汪映榮，許修亮，曹姝媛

（山東核電有限公司，山東 海陽 265116）

數(shù)字化核電站構(gòu)想

汪映榮，許修亮，曹姝媛

（山東核電有限公司，山東 海陽 265116）

提出了全新的數(shù)字化核電站的藍(lán)圖架構(gòu)和方案構(gòu)想，以核電站全生命周期管理的理念，將項(xiàng)目前期、工程建設(shè)期和生產(chǎn)運(yùn)營期的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、建造數(shù)據(jù)、調(diào)試數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行全面有效整合，采用先進(jìn)的信息技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化、智能化的核電站，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的跨平臺(tái)資源共享。 通過介紹數(shù)字化核電站的概念、意義、進(jìn)展情況及構(gòu)成，提出了數(shù)字化核電站信息平臺(tái)的建設(shè)思路，分別建立數(shù)據(jù)中心和信息平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化核電站。

數(shù)字化；信息化；核電站

1 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、數(shù)據(jù)、知識(shí)正在深度融合于核電各專業(yè)領(lǐng)域的工作中，在深入推進(jìn)兩化融合的同時(shí)，核電行業(yè)信息化也迎來了以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的“新常態(tài)”。讓核電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，加深信息技術(shù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建一個(gè)全面、真正意義上的數(shù)字化核電站，成為核電企業(yè)信息化建設(shè)的目標(biāo)和發(fā)展方向。目前對(duì)于數(shù)字化核電站的認(rèn)識(shí)還存在不同見解，有人認(rèn)為將核電信息管理系統(tǒng)與生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)相結(jié)合就是數(shù)字化核電站，也有人將三維虛擬核電廠理解為數(shù)字化核電站。數(shù)字化電廠的概念是在 20世紀(jì)末被提出的，目前已經(jīng)正式進(jìn)入實(shí)施階段。人們從不同的認(rèn)識(shí)角度出發(fā)，給出了數(shù)字化電廠的若干種概念和解決方案，如提出了數(shù)字化電廠概念模型，也 稱 為 5S 模 型 ：分 散 控 制 系 統(tǒng) （distributed control system，DCS）、廠 級(jí) 信 息 系 統(tǒng) （supervisor information system，SIS）、管 理 信 息 系 統(tǒng) （management information system，MIS）、電 廠仿 真 系 統(tǒng) （plant simulation system，PSS）、 決 策 支 持 系 統(tǒng)（decision support system，DSS）。

本文提出了全新的數(shù)字化核電站的藍(lán)圖架構(gòu)和方案構(gòu)想，即將核電站的過程控制數(shù)字化、生產(chǎn)管理數(shù)字化、物理對(duì)象數(shù)字化、設(shè)計(jì)過程數(shù)字化、事務(wù)處理數(shù)字化、經(jīng)營決策數(shù)字化，在核電站從建設(shè)、運(yùn)行到退役的整個(gè)生命周期中，實(shí)施完整的數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化采購、數(shù)字化施工、數(shù)字化移交、數(shù)字化運(yùn)維，同時(shí)在生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)層次采用智能化和數(shù)字化設(shè)備、儀表和元件，在信息系統(tǒng)中采用相應(yīng)的智能軟件和管理軟件，從而實(shí)現(xiàn)核電安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 數(shù)字化核電站的概念、意義及進(jìn)展情況

2.1 數(shù)字化核電站的概念

數(shù)字化核電站是以核電廠物理對(duì)象和工作對(duì)象為研究對(duì)象，從核電全生命周期出發(fā)對(duì)其進(jìn)行量化、分析、控制和決策，從而降低發(fā)電成本、提高上網(wǎng)電量、減少設(shè)備故障、提升核電價(jià)值，實(shí)現(xiàn)核電的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。數(shù)字化核電站的原理就是將所有信號(hào)數(shù)字化、所有管理內(nèi)容數(shù)字化，然后利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可靠而準(zhǔn)確的數(shù)字化信息交換、跨平臺(tái)的資源實(shí)時(shí)共享，進(jìn)而為決策提供支持。隨著信息技術(shù)的日新月異，數(shù)字化核電站的概念也不是一成不變的，其內(nèi)涵跟隨技術(shù)更新而不斷豐富和動(dòng)態(tài)發(fā)展。

