CN110968633B - 一种核电厂运维关键数据请求和处理系统 - Google Patents

一种核电厂运维关键数据请求和处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，包括系统架构，所述系统架构支持B/S架构和C/S架构，其中数据通信接口基于数据源接口系统的API，适用于在数据源发生变化时通过更新API函数，其中系统硬件通过网络设备接入核电厂局域网，其中局域网内的办公电脑、工作站均以客户端访问系统，所述系统架构仅包含若干服务器，所述其中服务器适用于接入任意局域网后经网络配置后即可用，所述系统架构内设置有数据采集、数据预处理和数据存储。本发明系统不与电厂DCS直接接口，不影响生产网络安全，通过电厂局域网内数据源获取数据，在电厂局域网故障缺失数据时，通过系统的数据补录模块离线的补录数据。

Description

一种核电厂运维关键数据请求和处理系统
技术领域
本发明涉及核电厂维护、检修、设备管理软件技术领域，尤其涉及一种核电厂运维关键数据请求和处理系统。
背景技术
核电厂工艺参数数据是电厂宝贵的资源，可用于电厂状态的监测；运行、事件、事故的分析；电厂的运维检修；设备和管道的老化管理等。这些功能的实现需要获取核电厂工艺流程中的原始数据，对数据进行处理和存储，支持各种计算，并将计算结果进行展示，实现电厂、设备、管道状态的实时监测。
市场上通用的数据请求和处理系统主要包括如下功能模块：数据获取、数据库、计算处理程序、人机界面。常用的核电厂运维软件一般包含上述模块，与电厂DCS接口获取数据，采用C/S架构进行开发，有固定的数据和功能流程，可扩展性不强，实用性不高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：现有的数据请求和处理系统有固定的数据和功能流程，可扩展性不强，实用性不高，而提出的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，包括系统架构，所述系统架构支持B/S架构和C/S架构，其中数据通信接口基于数据源接口系统的API，适用于在数据源发生变化时通过更新API函数，其中系统硬件通过网络设备接入核电厂局域网，其中局域网内的办公电脑、工作站均以客户端访问系统，所述系统架构仅包含若干服务器，所述其中服务器适用于接入任意局域网后经网络配置后即可用，所述系统架构内设置有数据采集、数据预处理和数据存储；
所述数据采集适用于在系统和接口系统均保持正常运行时，自动接收来自接口系统的电厂参数，以及在系统发生故障并恢复时，向接口系统请求系统故障期间未接收的电厂参数，以及离线批量导入或输入数据；
所述数据预处理包括数据筛选、数据压缩和信号去伪，以及数据可按周期性保留固定时间间隔数据存储，以及发生变化时存储，以时间间隔和变化阈值来自定义，其中变化存储包括绝对值变化和百分比变化，所述信号去伪适用于删除信号值变化率超出限值期间的数据；
所述数据存储包括模拟量、开关量以及打包点,所述数据存储设置在数据库内，其中数据库按1000点采样周期1s设计数据库容量，其中系统有历史数据备份、转储计划，其中转储形式包括光盘刻录，其中转储数据支持可恢复计算。
优选的，所述数据库包括实时数据表、计算系数表、计算数据表和系统配置参数表，其中实时数据表适用于接收和存储获取的核电厂工艺数据，其中计算系数表适用于存放支持计算的各种类型参数，其中计算数据表适用于支持计算过程，其中系统配置表适用于存储系统显示以及存储调度配置参数。
优选的，还包括计算程序，计算程序设置有接口，接口内设置有计算调度模块，其中计算调度模块适用于接口向计算程序传递计算时间、计算的限制条件以及计算系统参数，其中计算程序适用于对调度模块提供的接口以及直接获取数据库中数据计算，并将计算中间参数和计算结果写入数据库。
优选的，还包括系统人机界面，其中系统人机界面包括监视电厂物项的状态监视界面和系统后台组态配置界面，其中状态监视包括状态总貌显示、监视物项的详细查询和显示、工艺参数显示，其中状态总貌显示包含有统计信息、对比信息、预警信息，其中工艺参数显示提供有电厂工艺流程图以及参数的当前和历史数据查询显示，其中系统组态配置包括匹配需要获取的电厂工艺参数信号点、计算系数配置、系统人机界面显示配置、数据库备份参数配置。
优选的，还包括系统管理，系统管理包括权限设置和日志管理，其中权限设置包括对用户角色和权限分配以及权限的配置和维护管理，其中日志管理适用于用户查询系统产生的所有运行日志信息，以及查询用户在此系统中所进行的所有操作的操作日志信息。
优选的，还包括数据库备份和恢复，其中数据库备份和恢复适用于创建、移动和恢复数据存档文件、定期备份数据存档文件。
