CN104575148B - 用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统 - Google Patents

用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统，包括操作端、控制系统服务器、教学控制端和流体模型服务器，操作端用于供操纵员操作并根据操纵员的操作输出训练指令；控制系统服务器根据训练指令向流体模型服务器输出模拟指令；教学控制端用于供教学者进行操作并根据教学者的操作输出教学指令；流体模型服务器于根据模拟指令和教学指令进行核电站反应堆模拟演示，并向控制系统服务器和教学控制端实时反馈当前状态信号。本发明用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统不仅可供教学者和操纵员进行教学互动，还可供操纵员自主进行核电站反应堆模拟操作学习，达到对操纵员技能强化的训练目的。

Description

用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统
技术领域
本发明涉及核电领域，尤其涉及一种用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统。
背景技术
核电站的安全运营很大程度上取决于控制室操纵员掌控机组的技能水平，而操纵员的培养是核电站培训的最重要组成部分。在核电事业迅猛发展、大量核电人才待培养的新形势下，操纵员培训出现“人多机少”的教学困难，且当前的模拟机培训受培训计划、机时、教员等因素影响，使学员上机实操机会受到限制，课后不能跟进练习巩固所学技能，且由于上机实操不足，初学操纵员对全范围模拟机操作功能掌握还不扎实，在上全范围模拟机实操课程时比较吃力，而学员晚上、周末等课余时间又因为没有相应的训练设施未能充分利用；因此当前急需开发专门针对培训操纵员而设计的模拟训练系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统，包括操作端、控制系统服务器、教学控制端和流体模型服务器，其中，
操作端用于供操纵员操作并根据操纵员的操作输出训练指令；
控制系统服务器与操作端相连接，用于接收训练指令，并根据训练指令向流体模型服务器输出模拟指令，还从流体模型服务器接收当前状态信号并反馈至操作端；
教学控制端与流体模型服务器相连接，用于供教学者进行操作并根据教学者的操作输出教学指令，并接收流体模型服务器实时反馈的当前状态信号；
流体模型服务器与控制系统服务器相连接，用于根据模拟指令和教学指令进行核电站反应堆模拟演示，并向控制系统服务器和教学控制端实时反馈当前状态信号。
优选地，操作端包括终端设备、终端网络及终端服务器，终端设备用于供操纵员进行操作，终端服务器将操纵员的操作信息处理为训练指令并输出，终端设备与终端服务器通过终端网络相互连接并通讯。
优选地，终端设备为数个，终端网络为至少一个，终端服务器为至少一个，每一终端服务器与每一终端网络一一对应。
优选地，终端网络和终端服务器均为一个。
优选地，操作端还包括供操纵员操作以输出模拟指令的软盘台，软盘台通过软件模拟实现对流体模型服务器的硬盘台操作控制。
优选地，软盘台包括
输入装置，用于供操纵员输入操作信息；
控制装置，与输入装置相连接，用于根据操作信息输出训练指令；及
显示装置，用于显示对应于流体模型服务器的软件界面及当前控制状态。
优选地，模拟操作系统还包括与流体模型服务器相连接、接收当前状态信号的教学辅助端，教学辅助端包括教学声像监控装置、电子时钟、打印机及版本控制服务器中的一个或多个。
优选地，当前状态信号包括流体模型服务器中每个设备的当前模拟状态信息。
优选地，模拟操作系统还包括连接于教学控制端的存储装置，存储装置内设置有故障管理列表，故障管理列表用于显示当前状态下教学指令中包含的故障插入或/和就地操作信息。
优选地，故障管理列表中各行/列的指示参数包括设备编码、设备状态、常用指令、特殊指令、状态描述、变量名中的至少一种。
优选地，故障管理列表中各行/列的指示参数通过预设的代码标记其是否可修改。
优选地，存储装置内还设置有工程数据库，在工程数据库中设置规则库，规则库中各行/列的字段参数包括表名、编号、原始值、显示值、右键菜单内容中的至少一种。
优选地，规则库中各行/列的字段参数根据规则编码标记其为共享规则、变量缺省使用的规则或者当前变量有效的规则。
优选地，所述右键菜单内容通过修改所述规则库中对应的规则标记其修改方式。