2.2 數(shù)字化核電站的意義

（1）推進(jìn)工程設(shè)計(jì)一體化協(xié)同

建設(shè)數(shù)字化核電站有助于解決跨專業(yè)領(lǐng)域及異地設(shè)計(jì)的信息不對(duì)稱問題，實(shí)現(xiàn)核電業(yè)主和上下游工程設(shè)計(jì)承包商之間的一體化協(xié)同工作。

（2）提升工程建設(shè)效率和質(zhì)量

通過整合核電建設(shè)項(xiàng)目各參建方的數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建全廠數(shù)據(jù)模型，根據(jù)不同階段的需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取與利用，實(shí)現(xiàn)按需共享。利用三維模型動(dòng)態(tài)模擬施工過程、調(diào)試過程，實(shí)現(xiàn)施工調(diào)試的可視化管理，有效地壓縮土建施工、設(shè)備安裝和調(diào)試移交的工期，節(jié)約成本、提高效率。

（3）提高安全生產(chǎn)和運(yùn)行效益

從國內(nèi)外探索建設(shè)數(shù)字化核電的實(shí)例中可以看出，通過應(yīng)用先進(jìn)的軟件，構(gòu)建一個(gè)數(shù)字化核電站的綜合平臺(tái)，從經(jīng)濟(jì)效益上看，每年能為核電企業(yè)節(jié)省上千萬元。如果在故障預(yù)測與診斷工作中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，則可以預(yù)防重大設(shè)備的損壞，避免不必要的非計(jì)劃停堆事故，提高核電生產(chǎn)安全性。從這個(gè)角度出發(fā)，數(shù)字化核電站產(chǎn)生的效益將是不可估量的。

2.3 數(shù)字化核電站的進(jìn)展情況

核電站數(shù)字化水平很大程度上取決于儀控系統(tǒng)數(shù)字化程度、管理系統(tǒng)信息化程度、設(shè)計(jì)制造信息化程度以及其間的信息共享程度等。從我國已建成和在建的核電工程來 看，核電站 的 儀 控系統(tǒng)經(jīng) 歷 了 3 個(gè) 階 段 ：第 一 階 段是 以模擬量組合單元儀表為主的控制系統(tǒng)，如在運(yùn)行的秦山核電 廠主控 系 統(tǒng) SPEC200 組裝儀表 等 ；第二 階 段 是 以模 擬量和數(shù)字量混合運(yùn)用的主控制系統(tǒng)，如嶺澳核電廠儀表控制系統(tǒng)等；第三階段是全數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)，現(xiàn)階段的典 型 應(yīng) 用 有 田 灣 核 電 廠 的 西 門 子 TELEPERMXP+XS 系統(tǒng) 、 在 建 的 AP1000 依 托 項(xiàng) 目 、 三 門 核 電／海 陽 核 電COMMOM Q+OVATION 系 統(tǒng) 。盡 管 第 三 階 段 有 全 數(shù) 字 化 儀控系統(tǒng)，但現(xiàn)場設(shè)備級(jí)數(shù)字化還存在不足，如變送器、開關(guān)柜、電動(dòng)門等設(shè)備采集的信息較少，無法實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)故障診斷和預(yù)測。核電管理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)在國內(nèi)外核電已基本實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，但存在“信息孤島”，沒有實(shí)現(xiàn)上下游之間信息的互聯(lián)互通與全面共享。雖然基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核電維修三維數(shù)字化已有一些對(duì)主要設(shè)備的應(yīng)用，但數(shù)字化維修仿真模型還有待向更高精度和更大范圍改進(jìn)。大部分國內(nèi)核電企業(yè)都是部分環(huán)節(jié)（如設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)）采用了數(shù)字化管理，還沒有一座完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的核電站。

