核電廠在役檢查管理信息平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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(shè)備、系統(tǒng)和構(gòu)筑物安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。該項(xiàng)工作的專業(yè)性強(qiáng)、涉及面廣、責(zé)任重大。通過IT技術(shù)，建立一套核電廠在役檢查管理信息化工作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)役檢資料、數(shù)據(jù)的電子化存儲(chǔ)與查閱，規(guī)范核電廠的役檢工作相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)/流程，提高役檢工作效率，降低役檢成本。

【關(guān)鍵詞】核電廠；在役檢查；信息化；群堆化；HTML5；虛擬現(xiàn)實(shí)

0 前言

核電廠在役檢查主要依據(jù)檢驗(yàn)規(guī)范、檢查大綱和檢驗(yàn)程序等的要求，對(duì)核電廠的核安全設(shè)備、部件和焊縫實(shí)施以無損檢測(cè)方法為基礎(chǔ)的定期檢驗(yàn)，旨在發(fā)現(xiàn)被檢部位中產(chǎn)生的超過記錄標(biāo)準(zhǔn)缺陷，確保核電廠設(shè)備、系統(tǒng)和構(gòu)筑物的安全運(yùn)行。

目前，國(guó)內(nèi)核電廠在在役檢查工作實(shí)施過程中，役檢工作的管理總體上依賴于人工計(jì)劃和控制，工作效率難有較大的提高，而且隨著投運(yùn)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，以及在建/籌建機(jī)組的投產(chǎn)，在役檢查工作量和數(shù)據(jù)量將會(huì)急劇增加，舊的管理模式已經(jīng)滿足不了新的需求，進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)和規(guī)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(fā)和使用依托于信息化技術(shù)，對(duì)在役檢查流程實(shí)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(gè)方面：與役檢相關(guān)文件、資料的管理、檢查計(jì)劃制定、檢查計(jì)劃實(shí)施、檢查結(jié)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(dòng)一般分為以下五個(gè)階段進(jìn)行：

（1）編制計(jì)劃：以十年滾動(dòng)計(jì)劃為依據(jù)，編制年度檢查計(jì)劃；根據(jù)日常檢修需要制定臨時(shí)檢修計(jì)劃。

（2）檢查計(jì)劃準(zhǔn)備：根據(jù)制定的檢查計(jì)劃準(zhǔn)備工作包，整理各檢查項(xiàng)目需要的工作票、圖紙、檢驗(yàn)規(guī)程、專用計(jì)劃、質(zhì)量計(jì)劃等。

（3）檢查計(jì)劃實(shí)施：由檢查計(jì)劃實(shí)施方根據(jù)工作票展開現(xiàn)場(chǎng)檢查，反饋各檢驗(yàn)項(xiàng)目的執(zhí)行情況，并根據(jù)反饋結(jié)果對(duì)后期的檢查計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。

（4）檢查結(jié)果數(shù)據(jù)整理存儲(chǔ)：將換料大修的檢查結(jié)果報(bào)告整理存儲(chǔ)。

（5）顯示/缺陷處理：若檢查過程中發(fā)現(xiàn)超標(biāo)顯示/缺陷，則根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，編寫QDR報(bào)告、NCR報(bào)告，并根據(jù)處理意見對(duì)后續(xù)檢查計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。

2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及功能分析

由國(guó)內(nèi)核電廠役檢工作業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)可知，在役檢查管理信息平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“IMS”）至少應(yīng)包括4個(gè)信息資料庫(kù)。首先建立核電廠役檢部件信息庫(kù)，并在此基礎(chǔ)上建立技術(shù)文件信息庫(kù)、檢查計(jì)劃數(shù)據(jù)信息庫(kù)、檢查結(jié)果數(shù)據(jù)信息庫(kù)。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(jì)劃、解讀檢查規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、查詢技術(shù)文件、管理檢查結(jié)果數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了核電廠役檢工作的信息化。

2.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

IMS平臺(tái)采用SOA理念開發(fā)，針對(duì)核心役檢業(yè)務(wù)對(duì)象進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，基于MVC框架，完成配置型役檢信息化平臺(tái)搭建，實(shí)現(xiàn)多電廠、多機(jī)組（多堆型）的群堆化管理。依據(jù)具體電廠、機(jī)組實(shí)際業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對(duì)核心業(yè)務(wù)模塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)配置，如圖1所示，快速搭建目標(biāo)電廠、機(jī)組的專用役檢信息化管理平臺(tái)。