实施本发明的有益效果是：本发明用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统不仅可供教学者和操纵员进行教学互动，还可供操纵员自主进行核电站反应堆模拟操作学习，达到对操纵员技能强化的训练目的。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一些实施例中用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统的模块示意图；
图2是图1中软盘台的模块示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1示出了本发明一些实施例中用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统，该模拟操作系统包括操作端10、控制系统服务器30、教学控制端50、流体模型服务器70和教学辅助端90。
其中，操作端10用于供操纵员操作并根据操纵员的操作输出训练指令。操作端10包括终端设备11、终端网络12、终端服务器13和软盘台15。终端设备11用于供操纵员进行操作。终端服务器13将操纵员的操作信息处理为训练指令并输出。训练指令为由操纵员操控流体模型服务器70时使用的指令。例如，操纵员在终端设备11设置“运行”的操作信息，终端服务器13将该操作信息处理为可控制流体模型服务器70进行运行的训练指令，并输出至流体模型服务器70。终端设备11与终端服务器13通过终端网络12相互连接并通讯。作为选择，终端设备11为数个，终端网络12为至少一个，终端服务器13为至少一个，每一终端服务器13与每一终端网络12一一对应，在这种情况下，数个终端设备11可分为多组，组数与终端网络12的数量一致，且每组终端设备11与每一终端网络12一一对应，从而也与终端服务器13一一对应。优选地，终端网络12和终端服务器13均为一个，在这种情况下，数个终端设备11均通过一个终端网络12同一个终端服务器13相连接，该终端服务器13为高度集成化的服务器，可同时与数个终端设备11进行通讯；该终端网络12为可同时连接数个终端设备11以进行数据传输。
软盘台15供操纵员操作以输出模拟指令，软盘台15通过软件模拟实现对流体模型服务器70的硬盘台操作控制。结合图2所示，软盘台15包括输入装置151、控制装置152和显示装置153，其中，输入装置151用于供操纵员输入操作信息，控制装置152与输入装置151相连接，用于根据操作信息输出模拟指令，显示装置153用于显示对应于流体模型服务器70的软件界面及当前控制状态。模拟指令为由操纵员操控流体模型服务器70时使用的指令，其与训练指令不同之处在于输入方式，训练指令输入方式为通过鼠标、键盘等方式输入，而模拟指令为通过硬件按钮来实现。例如，操纵员在软盘台15设置“运行”的模拟指令，与操纵员在终端设备11设置“运行”的操作信息效果相同，最终输出至流体模型服务器70并使其进行相应反应堆演示。所不同的仅是，在软盘台15仅需通过按下一个硬件的按钮来实现操作，在终端设备11则需要一系列的鼠标点击或者键盘输入来实现。
应当说明的是，在本领域中，硬盘台为硬手操作后备盘台的简称，其是核电站主控室的一种，早期往往使用硬盘台来对核电站的安全运行进行控制，随着计算机行业的飞速发展，数字化主控室已广泛应用于核电站中，但为了预防数字化设备在共模故障下带来的风险，核电站都保留有传统的硬手操作后备盘台。而软盘台15即是通过软件模拟的方式，实现供操纵员通过鼠标和/或键盘的操作来模拟机组主控室内硬盘台上的所有机组控制相关操作。作为选择，在一些实施例中，也可以不包括软盘台15，在不包括软盘台15时，模拟操作系统不具有对硬盘台的模拟功能。
控制系统服务器30与操作端10相连接，用于接收训练指令，并根据训练指令向流体模型服务器70输出模拟指令，还从流体模型服务器70接收当前状态信号并反馈至操作端10。优选地，该控制系统服务器30通过虚拟机技术将多种功能的服务器合并成一台主服务器。
教学控制端50用于供教学者进行操作并根据教学者的操作输出教学指令，并接收流体模型服务器70实时反馈的当前状态信号。教学指令为由教学者操控流体模型服务器70时使用的指令，例如，教学者在教学控制端50设置“后退”的教学指令，流体模型服务器70接收并进行后退。传统的教学控制端在进行教学故障插入和就地操作时一般通过专家命令或列表选取的方式进行，本改进项通过设计全新的人机接口简化故障的插入、就地操作等教学控制操作，学员不需要继续专门的培训即可自主完成教学控制。