目前， 以中國廣核集團(tuán)有限公司 （以下簡稱中廣核集團(tuán)）為代表的國內(nèi)核電企業(yè)正在開展智能電站、智慧電站的相關(guān)研究與建設(shè)，解決核電設(shè)計(jì)與建造無縫銜接問題，將打造智能核電工程，核電人工智能高級(jí)應(yīng)用作為重大研究課題，研究成果會(huì)陸續(xù)應(yīng)用于國內(nèi)核電項(xiàng)目建設(shè)。上海核工程研究設(shè)計(jì)院（以下簡稱上海核工院）基于大數(shù)據(jù)的 CAP1400核電廠數(shù)字化支持體系研究課題即將啟動(dòng)，正在進(jìn)行CAP1400 動(dòng)態(tài)性能運(yùn)算平臺(tái)的一期建模，將與三維模型結(jié)合，建立人因工程實(shí)驗(yàn)室底層運(yùn)算平臺(tái)。

在全球核電機(jī)組中，從整個(gè)核電站全生命周期管理出發(fā)，實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化應(yīng)用的只占了極小一部分，各核電企業(yè)已基本完成功能信息化，實(shí)現(xiàn)了局部數(shù)字化及局部的共享與交換、可視化、協(xié)同工作。在國外，美國核電站超過半數(shù)已服役超過 30 年，數(shù) 字化改造成本高昂，未進(jìn)行大規(guī)模改 造 。目 前 美 國 Exelon 公 司 建 立 了 核 電 人 類 工 程 學(xué) 設(shè) 計(jì) 控制中心，用于資源安排、優(yōu)化調(diào)度和現(xiàn)場監(jiān)測。法國、英國的核電站也建設(shè)得較早，正在逐步進(jìn)行數(shù)字化改造，法國電 力 旗 下 58個(gè) 機(jī) 組 中 有 4個(gè) 機(jī) 組 完 全 實(shí) 現(xiàn) 了 數(shù) 字 化 管理，其他機(jī)組部分環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，大多環(huán)節(jié)處于數(shù)字化 2D 或紙質(zhì)管理。

3 數(shù)字化核電站的構(gòu)成

建立數(shù)字化核電站是核電信息化發(fā)展到更高水平的一個(gè)階段。信息化包含信息的數(shù)字化、數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、可視化等，處理各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。核電信息系統(tǒng)的建立為數(shù)字化核電站打下了一定基礎(chǔ)，而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化核電站真正的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容是“數(shù)據(jù)”。在核電生命周期中需要提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以進(jìn)行更有效的工作。數(shù)字化核電站的構(gòu)成分為 3 個(gè)部分：數(shù)字化控制、數(shù) 字化工程、數(shù)字化管理，如圖 1所示。

3.1 數(shù)字化控制

數(shù)字化控制即應(yīng)用分散控制系統(tǒng)（DCS），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和現(xiàn)場設(shè)備級(jí)的數(shù)字化，同時(shí)為管理信息化提供現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)字化控制是實(shí)現(xiàn)核電站物理對(duì)象數(shù)字化的手段。目前，數(shù)字化控制在火電、水電等常規(guī)電廠的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，DCS 的系統(tǒng)功能、設(shè)計(jì)思想、組態(tài)配置都較為完善。

隨著核電技術(shù)的發(fā)展，DCS 在核電廠也廣泛應(yīng)用于各個(gè) 領(lǐng) 域 ，將 核 島 （NI）、常 規(guī) 島 （CI）及 電 站 輔 助 設(shè) 施 （BOP）的分散儀表通過現(xiàn)場總線通信聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)集中控制和一 體 化 管 理 ，同 時(shí) 各 機(jī) 組 DCS 以 及 廠 址 廢 物 處 理 設(shè) 施（SRTF）、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)（NCS）、海水淡化處理系統(tǒng)等公共系統(tǒng)將為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的深入分析統(tǒng)計(jì)提供數(shù)據(jù)來源，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化核電站提供必要條件。

