数据库的核电厂控制系统数字化设计系统、方法及设备

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种基于数据库的核电厂控制系统数字化设计、装置及设备。

背景技术

国内及国际上，大量在运核电厂仍使用上世纪七八十年代继电器、模拟板卡、PLC搭建的控制系统，面临设备老化、故障率高、可靠性降低、备件停产、维修困难等诸多问题，鉴于此，从安全及经济性角度出发对已有核电厂控制系统进行数字化改造非常有必要。

以KCO数字化改造为例进行详述，KCO主要完成常规岛的数据采集和处理、控制、联锁与保护等功能，配以汽轮机调节、保护、监视系统构成整体常规岛仪控系统，完成对汽轮机、各辅机系统控制与监视。单台机组KCO涉及19面继电器柜、常规岛62个工艺、电气等系统。

KCO对应的工艺、电气等系统虽也有逻辑图，但逻辑图仅为功能示意,完整的逻辑功能必须配合电气原理图和现场实际接线才能获得。

从图纸层面来讲涉及的图纸包含：逻辑示意图、电气原理图、BCD图、就地箱盒接线图、KCO机柜端子排和接线图、电缆清单等1800多份图纸共计9000多页。从现场设备角度考虑，KCO勘查涉及19面机柜、54000多根芯线、近30000个端子、千余条勘查问题。由于被改造的核电厂建设于上世纪七八十年代，受当时信息技术发展的限制，此类核电厂设计过程中的电子化、信息化工作做的不到位导致文件及数据可用性差，主要体现在：文件为PDF不可编辑和不可搜索版、文件不清晰。如此庞大和极其繁杂的信息量对数字化改造工作是极大的挑战，同时数字化改造也受电厂现有诸多限制条件影响，导致设计方式、工作量、工作难度等和常规设计有极大不同。

以最简单的GSS029SN为例：设计人员需查阅5-8份不可编辑的PDF文件，同时需结合现场勘查信息进一步进行有效性比对，才能获取SN完整且准确的逻辑功能。如需获取更为复杂的逻辑功能(如连锁、阀门泵控制等)，其过程将更为繁杂。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在问题和不足，提供一种数据库的核电厂控制系统数字化设计系统、方法及设备，以解决上述问题。

本发明实施例提供了一种数据库的核电厂控制系统数字化设计系统，包括：

电子化模块，用于获取待设计的控制系统的现场勘查信息以及图纸信息，并将所述现场勘查信息以及图纸信息电子化后，获得数字化数据；

数据库模块，用于存储所述数字化数据；

工具搭建模块，用于提供接口以实现在数据库模块的基础上搭建处理所述数字化数据所需的设计工具，确保在全设计周期内的连续性、高质量和高可追溯性。

优选地，所述电子化模块具体用于，将现场的多种信息进行一致性对比分析后，有机结合在一起，配合现场照片，获得能够还原现场真实情况的数字化数据；所述信息包括现场勘查信息以及图纸信息。

优选地，所述设计工具包括检验工具，用于对数字化数据以及在设计过程中产生的数据进行有效性筛查、比对、信息提取，并自动生成各种符合要求的文件。

优选地，所述一致性对比分析包括：

现场勘查信息与图纸信息的匹配性分析、电气原理图与电子化数据匹配性分析、电气原理图与逻辑图匹配性分析。

优选地，所述设计工具还具有以下功能的一种或者多种：

获取任意线号的电缆芯线，以便开展IO统计；

获取任意两个机柜或箱盒间的电缆根数，以便开展功能分配及电缆合并调整；

获取电缆的所有芯线芯线，开展电缆反向功能设计；

建立逻辑信号拓扑，用于逻辑反向设计；

将电缆芯线或IO所在的逻辑页自动写入IO清单；

查询预定继电器所有接线端子上的线号、线芯数，并关联相关的电气原理图；

完成IO清单设计及其他各类操作指示报警信号设计；

完成端接设计；

完成机柜、电缆设计；

开展电缆数据库和现场勘查数据库的比对，实现电缆信息自我诊断、一致性比对、所有接线端子线芯数统计比对、所有接线端子线号的比对，并将存在问题的信息自动导出；

关联所有相关的设计图、勘查扫描文件、勘查照片，并一键打开；

查询任意多个继电器所在的机柜位置；

查询电气原理图并一键打开；

在数据库中查询任意字符；

文件自动入库功能；

各类信息自动统计、生成报表及自动打印。

优选地，还包括：

人家交互接口模块，用于以视窗构建人机交互接口，以实现与操作人员的人机交互，从而实现设计工具的开发和运行。

优选地，所述图纸信息包括逻辑示意图、电气原理图、BCD图、就地箱盒接线图、机柜端子排和接线图、电缆清单。

本发明实施例还提供了一种数据库的核电厂控制系统数字化设计方法，包括：

获取待设计的控制系统的现场勘查信息以及图纸信息，并将所述现场勘查信息以及图纸信息电子化后，获得数字化数据；

存储所述数字化数据；

提供接口以实现在数据库模块的基础上搭建处理所述数字化数据所需的设计工具，确保在全设计周期内的连续性、高质量和高可追溯性。

本发明实施例还提供了一种数据库的核电厂控制系统数字化设计设备，包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述的数据库的核电厂控制系统数字化设计方法。

