基于可视化界面设计的核电厂应急辅助判断方法

郭 猛，王 硕，杨 萌

（中国核电工程有限公司 北京核工程研究设计院 仪控设计所，北京 100083）

0 引言

2021 年1 月30 日，“华龙一号”全球首堆——福建福清核电5 号机组在完成满功率运行后，正式投入商业运行。2021 年5 月20 日，“华龙一号”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇2 号机组完成100h 连续稳定运行验收，各项性能指标达标，正式投入商业运行。“华龙一号”是国内自主研发的具有完全自主知识产权的第三代核电站。“华龙一号”作为目前最为先进的核电站，一直都把安全视为第一位。然而，核电厂一旦发生事故，往往面临时间紧、责任大、变化多的难题。因此，国内的核电厂多会建立计算机应急辅助决策系统[1,2]，其中应急辅助判断功能为该系统的重要功能之一。核电厂运行人员将根据应急辅助判断的结果，作为应急状态等级的重要参考。目前，核电厂的应急辅助判断功能大多未能实现软件自动判断，而是依靠人为判断[3]。核电厂运行人员无法及时有效地获取应急行动水平（EAL）相关位号的状态，以及是否有EAL 已经发生报警。对于某些复杂的判断条件，应急辅助判断功能无法提供诊断流程图，运行人员需要手动查询其他资料，获取判断逻辑，导致运行人员无法及时地做出判断。同时，某些电厂应急辅助判断功能自动触发应急状态升级后，无二次确认环节，可能导致应急辅助决策系统误进入某一应急状态，从而误触发后续的应急响应。

本文针对现有核电厂应急辅助功能无法实时地、直观地反映电厂全部EAL 的状态，无法有效地提供EAL 判断流程及状态信息，以及应急状态发生改变时，无二次确认环节等缺点，提供基于可视化界面设计的核电厂应急辅助判断方法。该可视化界面设计包括：应急辅助判断总览可视化界面、应急辅助判断索引可视化子界面、应急行动水平（EAL）详细信息可视化子界面、应急状态二次确认可视化子界面等。本文通过对核电厂应急辅助判断过程进行可视化设计，使得核电厂运行人员及应急指挥人员可以快速准确直观地获取与应急状态等级相关的EAL 条目运行状态，并且通过应急状态的二次确认界面设计，降低了由于软件误诊断或其他因素导致的误进入状态的风险。

1 应急辅助判断功能总体设计

1.1 应急辅助判断数据源

应急辅助决策系统的接口模块负责采集应急辅助判断所需的各项实时参数，这些实时参数包括机组工况参数/模拟机参数、气象参数、环境辐射参数。对于无法采集的参数，系统支持人工输入。应急辅助判断，根据实时参数和人工输入等方式获得判断应急状态所需的参数与核电厂应急行动水平进行比较，经逻辑判断后实现应急状态等级辅助判断。

数据源流程图如图1 所示。

图1 应急辅助判断数据源流程图Fig.1 Flow chart of emergency aid judgment data source

1.2 应急辅助判断模块

应急辅助判断模块分为两个部分：逻辑判断模块和可视化界面模块。

逻辑判断模块部署在应用服务器，包括应急辅助判断微服务和应急辅助判断动态链接库（DLL）。通过在应用服务器上启动应急辅助判断微服务周期性调用DLL，实现每个应急行动水平（EAL）条目诊断。

可视化界面模块主要进行可视化界面设计：应急辅助判断可视化总览界面、不同初始条件的索引子界面、EAL条目信息及判断流程的可视化界面、应急状态升级可视化界面、二次确认可视化界面。

图2 应急辅助判断模块Fig.2 Emergency aid judgment module

2 功能模块说明

2.1 逻辑判断模块

1）应急辅助判断微服务

应急辅助判断微服务部署在“华龙一号”应急辅助决策系统的应用服务器上，采用JAVA 编程语言，微服务启动后会周期性调用应急行动水平逻辑诊断动态库的各个接口函数，获取诊断结果。