教学指令使用需要经过专业训练，而且教学者需要记住各项操作操作所对应的教学指令，如”Insert Malfuction”等命令语句，该方法能操作大部分设备，但教学者需要多次进行鼠标、键盘的操作，执行效率太低。
列表选取的方式是通过在系统提供的故障列表选择对应变量并执行相关操作，该方式操作较为简单，但教学者需要在数千条数据中寻找相关变量，查询效率低，而且易于出错。
本改进项通过改进列表显示与操作方式、引入规则库、生成通用故障数据库等手段设计出全新的人机接口，并且在系统中引入了连接于教学控制端50的存储装置80。具体实现手段有：
1.在存储装置80内设置有故障管理列表，故障管理列表用于显示当前状态下所述教学指令中包含的故障插入或/和就地操作信息。故障管理列表中各行/列的指示参数包括设备编码、设备状态、常用指令、特殊指令、状态描述、变量名中的至少一种，用于直观显示设备状态与故障激活信息。其中，设备编码为系统中存储的各设备各自一一对应的代表该设备的编码。变量名所代表的变量可以为多个，包括各设备对应的多个需要显示在该列表中的参数。
2.在一些实施例中，可以增加行/列属性用于标记该行/列能否是否具备可修改属性。具体地，故障管理列表中各行/列的指示参数通过预设的代码标记其是否可修改，比如，上述各行/列的对应的指示参数可以用M_bedit来进行是否可修改的标记，也即，在故障管理列表中各行/列中对其中的指示参数赋值ture或者flase，如果是ture则代表可修改，如果是flase则不可修改；当然，可以理解的，在本发明中，也可以用Y/N(Y代表可修改，N代表不可修改)、0/1(1代表可修改，0代表不可修改)的方式来标记其是否可修改，也可以利用其它代码来表示。标记各行/列的对应的指示参数的课修改属性之后，其修改方式可见如下第3、4条。
3.修改单击处理函数，判断鼠标点击时的列，如果指定的列是可修改的，并且单元格的内容是一个可修改变量，则标记当前单元格为焦点，如果当前单元格已经标记为焦点，则在该单元格位置创建一个编辑框，允许用户直接输入变量的新值。如果指定的列不是可修改的，或者当前单元格的内容为不可修改变量，则调用缺省处理程序后，退出该次修改操作。
4.修改双击处理函数，查询鼠标点击时的行列，如果指定列是可修改的，而且单元格中是一个可修改变量，则继续检查变量的类型，如果变量的类型是逻辑量，则表示切换状态，将该变量的原来值修改为相反的值，比如，在一些实施例中，若该变量的状态由True/Flase来表示，则在切换状态的过程中，会由True修改为False,或者由False为True；如果变量的类型是模拟量，则弹出变量的ScratchPad(暂存器)，允许教员修改该变量值。如果指定列不是可修改的，则调用专家命令(预先设定具有更高权限的指定值)进行修改。
5.存储装置80内还设置有工程数据库，在工程数据库中引入了rulers表(规则库)。规则库中各行/列的字段参数包括：tablename(表名)，ID(编号)，str(原始值)，Disp(显示值)，menu(右键菜单内容)中的至少一种。规则库中各行/列的字段参数根据规则编码标记其为变量缺省使用的规则或者当前变量有效的规则。具体地，表名为空表示该规则被所有的表共享。在一些实施例中，可以在表中行/列名的定义中增加’#’分隔符，后面跟着规则编号，表示此行/列中变量缺省使用的规则，同理，对于单元格的定义，可以同样增加’#’分隔符，表示此规则只对此变量有效。
6.修改右键处理函数，对于变量的右键菜单，右键菜单内容通过修改所述规则库中对应的规则标记其修改方式。具体地，如果有对应的规则，则按照该规则显示右键菜单，选择菜单后将相应的str值赋给该变量。这样如果要调整变量的右键菜单只需要修改规则库中的相应规则。
流体模型服务器70与控制系统服务器30和教学控制端50相连接，用于根据模拟指令和教学指令进行核电站反应堆模拟演示，并向控制系统服务器30和教学控制端50实时反馈当前状态信号。可以理解地，流体模型服务器70当中包括多个设备，当流体模型服务器70收到模拟指令和/或教学指令时，会根据相应指令控制相应设备进行核电站反应堆模拟演示，并反馈出包括流体模型服务器70中每个设备当前模拟状态信息的当前状态信号。
教学辅助端90与流体模型服务器70相连接，用于接收当前状态信号，并根据当前状态信号进行教学辅助功能的实现。教学辅助端90包括教学声像监控装置、电子时钟、打印机及版本控制服务器中的一个或多个。作为选择，教学辅助端90可以设置，也可以不设置。