优选的，所述计算调度适用于操作系统服务的形式开发，提供自诊断和服务运行状态指示、记录运行日志和故障日志；以及手动执行计算和平台自动调度计算，适用于预设的计算执行顺序和执行时限，分配服务器资源进行计算的；以及历史数据补充计算，适用于用户输入的计算时间开展计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、系统不与电厂DCS直接接口，不影响生产网络安全，通过电厂局域网内数据源获取数据，在电厂局域网故障缺失数据时，通过系统的数据补录模块离线的补录数据；
2、数据通信考虑了历史数据和实时数据的获取，通信故障期间数据的补取，数据文件的直接导入；
3、提供数据筛选、预处理模块，支持数据压缩筛选算法自定义；
4、提供计算调度功能，可实现若干服务器间计算资源的调度和充分利用；
5、数据监视人机界面采用B/S架构(同时支持C/S架构调用)，不需要额外增加客户端硬件，系统硬件仅包含服务器，便于扩展；
6、提供数据库备份、恢复功能。系统数据库考虑了核电厂全寿期的数据存储、恢复，支持寿期内数据的计算重置，重新计算；
7、提供组态配置功能，便于系统扩展；
8、系统的数据通信、计算调度、数据库备份采用操作系统服务形式，后台自动运行，不需要人为干预。
附图说明
图1为本发明提出的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统的系统框架图；
图2为本发明提出的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统的软件数据流框架图；
图3为本发明提出的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统的系统数据库功能图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-3，一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其中系统框架，支持B/S架构和C/S架构，数据通信接口基于数据源接口系统的API，在数据源发生变化时通过更新API函数，便于扩展。系统硬件通过网络设备接入核电厂局域网，局域网内的办公电脑、工作站均可作为客户端访问系统。
系统仅包含若干服务器，接入任意局域网，经网络配置后即可用，不需要额外增加客户端电脑，便于扩展和移植。不与电厂DCS直接接口，不影响生产网络。
其中系统硬件，系统硬件主要由若干硬件服务器组成，主要包括三类：系统服务器、数据库服务器、备份服务器。其中系统服务器作为提供各类系统服务的核心服务器，能够支持操作站客户端的各类数据请求和功能调用、对接收数据的处理和转储、对系统配置参数的管理，除了上述支持性功能，系统服务器同时负责支持各核心计算模块的正常运行；数据库服务器作为信息系统数据主要保存载体，能够为系统应用提供所有输入和过程参数的调用；备份服务器作为数据库服务器的数据备份载体，提供对数据库数据的备份功能，可支持历史数据恢复功能。
其中系统软件，包括数据采集，数据采集功能用于与数据源进行数据通信，获取电厂实时参数数据，数据采集功能具有一定的稳定性和可靠性，包括数据通信模块和数据补录模块；在系统和接口系统均保持正常运行时，能够自动接收来自接口系统的电厂参数，在本系统发生故障并恢复后，数据采集模块能够向接口系统请求系统故障期间未接收的电厂参数，除了自动获取的方式，系统还提供离线批量导入或输入数据的方法。
功能模块开发形式和特点如下，数据采集采用操作系统服务的形式开发，在操作系统后台运行，不需要人为干预，获取数据进行预处理，预处理算法可根据实际需要自定义，数据预处理采用多进程开发，若干进程分别处理、数据获取、预处理、存储。
数据预处理包括两个方面：对数据筛选、压缩，信号去伪；数据可按周期性，保留固定时间间隔数据存储；当发生变化时存储，时间间隔和变化阈值可自定义，变化存储包括绝对值变化和百分比变化，可根据不同数据类型自定义筛选限值和变化存储算法；信号去伪用于删除数值明显错误的点，主要原则是删除信号值变化率超出限值期间的数据。
其中数据存储，其数据存储的存储能力，系统可存储的电厂数据类型包括但不限于：模拟量、开关量以及打包点，由于系统考虑一台机组全生命周期内1000个信号点的所有数据存储容量；数据存储满足以下特性，数据库按1000点，采样周期1s来考虑数据库容量的设计，保证至少2年的历史数据可直接使用，支持计算和调用；系统提供转储功能，有明确的历史数据备份、转储计划，转储形式包括但不限于光盘刻录等；系统提供相关措施来提高数据存储的可靠性以及可恢复性，转储数据可恢复支持计算。