3.2 數(shù)字化工程

數(shù)字化工程即在核電建設(shè)初期就開始由 EPC 承包方實(shí)施數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化采購和數(shù)字化工程管理，將整個(gè)核電建設(shè)過程中設(shè)計(jì)、采購、建設(shè)的數(shù)據(jù)和參數(shù)，以數(shù)字化的形式記錄、存儲(chǔ)下來，通過向業(yè)主的數(shù)字化移交形式，與建成后的核電生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相連接，以支撐核電全生命周期的數(shù)字化管理。

3.2.1 核電數(shù)字化設(shè)計(jì)

核電數(shù)字化設(shè)計(jì)一般使用二維設(shè)計(jì)平臺(tái)或三維設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮娜珘燮跀?shù)據(jù)集成和可視化，為以數(shù)字化為基礎(chǔ)的信息化管理打下基礎(chǔ)。數(shù)字化設(shè)計(jì)模型包括系統(tǒng)圖、管道和儀表圖、現(xiàn)場總線圖以及其相關(guān)對(duì)象數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、控制信號(hào)數(shù)據(jù)等。

目前，上海核工院、美國西屋電氣等國內(nèi)外設(shè)計(jì)院在第 三 代 核 電 技 術(shù) AP1000 設(shè) 計(jì) 中 已 采 用 Intergraph（PDS、SP3D）等軟件進(jìn)行三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，已基本達(dá)到全數(shù)字化設(shè)計(jì)水平。

圖1 數(shù)字化核電站的構(gòu)成

3.2.2 核電數(shù)字化采購

實(shí)施核電數(shù)字化采購，需要基于數(shù)字化設(shè)計(jì)的成果，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出明確的采購內(nèi)容、格式及編碼等標(biāo)準(zhǔn)與要求。 在采購過程中利用物資編碼和 WBS 編 碼 ，按工程需要產(chǎn)生請(qǐng)購單，按整體采購分批交貨進(jìn)行采購管理。通過數(shù)字化采購，提高核電工程項(xiàng)目的采購效益。

3.2.3 核電數(shù)字化工程管理

核電數(shù)字化工程管理是基于信息技術(shù)的現(xiàn)代項(xiàng)目管理方法，使信息化貫穿于整個(gè)施工過程。在核電工程建設(shè)過程中，各參建方可以建立自己的信息管理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)較為分散，需建立一體化的關(guān)聯(lián)關(guān)系，把各參建單位分散的管理有效組織起來，建立統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工程進(jìn)度跟蹤、數(shù)字化管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、數(shù)字化施工文檔管理等多領(lǐng)域的集中管控功能。通過數(shù)字化工程管理，使各參建方之間復(fù)雜的接口關(guān)系轉(zhuǎn)化為同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上協(xié)同工作的高效協(xié)同，降低信息傳遞的不對(duì)稱，并將工程管理過程數(shù)據(jù)沉淀下來，有效地將實(shí)體核電站和數(shù)字化核電站的建設(shè)過程進(jìn)行同步，保證數(shù)字化核電站的建設(shè)質(zhì)量。

3.3 數(shù)字化管理

數(shù)字化管理即核電業(yè)主利用信息化手段實(shí)現(xiàn)核電生命周期中各階段管理的數(shù)字化。數(shù)字化管理是核電站實(shí)現(xiàn)工作對(duì)象數(shù)字化的手段。