IMS平臺(tái)采用三層體系結(jié)構(gòu)：Web服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)分層部署，采用負(fù)載均衡技術(shù)進(jìn)行集群處理保證系統(tǒng)運(yùn)行性能，實(shí)現(xiàn)上層功能和中層平臺(tái)溝通、中層功能和底層功能的溝通，用戶訪問系統(tǒng)全部采用B/S結(jié)構(gòu)管理方式，避免了客戶端程序的安裝維護(hù)等問題，系統(tǒng)各模塊具有可重復(fù)利用性，整個(gè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。在系統(tǒng)中增加頁面、修改圖形、重新組態(tài)時(shí)，無須用戶編寫程序代碼就可以利用標(biāo)準(zhǔn)的組件、組態(tài)工具或生成工具來完成。

2.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯架構(gòu)

以計(jì)劃為核心，將“計(jì)劃管理”的思想貫穿IMS平臺(tái)開發(fā)始終。檢查部件、檢查規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)和在役檢查大綱為本數(shù)據(jù)庫(kù)的根本IMS平臺(tái)的基礎(chǔ)，通過檢查規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和在役檢查大綱來指導(dǎo)十年滾動(dòng)計(jì)劃的編制與升版，通過十年滾動(dòng)計(jì)劃自動(dòng)生成年度計(jì)劃，然后按照年度計(jì)劃執(zhí)行檢查，錄入檢查結(jié)果，最后對(duì)檢查結(jié)果的分析統(tǒng)計(jì)，并手動(dòng)調(diào)節(jié)下一個(gè)年度計(jì)劃。具體流程如圖2示：

2.3 平臺(tái)功能分析

以核電廠役檢工作內(nèi)容為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)多家核電廠的役檢業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對(duì)核電廠在役檢查基本工作流程進(jìn)行了梳理。并在此基礎(chǔ)上展開功能分析與設(shè)計(jì)。IMS平臺(tái)由役檢部件管理、技術(shù)文件管理、檢查計(jì)劃管理、檢查結(jié)果管理、特殊部件管理、日常檢驗(yàn)項(xiàng)目管理、大修管理、工器具&試塊管理、檢驗(yàn)人員管理、任務(wù)管理和系統(tǒng)維護(hù)十一個(gè)模塊組成，同時(shí)考慮了與核電廠其他系統(tǒng)的接口關(guān)系。

2.3.1 役檢部件管理模塊

對(duì)核電廠在役檢查活動(dòng)中涉及到的設(shè)備、部件、最終被檢部位/焊縫進(jìn)行管理。根據(jù)核電廠業(yè)務(wù)系統(tǒng)、設(shè)備、部件、被檢部位/焊縫的物理邏輯層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)建一顆設(shè)備樹，根據(jù)核電廠在役檢查大綱各檢驗(yàn)項(xiàng)目的劃分規(guī)則構(gòu)建一顆大綱樹，通過這兩種樹結(jié)構(gòu)，對(duì)設(shè)備/部件及其關(guān)系進(jìn)科學(xué)的管理。

利用基于HTML5的圖形技術(shù)將系統(tǒng)流程圖、管道模擬圖、等軸圖與被檢部件有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)到下一張相關(guān)圖紙，同時(shí)通過圖紙熱點(diǎn)顏色的變化實(shí)時(shí)反映圖中各受檢部件的健康狀態(tài)信息，并可即時(shí)獲取圖中任意受檢部件的檢查計(jì)劃信息和歷史檢查結(jié)果信息，如圖3所示。

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵及與主設(shè)備相連主管道的三維模型，模型包含主設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)且針對(duì)每個(gè)受檢部件/部位建立單體模型，采用GPU實(shí)例化、延遲著色技術(shù)降低內(nèi)存需求，提升渲染性能，實(shí)現(xiàn)了三維模型在瀏覽器的流暢展現(xiàn)，建立各單體模型與被檢部位/焊縫的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.3.2 檢查計(jì)劃管理模塊

對(duì)核電廠的各種檢查大綱、檢查計(jì)劃進(jìn)行管理，包括各類十年計(jì)劃、年度檢查計(jì)劃、臨時(shí)檢查計(jì)劃。將各類計(jì)劃信息數(shù)據(jù)化存儲(chǔ)，并建立各類計(jì)劃間的邏輯關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)年度檢查計(jì)劃的自動(dòng)生成和手動(dòng)調(diào)節(jié)，如圖4所示，提高核電廠在役檢查計(jì)劃編制工作的效率與準(zhǔn)確性。

為了提高計(jì)劃數(shù)據(jù)的存取速度，將每個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目的計(jì)劃信息以一個(gè)VARCHAR類型字段來存儲(chǔ)，不同大修下的檢查計(jì)劃信息以“_”隔開，通過P、PF、F等字符來標(biāo)記不同大修下各檢驗(yàn)項(xiàng)目的狀態(tài)。如圖5所示。對(duì)計(jì)劃數(shù)據(jù)的調(diào)整，后臺(tái)均通過字符串操作來完成。

