核电厂化学生产经营自动化、智能化管理探讨

林清湖, 徐天凤

（海南核电有限公司，海南 昌江 572733）

核电厂化学生产经营自动化、智能化管理探讨

林清湖, 徐天凤

（海南核电有限公司，海南 昌江 572733）

核电厂化学生产经营工作涉及面广、接口部门多、工作量大、操作流程要求精细，对分析准确度、精确度要求高，各项工作相互关联、相互衔接、相互影响。核电厂化学生产经营自动化、智能化管理体系，以化学智能管理系统为核心，强化人工智能专家诊断，减少人工干预，标准化、流程化、平台化、智能化操作管控，满足核电厂化学生产经营管理的实际需求，实现核电厂化学生产经营的自动化、智能化管理。

核电厂；化学生产经营；自动化；智能化；探讨

随着工业4.0的到来，智能制造步入正轨，正加速前进。自动化、智能化管理体系结构越来越呈现积极、主动的变化，也更加注重给用户带来的长远的、可持续性的改善。传统的企业生产经营管理其视角仍然停留在被动响应和减少损失上，且具有极大的临时性。实现自动化、智能化管理，追求并达到一种自发式、具备持续性的改善，则必须寻求更加积极、主动的自动化、智能化管理体系。伴随“互联网+人工智能”的兴起，未来企业发展朝着智能化的方向发展，随着产业的升级换代，给传统企业的管理带来了前所未有的冲击和挑战，倒逼传统企业或行业升级、创新，向智能化管理、自动化管理迈进，以减少人工成本，跟进时代步伐，保持竞争力。

核电作为传统行业，因核安全的特殊性，其创新管理体系处于一种偏保守的决策环境，受外在冲击的力度相对滞后，享受时代变革、产业升级带来的红利相对有限。然而，国内外环境变迁，产业升级速率加大，商业模式不断创新，人工智能大范围实际应用，核电行业如不调整步伐，在不远的将来，其竞争力将显著弱化，核电行业成本将居高不下，难以赢得未来的产业竞争。核电厂化学工作某种程度上决定核电厂的使用寿命或延寿，对核电厂的生产成本控制处于核心关键位置，在核电厂起着举足轻重的作用。作为核电厂的关键重点领域，核电厂化学工作涉及材料、运行、维修、安全、辐射防护、环境、消防、保卫、商务、采购、培训等多个部门和专业，其接口部门多、涉及面广、工作内容繁杂，人员工作量大，数据量庞大，操作流程要求精细，对分析准确度、精确度要求高，各项工作相互关联、相互衔接、相互影响。需建立一套自动化、智能化管理平台，对化学任务和化学数据进行优化、集中管理和控制，对大量的化学数据、文件、报表、任务安排进行有效的信息化集中管理，为化学人员进行数据的查询、统计、分析及报告的制定等提供便利，实现趋势分析、智能诊断和行动建议，弱化人工干预，提高化学生产经营效率，确保电厂寿期内的化学生产经营活动得到有效、智能的管理[1]。本文研究以人工智能管理系统为核心的核电厂化学自动化、智能化管理体系。

1 研究意义

核电厂化学智能管理系统面向核电厂化学领域的生产经营管理活动，在规范化学生产经营管理的同时，显著地减少化学工作人员的手工劳动，弱化人工干预，提高工作效率，是核电厂化学生产经营管理的一项重要工具，对于提高核电厂化学管理水平具有积极的作用。实践表明，化学管理系统的应用加强了化学专业的监督和控制力，为核电厂化学工作提供了强有力的管理手段，使得核电厂的化学工作和化学信息得到有效管理和控制，为核电厂的安全、稳定、经济运行提供保障。