3.3.1 數(shù)字化移交

數(shù)字化管理的基礎(chǔ)是數(shù)字化移交。數(shù)字化移交是由上游設(shè)計(jì)和承建方借助數(shù)字化移交平臺(tái)，對(duì)設(shè)計(jì)、采購、建造等各階段的數(shù)據(jù)、信息、資料進(jìn)行分類、收集、整理、審批，最終移交給業(yè)主，內(nèi)容包括三維模型、設(shè)計(jì)文件、采購信息、施工信息、調(diào)試過程信息等，其數(shù)據(jù)倉庫保持動(dòng)態(tài)增量的狀態(tài)。進(jìn)行數(shù)字化移交將形成數(shù)字化核電站建設(shè)的原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生指導(dǎo)施工和采購的數(shù)字化設(shè)計(jì)資料，可應(yīng)用在工程進(jìn)度的 4D 跟蹤、吊裝運(yùn)行空間和設(shè)備維護(hù)空間模擬、主控室模擬、設(shè)備拆卸仿真、交互式培訓(xùn)學(xué)習(xí)等。并整合各類信息，在運(yùn)行期構(gòu)建成三維數(shù)字化系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)上形成對(duì)核電運(yùn)行與維護(hù)的一體化管控。數(shù)字化移交可以優(yōu)化數(shù)據(jù)移交過程，提高數(shù)據(jù)移交質(zhì)量，使業(yè)主及時(shí)獲取可靠的建設(shè)期信息，了解項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造進(jìn)度，提高建設(shè)期管理能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累，用于核電站未來的運(yùn)行、維修、改造、延壽和退役。

3.3.2 數(shù)字化管理架構(gòu)

數(shù)字化管理的架構(gòu)以先進(jìn)、實(shí)用為原則，在底層控制系統(tǒng)數(shù)字化的基礎(chǔ)上，構(gòu)建數(shù)字化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)、電廠仿真系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等，進(jìn)而建設(shè)企業(yè)級(jí)的決策支持系統(tǒng)。

數(shù)字化管理架構(gòu)層次如圖 2所示，分為 3個(gè)層次：生產(chǎn)監(jiān)控層、業(yè)務(wù)管理層、決策支持層。3 個(gè)層次分別對(duì)應(yīng)五大功能系統(tǒng)，生產(chǎn)監(jiān)控層包括廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)（SIS）、電廠仿真系統(tǒng)（PSS），業(yè)務(wù)管理層包括管理信息系統(tǒng)（MIS）、地理信息系統(tǒng)（GIS），決策支持層包括決策支持系統(tǒng)（DSS）。

在數(shù)字化管理架構(gòu)中，所需要的數(shù)據(jù)包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）和靜態(tài)數(shù)據(jù)（非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）。一般來說，以往生產(chǎn) 監(jiān) 控 層 的 SIS 和 業(yè) 務(wù) 管 理 層 的 MIS 互 相 獨(dú) 立 而 功 能 容易重疊。而數(shù)字化管理基本模型中所建立的各個(gè)信息系統(tǒng)，首先是基于同一規(guī)劃和配置的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉庫，保證針對(duì)同一對(duì)象的數(shù)據(jù)具有唯一性和準(zhǔn)確性，同時(shí)引入先進(jìn)的資產(chǎn)管理、設(shè)備管理、過程控制、經(jīng)營管理以及決策支持等功能作為支撐，在統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)下，形成商業(yè)智能（BI）的績效管理，將各類報(bào)表、計(jì)劃、儀表盤展現(xiàn)在決策支持系統(tǒng)的統(tǒng)一視圖中，對(duì)運(yùn)行中的核電站進(jìn)行全方位的數(shù)字化管理。

