核电站计算机应急辅助决策系统设计

1.4 应急演习功能

在核电站实际运行过程中，可能直到退役也不会出现真的事故，而应急人员应当可以随时熟悉应急流程，以便在事故情况下快速实施，因此，应急演习功能就是应急系统最重要的功能之一。

为了达到高仿真，应急系统要求能够接收机组模拟数据，并且可以自定义气象、环境、KKK、辐射监测等信息，并通过对模拟数据的判断，启动相应的应急响应流程，同时系统还应该在没有模拟数据的情况下，直接启动应急响应演习，以方便应急人员练习。

系统提供事故工况画面和演习工况画面，在事故工况下系统显示数据为真实的机组工况数据、气象数据、厂区出入监督系统数据、控制区出入检测系统数据；在模拟工况下（应急演习）系统显示的机组数据从模拟机获取，气象数据、厂区出入监督系统数据、控制区出入检测系统数据根据应急情景编制，通过文本文件输入到应急决策系统。

2 系统技术分析

由于各种原因，国内现役及在建的核电站所用仪控系统各有不同，甚至同一电站不同机组所用的仪控系统也不相同，再加上种类繁多的专家系统，应急系统与其进行数据交换时，往往需要同时面对Modbus、TCP、OPC以及各种自定义的通信协议，而对外部传输的参数也可能随着情况而变化，这就要求数据通信功能在保证稳定性、准确性的同时，还要具有最大的兼容性。

系统提供的辅助决策功能同样不能太过僵化。当机组传入的参数发生变化时，系统应该能够通过简单的修改即可支持这种变化，同样，当要监视的报警信息增加或者减少时，系统也应当只需进行简单修改。

应急响应支持的功能平时并不运行，只是在演习或者事故发生时才启用，因此，其关注的重点应当是在易用性上，对稳定性的要求则没有数据通信功能高。

此外，上述3个功能都应当支持应急演习功能，也就是既要能保证演习数据与真实数据的处理方式相同，同时还要将两者在记录时加以区分，以保证查询时不会混淆。3个功能的特点分析如表1所示。



综上可以看出，由于使用人员以及运行情况的不同，数据通信和辅助判断部分更强调稳定性和准确性，而应急响应支持部分则更偏重易用性，应急演习功能则贯穿于整个系统。

3 设计方案

3.1 体系结构

应急系统在核电站中往往部署在专网中，以保证事故情况下应急系统能够独立运行。系统如果采用单一的C/S或者B/S结构，很可能为了满足某一部分的功能而造成大幅增加软件复杂度的情况。因此，这里采用C/S和B/S的混合结构来实现系统，从而合理利用两种方式的优点。

应急系统体系结构如图2所示，系统中共部署3台服务器，其中1台为C/S结构中的通信服务器，1台是B/S结构中的Web服务器，还有1台作为数据服务器，里面安装有微软SQL2005数据库，用于存储通信服务器以及Web服务器的数据。通信服务器和Web服务器通过数据服务器进行数据交换。



系统中的设备通过核心交换机连接。应急系统客户端可以部署在厂区的各个位置，如果需要实时监视数据，并且对过程进行控制，则需要安装C/S的客户端，否则直接通过浏览器访问Web服务器即可实现浏览功能。

系统通过网关与外部通信系统相连接。各种不同格式的数据在经过网关处理后，转换为通信服务器能够识别的格式，并传入通信服务器，通信服务器对其进行分析，如果有报警或者应急状态的变化，则通过HMI部分显示出来。并实时地将数据存入数据服务器，供Web服务器和专家系统使用。

各个专家系统通过交换机直接连接数据服务器，获取各自所需要的数据，经过分析处理后，再将结果保存到数据服务器，供客户端查看。

最后，应急系统通过防火墙和路由器，定时将数据传输到外部的应急中心。

3.2 软件结构设计

如图3所示，应急决策系统软件体系结构分为数据接入、数据处理层、数据应用3个层次，该系统适用于数据采集显示、数据存储、工艺流程模拟、趋势分析，应急辅助判断、应急资料查询、应急演习数据模拟等功能。



3.2.1 C/S结构设计

由于C/S方式的稳定和可靠的特性，可以用于实现与各种外部系统通信，对接收到的数据进行分析处理，并提供给流程图页面和辅助判断功能进行显示，最后将数据传入数据服务器保存。

与应急系统通信的主要部分是核电站的仪控系统（DCS）系统，虽然各个电厂以及各个机组的DCS系统均有可能不同，但都支持标准的工业传输协议(如MODBUS、OPC等)。另外，气象、环境信息以及KKK等信息的提供系统也大都支持这些协议，因此，C/S部分功能实现方式直接采用DCS系统。

3.2.2 B/S结构设计

系统采用HTTP协议为标准通信协议，以SQL Server 2005(部署在数据服务器上)作为后台数据库，共分三层：

(1)客户端（即浏览器），主要完成客户与后台的交互及最终查询结果的输出功能。客户通过浏览器向服务层发起请求，服务层将结果以及相关文档传回给客户端并显示。

(2)部署在Web服务器上的服务层，其作用是响应客户端的请求，并与数据库进行通信，获取所需要的数据，再将结果传回给客户端，或根据客户端的操作修改数据库中的数据。

服务层也分为三层，分别是表现层、业务逻辑层和数据访问层。表现层采用C#、ASP.NET、AJAX、HTML、CSS等技术来实现，用于控制界面的显示。业务逻辑层采用C#语言实现，用于处理应急响应过程中的各种逻辑操作。数据访问层采用C#和ADO.NET实现，用于处理SQL Server的相关操作。

服务层的三层架构方式具有如下优点：结构清晰，易维护；代码功能抽象，易重用；实现了功能、职责的独立，扩展性高；程序员可以并行开发，互不干扰，提高了开发效率。

(3)数据库层，采用SQL Server2005，部署在数据服务器上，用于存储应急响应系统所有相关数据(如用户信息、文档信息、日志等)。