2）应急行动水平逻辑诊断动态链接库

◇ 动态链接库接口函数

应急行动水平逻辑诊断DLL 采用C++编程语言。DLL向应急辅助判断微服务提供如下接口函数，见表1。

表1 应急行动水平逻辑诊断DLL提供的接口Table 1 Interface provided by emergency action level logic diagnosis DLL

◇ 动态链接库调用流程见图3

图3 动态链接库调用流程Fig.3 Dynamic link library call process

2.2 可视化界面显示模块

前端可视化界面采用JavaScript，服务器端通过ngnix进行负载均衡配置，显示模块为每一个EAL 条目单独分配一个JS 文件，这样则可以使EAL 修改解耦。

3 应急辅助判断可视化界面设计及应用

3.1 应急辅助判断二次确认界面设计

当核电现场出现EAL 报警触发时，会在应急辅助决策系统的置顶栏提示拟进入的应急状态，文字背景带有闪烁标识和标识应急状态升级的箭头。应急状态标识颜色会根据应急等级的不同发生变化，从高到低分别为：场外应急（G，红色）、场区应急（S，橘色）、厂房应急（A，粉色）、应急待命（U，蓝色）、正常（N，绿色），如图4 所示。

图4 应急状态拟升级标识Fig.4 Emergency status to be upgraded identification

应急人员通过点击应急状态文字标识或箭头，即可弹出二次确认界面，并查看EAL 报警信息，如图5 所示。

图5 二次确认界面Fig.5 Second confirmation interface

应急人员通过查看EAL 报警信息来确认是否发起应急状态审批，可以在二次确认界面点击生成审批单按钮发起应急状态审批，则EAL 报警信息会自动添加到审批单中。如果应急人员确认无需升级，则可点击已确认无需升级按钮，则本次应急状态升级取消。

3.2 应急辅助判断总览界面设计

应急辅助判断总览界面，根据核电厂初始条件和应急行动水平划分为4 种识别类，分别为：A 类——异常辐射水平和放射性流出物排放、F 类——裂变产物屏障降级、H类——影响核电厂安全的灾害和其他事件、S 类——系统故障。识别类索引按照识别类进行细化分类，当某个索引下的EAL 标识出现报警后，该索引标识的背景颜色根据报警等级的不同发生变化，如图6 所示。同时，点击每个索引标识便可以进入到该索引子界面。

图6 应急辅助判断总览界面Fig.6 Emergency aid judgement overview interface

3.3 应急行动水平诊断流程图界面

当某个应急行动水平（EAL）触发报警后，应急人员可查看该EAL 详细信息界面，如图7 所示。

图7 应急行动水平诊断流程图界面Fig.7 Emergency action level diagnosis flowchart interface

应急人员可以在EAL 详细信息界面查看到EAL 逻辑判断流程图，流程图中各个流程模块的颜色当判断条件满足时，可由软件自动填充颜色。当软件无法自动判断时，则提供人工确认按钮进行输入。应急通过查看EAL 判断逻辑图就可以快速定位该EAL 触发报警的原因。

4 总结

应急辅助判断功能是核电厂应急辅助决策系统的重要组成部分，通过将应急辅助判断模块进行可视化界面设计，具有如下优点：

1）通过增加应急状态二次确认界面，避免了由于系统的误判断导致误触发应急响应事件，运行人员可以通过应急状态二次确认界面，查看当前待确认的EAL 列表。如果运行人员确认需要进入某一应急状态，则可以自动发起审批单，相关的EAL 信息会自动填写到审批单中，避免了运行人员费时费力地填写。

2）核电厂应急辅助判断功能可视化界面，让核电厂运行人员可以方便地通过应急辅助总览界面、EAL 索引子界面上每个标识的填充颜色，快速地定位到是哪个EAL 触发报警。通过点击EAL 标识，可以查看该EAL 关联的位号的最新实时值及报警阈值、判断条件等信息。

3）为了让运行人员更好地理解EAL 的诊断过程，将EAL 判断文字描述转化为诊断流程图。当流程图中的元素条件满足时，该元素的颜色可自动填充，包括流程图中的与、或、非等元素的颜色填充都由系统自动判断完成。这样运行便可以通过EAL 判断流程图清楚地知悉当前EAL 的状态，以及快速地分析出是由哪个因素导致的EAL 触发报警。