圖2 數(shù)字化管理架構(gòu)層次

生產(chǎn)監(jiān)控層面向核電各領(lǐng)域的生產(chǎn)和技術(shù)管理人員。出于 對(duì)過程控制需要和系統(tǒng)安全的考慮，DCS 及 基 于 PLC的其他輔助控制系統(tǒng)終端往往放置在集中控制室或電子設(shè)備站內(nèi)，具有嚴(yán)格的門禁管理和授權(quán)管理，存在對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)用的局限性。由于各類生產(chǎn)人員或技術(shù)人員需求的多樣性和現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，需要將生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸至辦公區(qū)域甚至更遠(yuǎn)的其他終端，開發(fā)具有針對(duì)性的應(yīng)用對(duì) DCS 的信息進(jìn)行展示和處 理，建立 SIS 滿足 各類數(shù)據(jù)分析的需求，將生產(chǎn)過程管理、優(yōu)化控制和過程實(shí)時(shí)監(jiān)測融為一體，在 MIS 與 DCS 網(wǎng)絡(luò)之間，實(shí)時(shí)讀取生 產(chǎn)控制系統(tǒng)的各類參數(shù)及過程點(diǎn)信息，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)匯總、存儲(chǔ)，使人員更加及時(shí)、全面地了解現(xiàn)場實(shí)時(shí)狀態(tài)，減少錯(cuò)誤識(shí)別和正確決策的時(shí)間?；趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建過程監(jiān)視和回放、故障預(yù)警和診斷、性能計(jì)算和分析、堆芯和燃料管理等具有高級(jí)優(yōu)化與監(jiān)測的功能。同時(shí)，利用仿真 技 術(shù) ，建立 虛 擬 仿 真 系 統(tǒng) ，將 SIS 實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 與 三 維 模 型相結(jié)合，在虛擬電廠中動(dòng)態(tài)體現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀況，輔助檢修方案的制定和驗(yàn)證，進(jìn)行維護(hù)計(jì)劃、備品備件管理以及虛擬培訓(xùn)與演練。并將技術(shù)文檔與三維模型關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)交互式文檔應(yīng)用，提供直觀的任務(wù)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的跨平臺(tái)資源共享。

業(yè)務(wù)管理層面向核電各專業(yè)的業(yè)務(wù)管理人員，系統(tǒng)覆蓋核電業(yè)務(wù)管理的方方面面。目前，作為核電基礎(chǔ)建設(shè)之一，管理信息系統(tǒng)已經(jīng)被大多數(shù)核電廠所使用，不僅限于辦公自動(dòng)化（OA），而且廣泛應(yīng)用企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、企業(yè)資產(chǎn)管理（EAM）、工程項(xiàng)目管理等信息系統(tǒng)，全面支撐企業(yè)經(jīng)營管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、建設(shè)過程管控等核心業(yè)務(wù)。在工程建設(shè)期采用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在進(jìn)入運(yùn)行期后，應(yīng)用可視化技術(shù)，將其與三維虛擬化系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等進(jìn)行集成，對(duì)核電機(jī)組進(jìn)行全方位的三維仿真模擬，使系統(tǒng)、設(shè)備、部件、管道等對(duì)運(yùn)行人員提供可視化操作。

決策支持層面向核電企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和決策者，主要作用是為核電企業(yè)的各級(jí)管理者提供對(duì)企業(yè)進(jìn)行高效管理的技術(shù)支撐，使其通過數(shù)字化管理系統(tǒng)提供的及時(shí)、有效的生產(chǎn)經(jīng)營決策信息和各類財(cái)務(wù)指標(biāo)來積極地影響核電的盈利水平。

4 數(shù)字化核電站的信息平臺(tái)建設(shè)

4.1 數(shù)據(jù)中心

建立數(shù)字化核電站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，能夠消除各子系統(tǒng)之間的信息壁壘，避免形成信息“孤島”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。數(shù)據(jù)中心可有效解決應(yīng)用系統(tǒng)的整合與數(shù)據(jù)共享問題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性、及時(shí)性、完整性、安全性、有效性和準(zhǔn)確性，提高數(shù)字化信息系統(tǒng)的統(tǒng)一性，解決信息系統(tǒng)溝通不暢的問題，是數(shù)字化核電站一體化平臺(tái)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)中心在提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施以外，還應(yīng)為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的應(yīng)用集成平臺(tái)、統(tǒng)一的身份和訪問管理、統(tǒng)一的移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)等。

4.2 信息平臺(tái)

