秦山核電應急決策支持系統(tǒng)開發(fā)與研究

朱月龍+沈根華+王貴良+施江

【摘 要】應急決策支持系統(tǒng)在核電站發(fā)生核事故時，能為指揮決策人員提供強有力的支持和幫助。本文重點介紹了秦山核電應急決策支持系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)方式，及系統(tǒng)功能和特點，并對系統(tǒng)今后的完善和發(fā)展提出了一些建議，希望能給業(yè)界同行提供參考。

【關鍵詞】秦山核電；應急；決策支持

【Abstract】Emergency Decision Support System of the nuclear power plant provides strong support and help to the command decision makers when accident happens. This article focuses on the design， implementation， system functions and features of the Qinshan Nuclear Emergency Decision Support System， as well as suggestions for future improvement and development of the system， hoping to be able to provide reference values to industry peers.

【Key words】Qinshan Nuclear Power Plant； Emergency； Decision Support

0 前言

福島事故后，隨著國內核電站機組數(shù)量的增加，核事故應急越來越受到國家的高度重視，各級核應急職能部門也隨之大力建設、配備現(xiàn)代化的應急設施設備。秦山核電應急控制中心是福島核事故后國內第一個投運的軟硬件功能齊全、裝備完善、決策支持系統(tǒng)先進的應急響應設施，是秦山基地9臺核電機組應急響應的指揮場所，秦山核電應急控制中心的投運極大提升了秦山核電的響應能力，也為國內核電同行應急基礎能力的建設提供了示范。應急控制中心的核心系統(tǒng)就是應急決策支持系統(tǒng)（簡稱“系統(tǒng)”），該系統(tǒng)是基于通用應急平臺，針對核電這一特殊行業(yè)，進行了專業(yè)化的功能定制研發(fā)，形成的更為符合專業(yè)需要的核事故應急支持系統(tǒng)，能夠為應急指揮決策提供更為有效的支持和幫助。

1 系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)由系統(tǒng)化的軟硬件系統(tǒng)構成，主要圍繞應急大屏幕顯示系統(tǒng)，配合相關的應急指揮終端，應急會議系統(tǒng)，應急處理服務器，實現(xiàn)對電廠工況參數(shù)，安保視頻，外部和人為事件，應急行動水平，人員就位，應急報告，環(huán)境監(jiān)測，事故后果評價，源項反推，堆芯損傷數(shù)據(jù)，移動監(jiān)測（陸地，海面），LED顯示控制，應急資源，輿情監(jiān)控，三維事故模擬，三維數(shù)據(jù)展示等子系統(tǒng)信息的匯總與展示。實現(xiàn)對應急控制中心內指揮人員的技術支撐，確保其全面掌控現(xiàn)場的各類情況，及時作出高效的處置決策。

1.1 邏輯框架圖

系統(tǒng)采用B/S模式，服務端基于ICV 等眾多接口進行數(shù)據(jù)采集，并對數(shù)據(jù)進行分析、處理；前臺基于SilverLight 展示（圖1）。

1.2 系統(tǒng)架構圖（圖2）

1.3 系統(tǒng)特點及性能指標

系統(tǒng)創(chuàng)造性的把應急響應流程與計算機的應急決策顯示流程相結合，把突發(fā)公共事件接入計算機二維、三維系統(tǒng)，利用應急監(jiān)測數(shù)據(jù)進行事故源項反推，并建立了應急行動水平自動判斷、流程顯示系統(tǒng)。

整個系統(tǒng)是基于Web開發(fā)的核事故應急支持系統(tǒng)，可在秦山核電辦公網(wǎng)上通過web瀏覽器直接打開。系統(tǒng)用戶采用基于秦山核電辦公網(wǎng)域賬戶認證的統(tǒng)一認證系統(tǒng)。在開發(fā)方式上，系統(tǒng)有采用先進的RIA（富客戶端人機器交互架構）。

在GIS展示技術方面，使用了將二維，三維集成的一體化WebGIS引擎，可基于同一目標快速實現(xiàn)二維GIS地圖到對應的三維GIS圖像之間的切換。

在電廠工況畫面展示方面，采用了工業(yè)級組態(tài)技術，通過高性能實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對于各類數(shù)據(jù)的高效整合。

系統(tǒng)硬件做了抗震加固，重要節(jié)點做了雙機熱備，在同類應急系統(tǒng)中硬件規(guī)格較高，穩(wěn)定性強。

綜合性能指標如下：

1）數(shù)據(jù)變化的刷新時間不大于2秒；

2）報警信息的顯示時間不大于1秒；

3）控制下發(fā)到驅動的時間不超過500毫秒；

4）實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)掃描頻率下限可達50毫秒；

5）B/S模式下支持300用戶以上并發(fā)訪問；

6）組態(tài)畫面終端刷新時間最小500毫秒，通?？膳渲脼?-3秒；

7）歷史趨勢數(shù)據(jù)可保存3個月以上；

8）節(jié)點服務器冗余切換時間不大于3秒。

2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)平臺具備應急響應和應急演習兩種功能模式。應急響應模式用于真實核事故情況下的響應行動，數(shù)據(jù)來源為事故時的真實數(shù)據(jù)。應急演習模式主要用于應急演習和應急培訓，輸入的數(shù)據(jù)采用模擬數(shù)據(jù)，如實時工況數(shù)據(jù)采集自模擬機、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)來自于預設數(shù)據(jù)，預設數(shù)據(jù)可以采用手動輸入或文件導入方式，所有演習期間的輸入、輸出與過程數(shù)據(jù)可以儲存為數(shù)據(jù)文件，并可重新調入。