提供数据库备份、恢复功能。系统数据库考虑了核电厂全寿期的数据存储、恢复，支持寿期内数据的计算重置，重新计算。
其中数据库，系统硬件支持SQL Server、Oracle、Hadoop、实时数据库等各种数据库类型，具备可扩展性和易扩展性；数据库的形式可采用上述数据库结合的方式；可采用关系型数据库(SQL Server、Oracle)或实时数据库或两者结合的方式，用于支持数据保存、数据调度、平台支持等功能；数据库从功能上总体分为四个部分：实时数据表、计算系数表、计算数据表和系统配置参数表。
实时数据表用于接收和存储获取的核电厂工艺数据；计算系数表用于存放支持计算的各种类型参数，该部分数据为静态数据，能够在数据库中永久保存；计算数据表用于支持计算过程，能够长期保存所有中间计算变量以及最终计算输出；系统配置表存储了系统显示、调度配置参数；数据库表格结构可根据计算的需要进行调整和扩展。
其中计算程序，计算程序可以是dll格式或exe格式，提供接口供计算调度模块调用，计算调度模块可通过接口向计算程序传递计算时间、计算的限制条件以及计算系统等参数，计算程序可根据调度模块提供的接口或直接获取数据库中数据，进行计算，并将计算中间参数和计算结果写入数据库。
采用操作系统服务的形式开发，后台运行不需要人为干预，提供自诊断和服务运行状态指示功能，记录运行日志和故障日志。支持手动执行计算和平台自动调度计算，根据预设的计算执行顺序和执行时限，分配服务器资源进行计算。支持历史数据补充计算，可根据用户输入的计算时间开展计算。
其中人机界面，系统人机界面包括监视电厂物项的状态监视界面和系统后台组态配置界面；电厂运维考虑进行的状态监视包括：状态总貌显示，包含统计信息、对比信息、预警信息；监视物项的详细查询和显示；工艺参数显示，提供电厂工艺流程图以及参数的当前和历史数据查询显示。具体功能包括：数据检索，提供对各类物项参数的条件筛选功能；趋势显示，包括物项状态数据趋势及电厂工艺参数的趋势显示；物项状态数据的报表定制；在线获取和查阅参考资料。
人机界面具有直观的人机对话界面，具有三维动态显示；二维图定位和辅助信息查询；数据检索；图、表、趋势显示和数据导出的功能。系统接入电厂局域网，采用B/S架构或C/S架构，不同层级和专业人员可以按照预设的权限访问系统。
其中系统组态配置，建立系统与电厂关联，包括：匹配需要获取的电厂工艺参数信号点；计算系数配置；系统人机界面显示配置；数据库备份参数配置。提供组态配置功能，方便系统与电厂建立关联，进行扩展和移植。
其中系统管理即系统的集成管理和配置，权限设置：对用户角色和权限分配，并进行权限的配置和维护管理。系统中的权限管理主要有两个作用：一是用来为不同的用户或者用户组设定权限，控制业务流程；另一目的是通过权限管理来保证信息系统的安全性。日志管理：用户可以查询系统产生的所有运行日志信息，还可以查询用户在此系统中所进行的所有操作的操作日志信息。
采用操作系统服务的形式开发，后台运行不需要人为干预，提供自诊断和服务运行状态指示功能，记录运行日志和故障日志。数据通信模块和数据源接口系统运行正常时，系统能够自动接收来自接口系统的电厂参数。在本系统通信模块发生故障并恢复后，能够向数据源接口系统请求故障期间未接收的电厂参数。除自动获取的方式外，提供手动批量导入或输入数据的功能。数据通信采用多进程开发，若干进程分别处理数据的获取、预处理、存储。提供数据自定义的数据预处理功能，对数据筛选、压缩，去除错误信号。数据压缩采用变化筛选的原则，当测点变化在限值以内则筛选排除，不进行存储。根据不同类型的信号采用不同的筛选限值，例如针对不同类型测点温度、压力、流量信号设置不同的绝对值和百分比限值。排除信号值变化率超出限值期间的数据。
其中数据库备份、恢复，提供创建、移动和恢复数据存档文件、定期备份(自动或者人工)数据存档文件等功能，自动备份功能开发采用操作系统服务的形式，不需要人为干预，支持历史数据恢复，补充或重新进行计算。
其中计算调度提供计算程序的调用、计算资源分配的功能，支持手动执行计算和平台自动调度计算，分配服务器计算资源进行计算，支持历史数据补充计算，提供自诊断，服务运行状态指示，记录运行日志和故障日志，计算的自动调度功能开发采用操作系统服务形式，不需要人员干预。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，包括系统架构，其特征在于，所述系统架构支持B/S架构和C/S架构，其中数据通信接口基于数据源接口系统的API，适用于在数据源发生变化时通过更新API函数，其中系统硬件通过网络设备接入核电厂局域网，其中局域网内的办公电脑、工作站均以客户端访问系统，所述系统架构仅包含若干服务器，所述其中服务器适用于接入任意局域网后经网络配置后即可用，所述系统架构内设置有数据采集、数据预处理和数据存储；