建立數(shù)字化核電站信息平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)信息流的有序統(tǒng)一。數(shù)字化核電站信息平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)是在各信息管理子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)中心對(duì)各類信息重新進(jìn)行篩選、過濾、組合、分類，并進(jìn)行加工及處理，建立一個(gè)集經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理、過程監(jiān)控、決策支持等一體化管理的數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘、決策分析等技術(shù)，設(shè)計(jì)合理的決策分析模型，為管理者提供智能化的決策支持，并結(jié)合先進(jìn)的管理理念，通過對(duì)物資流、資金流、工作流的合理規(guī)劃，使核電業(yè)務(wù)管理程序化、流程化、規(guī)范化，滿足數(shù)字化核電站建設(shè)的需求，達(dá)到核電安全建設(shè)和生產(chǎn)的目標(biāo)。

（1）門戶系統(tǒng)

門 戶 （portal）系 統(tǒng) 將 各 種 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 、 數(shù) 據(jù) 資 源 集 成 在一個(gè)信息平臺(tái)上，以統(tǒng)一的界面提供給用戶，建立企業(yè)對(duì)內(nèi)部員工、企業(yè)對(duì)企業(yè)的信息通道，提供單點(diǎn)登錄、工作待辦、綜合辦公、KPI展示、網(wǎng)頁管理、內(nèi)容發(fā)布、搜索引擎、目錄服務(wù)、通訊錄、企業(yè)論壇、用戶管理、權(quán)限管理等功能。

（2）企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)

企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)面向核電經(jīng)營管理，主要功能包括人力資源管理、財(cái)務(wù)管理、資金管理、物資管理、采購管理等。

（3）企業(yè)內(nèi)容管理系統(tǒng)

企業(yè)內(nèi)容管理（ECM）系統(tǒng)面向核電企業(yè)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理，主要功能包括文件管理、檔案管理、知識(shí)管理、合同管理、文檔安全管理、企業(yè)網(wǎng)盤等。

（4）企業(yè)資產(chǎn)管理系統(tǒng)

企業(yè)資產(chǎn)管理（EAM）系統(tǒng)作為核電生產(chǎn)管理的核心，涵蓋生產(chǎn)計(jì)劃管理、工單管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、運(yùn)行管理、維修管理、技術(shù)管理、保健物理管理、配置管理、綜合計(jì)劃、培訓(xùn)管理等功能，建立以設(shè)備為基礎(chǔ)、以計(jì)劃為驅(qū)動(dòng)、以工單為紐帶、以績效為目標(biāo)的全面資產(chǎn)運(yùn)營和管理體系。EAM 系 統(tǒng) 通過設(shè)備 巡 檢 和 從 SIS 獲 得 的 實(shí) 時(shí) 數(shù)據(jù) 來 分 析設(shè)備的運(yùn)行狀況，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀況和維修歷史進(jìn)行事后維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)和預(yù)測性維護(hù)，并產(chǎn)生相應(yīng)的工單。通過與采購管理、物資管理、文檔管理等系統(tǒng)集成，進(jìn)行工單策劃，通過工單批準(zhǔn)、執(zhí)行和報(bào)告，在安全隔離措施保證下，執(zhí)行維修計(jì)劃，完成設(shè)備維護(hù)工作。

（5）廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)

廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）面向生產(chǎn)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、匯總、存儲(chǔ)，主要功能包括實(shí)時(shí)畫面監(jiān)視、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、堆芯燃料管理、故障診斷預(yù)警、性能計(jì)算分析等功能，并為其他需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口。在已建設(shè)的核電信息系統(tǒng)中，由于 SIS 和 EAM 系統(tǒng)分 別 設(shè) 置，并由不同的集成商提供，使得有些功能重復(fù)或割裂。在機(jī)組數(shù)字化控制基礎(chǔ)上，如果選擇了適當(dāng)?shù)脑O(shè)備管控軟件，可以最大限度對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的設(shè)備運(yùn)行和檢修維護(hù)信息加以分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高層次的生產(chǎn)過程監(jiān)控。

（6）電廠仿真系統(tǒng)