1) 流程化、信息化管理：固化工作流程，简化工作程序，避免人因失误。

2) 实时掌控、自动安排：化学生产经营关键数据实时掌控，化学生产经营自动安排、自动跟踪提醒，实现平台化管理，节约人力成本。

3) 异常报警、智能诊断：异常情况自动报警，启动专家智能诊断系统自动分析诊断，自动纠正，弥补人员经验有限的弱势，提高响应速度。

4) 趋势分析、行动干预：智能趋势分析，预防系统/设备故障，及早干预，提高机组安全性和经济性[2]。

2 系统特点

核电厂化学生产经营对数据、故障、趋势、纠正行动等信息的原始性、真实性、完整性、安全性和可追溯性具有严格要求。化学智能管理系统具备操作简单、界面清晰、智能诊断、趋势分析、自动安排和功能完善等特点，以满足核电厂化学生产经营需求。

1) 以人工智能和专家诊断技术为核心[3]，自动安排核电厂化学生产经营活动，智能诊断化学各项参数，化学趋势分析预判，给出行动建议。

2) 化学生产经营活动集成化平台，实现核电厂化学生产经营的所有活动在一个平台上操作，集成化、集约化管理。

3) 针对不同层级的使用者的应用水平，系统具有易操作性，流程清晰，具有友好的人机交互界面，保障系统的应用与推广。

4) 安全稳定、可靠，具有自检、自查、报警功能，保障化学生产经营的顺利开展。

3 系统介绍

化学智能管理系统主要实现对核电厂机组的化学监督，对象水、气、油、三废等监测数据进行处理和管理，完成化学数据的查询、统计、计算、趋势分析，化学报表编校审批，提供对化学规范、实验室物资、仪器设备、化学品的管理，化学生产经营自动调度，人工智能专家诊断，远程控制，趋势分析和行动建议，为核电厂建立起完整的化学类智能管理体系。系统以智能为核心，实现化学生产经营的流程管控、专家诊断、趋势分析、行动干预、自动安排和远程控制（见图1）。

图1 核电厂化学生产经营智能管理系统示意图Fig.1 Schematic of automation and intelligent management in chemical production and operation of nuclear power plant

3.1 流程管控

系统立足于整体，强调模块的完备性、稳定性、灵活性，功能的实用性、操作性、通用性，梳理化学专业工作流程，提炼化学生产经营流程，总结各项工作相关性，寻找化学生产经营活动规律，掌握核心关键影响因素和节点，将其分解至各个流程和控制点，在系统上进行固化，按标准、固化的操作流程执行，实现无纸化办公，做到实时把握进度，显著减少人力干预，避免人因失误的发生。

3.2 专家诊断

系统立足于专家智能诊断，实现趋势自动分析、数据自动采集、数据自动加工处理、远程监控、智能分析，与核电厂化学相关仪表、仪器、系统、设备联用，系统或模块之间通过实时数据传递有机的连接，实现以智能化为核心的信息化、网络化、平台化管理，弥补人员经验有限的弱势，减少人力介入的环节，提高可靠性。尤其在核电厂化学系统或设备发生故障时，化学监测指标短期内可能发生明显变化，专家诊断代替人工分析，自动识别异常现象、判断异常原因，给出处理和纠正行动建议，恢复正常指标[4-5]。

3.3 趋势分析

预防性维护为主题的自动化、智能化服务体系，智能判断系统趋势发展状态，及时提前预防性纠正建议，采取纠正跟踪和纠正行动，将系统/设备实时置于安全、稳定、可控状态，确保机组安全、经济运行。系统实现对数据进行收集、汇总、统计和趋势分析，形成周期性报表和趋势分析图表。智能化趋势分析对核电厂化学工况做出及时、准确的判断，根据参数指标趋势，自动判断分析趋势情况，预计未来走势，预测可能的化学异常状态，并给出合适的方案、对策建议和安排纠正措施。同时为其他专业提供化学技术支持，通过化学手段发现系统设备缺陷。

3.4 行动干预

当核电厂的化学分析数据异常或趋势发展不良时，系统自动记录并纳入行动跟踪体系中，行动干预将自动根据技术规范或运行规程要求提示下一步响应行动，形成闭环直到问题得到妥善解决，形成经验反馈，强化工作人员处理和解决问题的能力，避免重要信息的遗漏，及时跟踪评价机组状态。避免由于工作人员经验欠缺等原因而没有采取干预行动或采取不正确的干预行动。