為保障計(jì)劃數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性，IMS平臺(tái)建立了計(jì)劃調(diào)整自動(dòng)記錄日志機(jī)制，當(dāng)用戶對(duì)十年滾動(dòng)計(jì)劃的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)形成調(diào)整明細(xì)，調(diào)整明細(xì)以“A—>B”形式描述用戶對(duì)某檢驗(yàn)項(xiàng)目的調(diào)整過程。一條調(diào)整日志可包含多條調(diào)整明細(xì)，如圖6所示。

2.3.3 檢查結(jié)果管理模塊

本模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)歷次大修檢查結(jié)果數(shù)據(jù)管理以及缺陷/顯示的集中管理，在IMS平臺(tái)中所有的檢查結(jié)果數(shù)據(jù)均需與檢查計(jì)劃數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，從而保障從“計(jì)劃—>結(jié)果—>計(jì)劃”的閉環(huán)管理。

IMS平臺(tái)中檢查結(jié)果數(shù)據(jù)的管理包括兩種模式，如圖7所示。模式一：以匯總表形式對(duì)歷次大修發(fā)現(xiàn)的缺陷/顯示進(jìn)行管理，匯總表與綜合報(bào)告一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)匯總表中記錄受檢部件、檢驗(yàn)時(shí)間、檢驗(yàn)方法、綜合報(bào)告編號(hào)、缺陷詳細(xì)參數(shù)信息、不可達(dá)信息以及檢驗(yàn)報(bào)告單頁碼，需查看缺陷/顯示詳細(xì)結(jié)果信息時(shí)可通過檢驗(yàn)報(bào)告單頁碼查看對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)報(bào)告單頁附件。該模式主要用于對(duì)早期檢查結(jié)果數(shù)據(jù)的管理。模式二：以檢驗(yàn)報(bào)告單形式對(duì)每個(gè)受檢部件的結(jié)果進(jìn)行管理，檢驗(yàn)報(bào)告單與檢查計(jì)劃中的檢驗(yàn)項(xiàng)目一一對(duì)應(yīng)，針對(duì)不同的檢驗(yàn)方法、受檢對(duì)象設(shè)計(jì)不同的檢驗(yàn)報(bào)告單模板，檢驗(yàn)報(bào)告單中詳細(xì)記錄檢驗(yàn)結(jié)果全部信息，包括：受檢部件信息、檢驗(yàn)技術(shù)條件信息、缺陷報(bào)告單信息、不可達(dá)信息等。該模式實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)報(bào)告單的在線編、審、批以及業(yè)主認(rèn)可，主要用于新產(chǎn)生的檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的管理。

按上述兩種模式錄入的檢查結(jié)果數(shù)據(jù)審批生效后，缺陷/顯示記錄會(huì)自動(dòng)導(dǎo)入缺陷/顯示集中管理模塊。在該模塊內(nèi)可對(duì)缺陷/顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行多角度、多方位統(tǒng)計(jì)、分析，如圖8所示，詳細(xì)記錄每個(gè)缺陷/顯示的處理過程信息，同時(shí)可根據(jù)需要對(duì)相應(yīng)受檢部件的檢查計(jì)劃頻度進(jìn)行調(diào)整。

IMS平臺(tái)針對(duì)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中驗(yàn)收條款，結(jié)合役檢缺陷/顯示分析、判定流程，設(shè)計(jì)各檢驗(yàn)方法以及典型受檢部件的檢查結(jié)果自動(dòng)分析算法，實(shí)現(xiàn)了缺陷/顯示是否達(dá)記錄閾值或超標(biāo)，是否存在明顯擴(kuò)展的自動(dòng)判斷，提高了核電廠役檢結(jié)果錄入/分析的客觀性、準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

本文在梳理、總結(jié)傳統(tǒng)核電站在役檢查管理工作內(nèi)容和業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，提出了核電廠在役檢查信息化管理平臺(tái)建設(shè)方案，對(duì)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了論述。該平臺(tái)涵蓋了核電廠在役檢查活動(dòng)涉及的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為核電廠在役檢查領(lǐng)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(tǒng)管理模式下的諸多問題，如：資料查閱不便、信息交換困難、數(shù)據(jù)處理工作量大出錯(cuò)率高等，提高了役檢工作效率、優(yōu)化了役檢資源、降低了役檢成本。后續(xù)可基于IMS平臺(tái)可建立國(guó)內(nèi)在役檢查數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)/中心，為各核電廠、核設(shè)施提供數(shù)據(jù)智能分析、評(píng)定及輔助決策等高附加值服務(wù)，以便更好的為核電廠的在役檢查工作服務(wù)。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]