電廠仿真系統(tǒng)（PSS）利用仿真技術(shù)，建立虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái) ，將 SIS 實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 與 三 維 模 型 相 結(jié) 合 ，在 虛 擬 電 廠 中 動(dòng)態(tài)體現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行狀況，輔助檢修方案的制定和驗(yàn)證，進(jìn)行維護(hù)計(jì)劃、備品備件管理以及虛擬培訓(xùn)與演練。并將技術(shù)文檔與三維模型關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)交互式文檔應(yīng)用，提供直觀的任務(wù)指導(dǎo)。

（7）項(xiàng)目管理系統(tǒng)

項(xiàng)目管理系統(tǒng)（PMS）面向工程項(xiàng)目管理，主要功能包括工程建設(shè)期進(jìn)度管理、合同管理、采購管理、物資管理、設(shè)計(jì)管理、施工管理、安全管理、質(zhì)保管理等。

（8）地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（GIS）作為專業(yè)系統(tǒng)主要用于核電現(xiàn)場管線管理，通過對(duì)全廠管線基本信息實(shí)時(shí)查詢、管線路由分析、開挖影響分析，為臨時(shí)管線提供準(zhǔn)確的施工接口，為運(yùn)行期間管線的維護(hù)及相關(guān)的技術(shù)改造提供管線事故分析及輔助處理。

（9）決策支持系統(tǒng)

決策支持系統(tǒng)（DSS）建立在統(tǒng)一信息平臺(tái)基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、行政等方面綜合信息的匯總查詢，對(duì)運(yùn)行指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提供多種分析模型和預(yù)測模型，在門戶系統(tǒng)中以模擬圖、曲線圖、棒圖、趨勢圖等方式展現(xiàn)，為核電企業(yè)提供高效、及時(shí)、準(zhǔn)確的信息。

5 結(jié)束語

隨著新技術(shù)和新產(chǎn)品的不斷問世，數(shù)字化核電站建設(shè)將是一個(gè)需要持續(xù)改進(jìn)、不斷完善的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)工程，將是一項(xiàng)長期、細(xì)致且復(fù)雜的工作。數(shù)字化核電站構(gòu)成中設(shè)計(jì)、采購、施工、移交、運(yùn)維的各個(gè)環(huán)節(jié)，既有自身的獨(dú)立性又相互開放、信息共享。數(shù)字化核電站基本模型中的各個(gè)層次，既有一定的內(nèi)聚性又相互銜接、相互關(guān)聯(lián)。數(shù)字化核電站建設(shè)在國內(nèi)尚沒有先例可以借鑒，在實(shí)施過程中，還需要通過實(shí)踐對(duì)方案進(jìn)行總體規(guī)劃、分步實(shí)施，充分利用現(xiàn)有的各種資源，發(fā)揮信息系統(tǒng)的作用，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化核電站。

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Conception of digital nuclear power station

WANG Yingrong，XU Xiuliang，CAO Shuyuan
Shandong Nuclear Power Co.，Ltd.，Haiyang 265116，China

A new digital nuclear power station architecture blueprint and plan were put forward.With the concept of the full lifecycle management of nuclear power station，design data，construction data，commissioning data，real-time data and business process data for the project were integrating effectively from engineering period to operation period.Adopting advanced information technology，an intelligent or digital nuclear power station would be constructed to achieve resource sharing across platforms for structured data and unstructured data.The concept，significance，progress of digital nuclear power station were introduced，and the idea of construction of digital nuclear power plant information platform was put forward.Data center and information platform were established respectively，so as to realize the real meaning of digital nuclear power station.

digitalization，informationization，nuclear power

TP39

：A

10.11959／j.issn.1000-0801.2016096

汪映榮（1963-），男，山東核電有限公司黨委書記、副總經(jīng)理、高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，國家執(zhí)業(yè)法律顧問，主要研究方向?yàn)楹穗娦畔⒒芾怼?/p>

許修亮（1963-），男，山東核電有限公司總經(jīng)理工作部副經(jīng)理，主要從事核電信息化管理工作。

曹姝媛（1983-），女，山東核電有限公司總經(jīng)理工作部信息處副處長，主要從事核電信息化建設(shè)和 IT 運(yùn)維管理工作。

2015-09-20；

2016-03-10