本发明实施例中用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统可满足操纵员24小时全天候自助式实操训练、验证实验等应用需求。并且该模拟操作系统为自主、低成本的自助式模拟机训练系统，全面形成“学、教、练”三位一体的系列化、多层次模拟机培训设施体系，为操纵员提供一个灵活便利，个性化的自学系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于训练核电站反应堆操纵员的模拟操作系统，包括操作端(10)、控制系统服务器(30)、教学控制端(50)，其中，
所述操作端(10)用于供操纵员操作并根据所述操纵员的操作输出训练指令；其特征在于，所述系统还包括流体模型服务器(70)，
所述控制系统服务器(30)与所述操作端(10)相连接，用于接收所述训练指令，并根据所述训练指令向所述流体模型服务器(70)输出模拟指令，还从所述流体模型服务器(70)接收当前状态信号并反馈至所述操作端(10)；
所述教学控制端(50)与所述流体模型服务器(70)相连接，用于供教学者进行操作并根据所述教学者的操作输出教学指令，并接收所述流体模型服务器(70)实时反馈的所述当前状态信号；
所述流体模型服务器(70)与所述控制系统服务器(30)相连接，用于根据所述模拟指令和所述教学指令进行核电站反应堆模拟演示，并向所述控制系统服务器(30)和所述教学控制端(50)实时反馈所述当前状态信号。
2.根据权利要求1所述的模拟操作系统，其特征在于，所述操作端(10)包括终端设备(11)、终端网络(12)及终端服务器(13)，所述终端设备(11)用于供所述操纵员进行操作，所述终端服务器(13)将所述操纵员的操作信息处理为训练指令并输出，所述终端设备(11)与所述终端服务器(13)通过所述终端网络(12)相互连接并通讯。
3.根据权利要求2所述的模拟操作系统，其特征在于，所述终端设备(11)为数个，所述终端网络(12)为至少一个，所述终端服务器(13)为至少一个，每一所述终端服务器(13)与每一所述终端网络(12)一一对应。
4.根据权利要求3所述的模拟操作系统，其特征在于，所述终端网络(12)和所述终端服务器(13)均为一个。
5.根据权利要求1至4任一项所述的模拟操作系统，其特征在于，所述操作端(10)还包括供操纵员操作以输出所述模拟指令的软盘台(15)，所述软盘台(15)通过软件模拟实现对所述流体模型服务器(70)的硬盘台操作控制。
6.根据权利要求5所述的模拟操作系统，其特征在于，所述软盘台(15)包括
输入装置(151)，用于供所述操纵员输入所述操作信息；
控制装置(152)，与所述输入装置(151)相连接，用于根据所述操作信息输出所述训练指令；及
显示装置(153)，用于显示对应于所述流体模型服务器(70)的软件界面及当前控制状态。
7.根据权利要求1至4任一项所述的模拟操作系统，其特征在于，所述模拟操作系统还包括与所述流体模型服务器(70)相连接、接收所述当前状态信号的教学辅助端(90)，所述教学辅助端(90)包括教学声像监控装置、电子时钟、打印机及版本控制服务器中的一个或多个。
8.根据权利要求1至4任一项所述的模拟操作系统，其特征在于，所述当前状态信号包括所述流体模型服务器(70)中每个设备的当前模拟状态信息。
9.根据权利要求1至4任一项所述的模拟操作系统，其特征在于，所述模拟操作系统还包括连接于所述教学控制端(50)的存储装置(80)，所述存储装置(80)内设置有故障管理列表，所述故障管理列表用于显示当前状态下所述教学指令中包含的故障插入或/和就地操作信息。
10.根据权利要求9所述的模拟操作系统，其特征在于，所述故障管理列表中各行/列的指示参数包括设备编码、设备状态、常用指令、特殊指令、状态描述、变量名中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的模拟操作系统，其特征在于，所述故障管理列表中各行/列的指示参数通过预设的代码标记其是否可修改。
12.根据权利要求11所述的模拟操作系统，其特征在于，所述存储装置(80)内还设置有工程数据库，在所述工程数据库中设置规则库，所述规则库中各行/列的字段参数包括表名、编号、原始值、显示值、右键菜单内容中的至少一种。
13.根据权利要求12所述的模拟操作系统，其特征在于，所述规则库中各行/列的字段参数根据规则编码标记其为共享规则、变量缺省使用的规则或者当前变量有效的规则。
14.根据权利要求13所述的模拟操作系统，其特征在于，所述右键菜单内容通过修改所述规则库中对应的规则标记其修改方式。
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