性，可根據(jù)需求隨時自由擴展。同時，為模擬火災(zāi)對設(shè)備造成的影響，采用了腳本編寫方式，實現(xiàn)火災(zāi)對設(shè)備影響的聯(lián)動模擬，通過腳本，針對不同區(qū)域火災(zāi)，實現(xiàn)對特點設(shè)備的故障插入，從而實現(xiàn)火災(zāi)預(yù)想事故的模擬。并可針對培訓(xùn)需求制定特點的專用場景，現(xiàn)象模擬范圍廣，靈活聞。
[0084]本申請核電站模擬機數(shù)字化JDT系統(tǒng)具有仿真度高、成本省，模擬機范圍擴展靈活的特點，為同類項目實施提供了參考，具有推廣借鑒意義。
[0085]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，上述實施方式中各種方法的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關(guān)硬件完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)可以包括:只讀存儲器、隨機存儲器、磁盤或光盤等。
[0086]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括: 測點仿真模塊，用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號； 火警端通訊接口模塊，用于將所述模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去。
2.如權(quán)利要求1所述的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，其特征在于，還包括:分別與所述測點仿真模塊和所述火警端通訊接口模塊通信的仿真系統(tǒng)操作員站； 所述仿真系統(tǒng)操作員站包括仿真操作臺、軟件平臺模塊、配置模塊；所述仿真系統(tǒng)操作臺的外觀與核電站現(xiàn)場實際使用的火警探測系統(tǒng)操作臺的外觀一致；所述軟件平臺所采用的軟件配置與核電站機組實際使用的軟件配置一致；所述配置模塊與核電站現(xiàn)場實際使用的火警探測系統(tǒng)的配置及組態(tài)通用。
3.如權(quán)利要求2所述的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真系統(tǒng)操作員站使用西門子危險管理系統(tǒng)MM8000。
4.一種核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，包括模擬機服務(wù)器，其特征在于，還包括與所述模擬機服務(wù)器通信的如權(quán)利要求1-3任一項所述的核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬機服務(wù)器包括采集模塊，用于采集所述火警端通訊接口模塊發(fā)出的模擬火災(zāi)測點信號。
6.如權(quán)利要求5所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述采集模塊與所述火警通訊接口模塊之間的通訊基于模擬機CDB變量，所述模擬機服務(wù)器通過所述模擬機CDB變量的狀態(tài)觸發(fā)火災(zāi)報警信號。
7.如權(quán)利要求4所述的 核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬機服務(wù)器包括用于提供存儲狀態(tài)和初始化狀態(tài)的初始存儲模塊，所述初始化狀態(tài)為可任意調(diào)用存儲的狀態(tài)，以使所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)與存儲狀態(tài)時刻的狀態(tài)一致。
8.如權(quán)利要求4所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬機服務(wù)器包括回溯模塊，用于記錄預(yù)定時間時刻的所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求4所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬機服務(wù)器包括運行凍結(jié)模塊，用于在任意時刻停止所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)的運行、或者在任意時刻使所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)繼續(xù)運行。
10.如權(quán)利要求4所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，還包括具有程控交換機的模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)，所述模擬機內(nèi)部電話系統(tǒng)為所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)提供電話硬件端口。
11.如權(quán)利要求4-11任一項所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)包括核電站全范圍模擬機配置系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求4-11任一項所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬機服務(wù)器與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)通過以太網(wǎng)接口 NK822X進行通信。
13.如權(quán)利要求4-11任一項所述的核電站全數(shù)字化控制模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬機服務(wù)器與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)基于虛擬的地址映射關(guān)系實現(xiàn)通信。
14.一種核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法，其特征在于，包括: 提供核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)，所述仿真系統(tǒng)包括測點仿真模塊和火警端通訊接口模塊，所述測點仿真模塊用于根據(jù)數(shù)學(xué)建模方式對火災(zāi)測點實現(xiàn)火災(zāi)測點的信號模擬，并輸出模擬火災(zāi)測點信號，所述火警端通訊接口模塊用于將所述模擬火災(zāi)測點信號發(fā)送出去； 提供與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)通信的模擬機服務(wù)器，所述模擬機服務(wù)器用于偵測模擬機CDB變量，根據(jù)變量狀態(tài)觸發(fā)相應(yīng)的火災(zāi)報警信號； 所述模擬機服務(wù)器與所述核電站數(shù)字化火警探測仿真系統(tǒng)基于虛擬的地址映射關(guān)系，按預(yù)設(shè)協(xié)議進行通信。
15.如權(quán)利要求14所述的核電站模擬機數(shù)字化火警探測仿真方法，其特征在于，還包括: 提供仿真系統(tǒng)操作員站，所述仿真系統(tǒng)操作員站安裝與核電站現(xiàn)場實際使用的危險管理系統(tǒng)一致的客戶端，用于顯示報警信息以及為操作員提供操作界面。
【文檔編號】G05B17/02GK103809459SQ201210454074
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】馬德有, 臧鵬, 李衛(wèi)濤, 謝開明, 謝光輝, 吳震華 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司