所述数据采集适用于在系统和接口系统均保持正常运行时，自动接收来自接口系统的电厂参数，以及在系统发生故障并恢复时，向接口系统请求系统故障期间未接收的电厂参数，以及离线批量导入或输入数据；
所述数据预处理包括数据筛选、数据压缩和信号去伪，以及数据可按周期性保留固定时间间隔数据存储，以及发生变化时存储，以时间间隔和变化阈值来自定义，其中变化存储包括绝对值变化和百分比变化，所述信号去伪适用于删除信号值变化率超出限值期间的数据；
所述数据存储包括模拟量、开关量以及打包点,所述数据存储设置在数据库内，其中数据库按1000点采样周期1s设计数据库容量，其中系统有历史数据备份、转储计划，其中转储形式包括光盘刻录，其中转储数据支持可恢复计算。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其特征在于，所述数据库包括实时数据表、计算系数表、计算数据表和系统配置参数表，其中实时数据表适用于接收和存储获取的核电厂工艺数据，其中计算系数表适用于存放支持计算的各种类型参数，其中计算数据表适用于支持计算过程，其中系统配置表适用于存储系统显示以及存储调度配置参数。
3.根据权利要求1所述的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其特征在于，还包括计算程序，计算程序设置有接口，接口内设置有计算调度模块，其中计算调度模块适用于接口向计算程序传递计算时间、计算的限制条件以及计算系统参数，其中计算程序适用于对调度模块提供的接口以及直接获取数据库中数据计算，并将计算中间参数和计算结果写入数据库。
4.根据权利要求1所述的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其特征在于，还包括系统人机界面，其中系统人机界面包括监视电厂物项的状态监视界面和系统后台组态配置界面，其中状态监视包括状态总貌显示、监视物项的详细查询和显示、工艺参数显示，其中状态总貌显示包含有统计信息、对比信息、预警信息，其中工艺参数显示提供有电厂工艺流程图以及参数的当前和历史数据查询显示，其中系统组态配置包括匹配需要获取的电厂工艺参数信号点、计算系数配置、系统人机界面显示配置、数据库备份参数配置。
5.根据权利要求1所述的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其特征在于，还包括系统管理，系统管理包括权限设置和日志管理，其中权限设置包括对用户角色和权限分配以及权限的配置和维护管理，其中日志管理适用于用户查询系统产生的所有运行日志信息，以及查询用户在此系统中所进行的所有操作的操作日志信息。
6.根据权利要求1所述的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其特征在于，还包括数据库备份和恢复，其中数据库备份和恢复适用于创建、移动和恢复数据存档文件、定期备份数据存档文件。
7.根据权利要求3所述的一种核电厂运维关键数据请求和处理系统，其特征在于，所述计算调度适用于操作系统服务的形式开发，提供自诊断和服务运行状态指示、记录运行日志和故障日志；以及手动执行计算和平台自动调度计算，适用于预设的计算执行顺序和执行时限，分配服务器资源进行计算的；以及历史数据补充计算，适用于用户输入的计算时间开展计算。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information
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Address after: No. 29 Hong Cao Road, Xuhui District, Shanghai

Applicant after: Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co.,Ltd.

Address before: No. 29 Hong Cao Road, Xuhui District, Shanghai

Applicant before: SHANGHAI NUCLEAR ENGINEERING RESEARCH & DESIGN INSTITUTE Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
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