系統(tǒng)通過專門的數(shù)據(jù)集采集與分發(fā)服務，將數(shù)據(jù)集中采集和存儲，通過公共接口提供給各個專業(yè)子系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過后臺數(shù)據(jù)的集中，前端畫面的整合，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)應急指揮系統(tǒng)中涉及的電廠工況系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，移動環(huán)境監(jiān)測，應急行動水平（EAL），源項反演系統(tǒng)，事故后果評價系統(tǒng)，堆芯損傷數(shù)據(jù)，應急資源，輿情監(jiān)控，三維事故模擬，三維數(shù)據(jù)展，安保視頻，應急就位，應急報告，視頻會議，應急大事記等18個相關子系統(tǒng)的整合，并通過權限管理控制，確保各崗位的應急組織成員能夠明晰并聚焦各自所需關注的實時/歷史數(shù)據(jù)，及時對應急態(tài)勢進行判斷分析。下面僅對其中幾個主要功能進行簡要介紹。

2.1 應急行動水平實時在線判斷

應急狀態(tài)需要應急指揮來判斷和批準，緊急情況下現(xiàn)去查閱是不利于快速決策的，本系統(tǒng)利用工廠安全參數(shù)進行應急行動水平判斷，提升了應急狀態(tài)判別的準確性和應急響應的時效性，為應急指揮部的應急決策和場外應急防護行動提供了有效支持（圖3）。

2.2 實時數(shù)據(jù)采集及顯示

系統(tǒng)可以采集并顯示的實時數(shù)據(jù)包括：電工實時工況參數(shù)（含流出物參數(shù)）、模擬機工況參數(shù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)（含氣象觀測參數(shù)、環(huán)境劑量檢測參數(shù)、環(huán)境監(jiān)測車監(jiān)測數(shù)據(jù)等）。

2.3 應急資源信息及GIS應用

系統(tǒng)具有對電廠設施和廠址地理信息的三維顯示功能，以及周邊道路、村莊、學校、醫(yī)院等信息查詢顯示功能，并可在系統(tǒng)中方便地查閱應急計劃、執(zhí)行程序和應急技術支持等文件。理信息系統(tǒng)覆蓋了核電廠周圍80KM范圍內的應急資源信息；三維系統(tǒng)模擬了秦山9臺機組的廠房，壓水堆和重水堆的重要系統(tǒng)構件。二維、三維系統(tǒng)可以互切，并融入了突發(fā)事件的理念、嚴重事故序列的概念。

2.4 國內首創(chuàng)利用應急監(jiān)測數(shù)據(jù)進行事故源項反推

國內首創(chuàng)采用非線性反演技術，將核電廠事故發(fā)生后廠外監(jiān)測的數(shù)據(jù)反演事故釋放源項，以實現(xiàn)事故發(fā)生早期階段的源項釋放率的準確估計，為惡劣氣象條件疊加嚴重事故情況下的事故環(huán)境后果評價提供了必要的手段。

2.5 多機組核事故組合操作干預水平的確定

根據(jù)源項分析結果和氣象數(shù)據(jù)實時在線計算操作干預水平值；根據(jù)秦山廠址多臺機組任意核事故源項組合，分別計算確定秦山核電周圍各區(qū)域的操作干預水平值，為公眾應急防護行動提供技術決策依據(jù)。

2.6 利用全球氣象高分辨率中尺度預報系統(tǒng)進行風場預報

利用全球實時發(fā)布的GFS數(shù)據(jù)，采用WRF中尺度氣象模式進行氣象預報，在國內核應急領域率先采用非靜力學模式作為氣象場預報模式，實時自動預報未來3-7天的氣象場（風、溫、濕、壓和降水等），解決了計算長時間、多堆釋放問題。

3 使用情況及改進意見

經過多方測試及多次應急演習的實戰(zhàn)檢驗，該應急決策支持系統(tǒng)的開發(fā)體現(xiàn)了一定的創(chuàng)造性和先進性，系統(tǒng)的成功開發(fā)和使用也有效的優(yōu)化了應急決策流程，能夠滿足秦山核電基地應急準備及應急響應的需要，能為應急指揮部在較短時間內做出正確決策提供強有力的技術支持。

系統(tǒng)投入運行以來，期間也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處并做了相關改進，但隨著應急工作的不斷深入及外部環(huán)境的變化，系統(tǒng)還應在以下方面保持持續(xù)的改進和完善：

1）應急報告功能模塊需進一步開發(fā)和完善，要與公司的辦公系統(tǒng)進一步融合；

2）應急行動水平實時在線判斷功能還需進一步優(yōu)化，并要根據(jù)電廠應急行動水平的變動情況及時調整；

3）要對外部環(huán)境重要信息的變化進行跟蹤和收集，及時對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行更新和補充；

4）為提高應急資源的利用效率，將集團公司的應急資源信息平臺信息接入系統(tǒng)；

5）對出入簽到模塊進一步優(yōu)化，提高輸入功能的便捷性。

[責任編輯：楊玉潔]