3.5 自动安排

化学生产经营活动，通过系统实现化学专业工作的自动化安排，专人定期维护，系统自动安排，触发任务，到期自动提醒，实现平台化管理。体系的创新，促使管理方式扁平化，降低管理成本，提高工作人员的能动性，以提高应变能力，利于实现工作的内容丰富化，创造力极为有利，减少中间层次，提高信息传递的速度和领导决策的效率，增大了工作岗位的挑战性，迫使工作人员自我训练，促使人才快速成长。

3.6 远程控制

与化学加药系统自动加药模块联机互通，通过在线仪器[6]的实时显示数据和实验室手动分析数据远程控制加药量，实现自动加药的远程控制。通过远程监视可实现在线化学仪表状态的实时监视和数据的 自动采集；通过连接大型分析仪器，可实现分析数据的自动采集，避免因手工录入数据产生的人因失误。

4 结束语

核电厂化学智能管理系统实现了化学生产经营自动化、智能化管理，减轻了核电厂化学工作人员的工作量，管控了化学生产经营流程、提高了生产过程的可控性、减少了人为的干预、实时正确地搜集了生产经营数据，实现了智能制造、智能管理，提升了核电厂化学领域竞争力。

[1] 范玮玮. 核电厂化学管理系统分析研究[J] . 核动力工程, 2014, 35(2): 170-172.

FANG Wei-wei. Analysis on Chemistry Management System of NPP [J]. Nuclear Power Engineering, 2014, 35(2): 170-172.

[2] 张健德, 杨明. 核电站混合式故障诊断系统的开发和评价[J]. 核动力工程, 2007, 28(6): 92-96.

ZHANG Jian-de, YANG Ming. Development and Evaluation of Hybrid Fault Diagnosis System of Nuclear Power Plant[J]. Nuclear Power Engineering, 2007, 28(6): 92-96.

[3] 陈美珍. 人工智能化学诊断技术在核电厂的应用[J].核科学与工程, 1996, 16(4): 343-345.

CHEN Mei-zhen. Application of Artificial Intelligence Chemistry Diagnosis System of Nuclear Power Plant [J]. Nuclear Science and Engineering, 1996, 16(4):343-345.

[4] 陈志辉, 夏虹, 刘邈. 核电系统故障诊断专家系统研究[J]. 核动力工程, 2005, 26(5): 523-527.

CHEN Zhi-hui, XIA Hong, LIU Miao. Study on Fault Diagnosis Expert System of Nuclear Power Plant [J]. Nuclear Power Engineering, 2005, 26(5): 523-527.

[5] 冯彦科. 核电站智能故障诊断专家系统的研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2013: 6-7.

FENG Yan-ke. Study on Intelligent Fault Diagnosis Expert System of Nuclear Power Plant [J]. Beijing:North China Electric Power University, 2013: 6-7.

[6] 李映林. 数字化核电站智能诊断系统研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2008: 26-30.

LI Ying-lin. Study on Intelligent Diagnosis System of Digitized Nuclear Power Plant [D]. Harbin: Harbin Engineering University, 26-30. 2008: 26-30.

Discussion on Automation and Intelligent Management in Chemistry Production and Operation of Nuclear Power Plant

LIN Qing-hu, XU Tian-feng
(Hainan Nuclear Power Co., Ltd., Changjiang, Hainan Prov. 572733, China)

Chemical production and operation of nuclear power plant are characterized by wide range field, multi-sector interface, heavy workload, precise operational process, accuracy analysis, correlation, mutual cohesion and mutual influence. The chemical production and operation automation, intelligent management system in nuclear power plant as the core of the chemistry intelligent management system, the system strengthens the artificial intelligence expert diagnosis, and reduces manual intervention, which realize the automation and intelligent management of chemistry production and operation in nuclear power plant.

nuclear power plant; chemical production and operation; automation; intelligent; discussion

TL38 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）04-0370-04

TL38

A

1674-1617（2016）04-0370-04

2016-10-18

林清湖（1985—），男，福建晋江人，工程师，硕士，主要从事核电厂水化学监督与控制工作。