综上所述，本实施例的基于数据库的核电厂控制系统数字化设计系统，具有如下优点：

1、提出了一种基于数据库的全生命周期设计理念，将现场的多种数据有机结合在一起，配合现场照片，还原现场真实情况，实现不用到现场都可掌握现场信息的效果；

2、通过在数据库模块20的基础上搭建具有各类功能的设计工具，确保在核电厂控制系统全生命周期内的连续性、高质量和高可追溯性的设计工作；

3、创立了一种适用于改造的新的工作模式：设计人员基于数据库模块20，通过编程实现的设计工具支持完成各种设计工作，比如将设计工作中海量信息数以亿计的有效性筛查、比对、信息提取、自动生成各种要求的文件等工作交给设计工具执行，设计人员关注高价值的设计关节，可显著提高效率并减少人因失误，极大提升工作效率

本实施例已应用在大亚湾数字化改造现场勘查、IO点梳理、LD/AD设计、功能分配、端接电缆设计等各个阶段，为大亚湾数字化改造工作提供了强有力的技术和进度保障，经实际验证本实施例可显著提升设计质量和工作效率，工作效率提升约30％。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的基于数据库的核电厂控制系统数字化设计系统的结构示意图。

图2是应用“数字劳动力”进行数据处理的示意图。

图3是本发明实施例提供的全生命周期的设计示意图。

图4是本发明实施例提供的控制系统的部分设计图。

图5是以人机交互接口进行设计的示意图。

图6是本发明第二实施例提供的基于数据库的核电厂控制系统数字化设计方法的流程示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种数据库的核电厂控制系统数字化设计系统，其包括：

电子化模块10，用于获取待设计的控制系统的现场勘查信息以及图纸信息，并将所述现场勘查信息以及图纸信息电子化后，获得数字化数据。

在本实施例中，在开展设计前，首先需要获取待设计的控制系统的现场勘查信息以及图纸信息，并将所述现场勘查信息以及图纸信息电子化，以输入到数据库内。

在本实施例中，在数字化改造前必须确保设计输入的数据信息的有效性和唯一性，如前所述数据信息包含图纸信息和现场勘查信息两个层面，二者之间的一致性比对至关重要，但由于数据量大，数据的比对和核实工作极其繁杂、枯燥和庞大，将耗费大量人力投入且可靠性无法得到保证，所以，本实施例将电子化模块10作为“数字化劳力”来实现数以亿计的数据的有效性筛查、比对。如图2中虚线相关的环节均可由电子化模块10完成其中海量的数据筛查工作和数字化表示，从而最终得到能够还原现场真实情况的数字化数据。

数据库模块20，用于存储所述数字化数据。

工具搭建模块30，用于提供接口以实现在数据库模块的基础上搭建处理所述数字化数据所需的设计工具，确保在全设计周期内的连续性、高质量和高可追溯性。

在本实施例中，可依托Excel建立数据库模块20，并基于所述数据库模块利用VBA编程开发设计阶段中应用的各类设计工具，同时以Windows“视窗”构建人机交互接口，可实现数据库数据库由一人维护、多人同时利用数据库模块及设计工具开展设计工作的功能。

在本实施例中，如图3和图4所示，在得到数字化数据后，设计人员可通过在所述数据库模块20上设计各类设计工具完成控制系统的多人同步设计、勘查信息维护、机柜IO统计及动态调整、逻辑图设计、电缆调整、功能分配、端接设计、电缆设计、接口设计等全生命周期内各类设计工作。

例如，设计工具可包括：

检验工具，用于对数字化数据以及在设计过程中产生的数据进行有效性筛查、比对、信息提取，并自动生成各种符合要求的文件。

此外，根据在控制系统的全生命周期的设计需要，各类设计工具还可具有以下功能的一种或者多种：

获取任意线号的电缆芯线，以便开展IO统计；

获取任意两个机柜或箱盒间的电缆根数，以便开展功能分配及电缆合并调整；

获取电缆的所有芯线芯线，开展电缆反向功能设计；

建立逻辑信号拓扑，用于逻辑反向设计；

将电缆芯线或IO所在的逻辑页自动写入IO清单；

查询预定继电器所有接线端子上的线号、线芯数，并关联相关的电气原理图；

完成IO清单设计及其他各类操作指示报警信号设计；

完成端接设计；

完成机柜、电缆设计；

开展电缆数据库和现场勘查数据库的比对，实现电缆信息自我诊断、一致性比对、所有接线端子线芯数统计比对、所有接线端子线号的比对，并将存在问题的信息自动导出；

关联所有相关的设计图、勘查扫描文件、勘查照片，并一键打开；

查询任意多个继电器所在的机柜位置；

查询电气原理图并一键打开；

在数据库中查询任意字符；

文件自动入库功能；

各类信息自动统计、生成报表及自动打印。

需要说明的是，如图5所示，在本发明实施例中，本实施例还可以实现子功能新增、代码也具可移植性，可推广应用至其他项目或其他设计环节中。

综上所述，本实施例的基于数据库的核电厂控制系统数字化设计系统，具有如下优点：

4、提出了一种基于数据库的全生命周期设计理念，将现场的多种数据有机结合在一起，配合现场照片，还原现场真实情况，实现不用到现场都可掌握现场信息的效果；

5、通过在数据库模块20的基础上搭建具有各类功能的设计工具，确保在核电厂控制系统全生命周期内的连续性、高质量和高可追溯性的设计工作；

6、创立了一种适用于改造的新的工作模式：设计人员基于数据库模块20，通过编程实现的设计工具支持完成各种设计工作，比如将设计工作中海量信息数以亿计的有效性筛查、比对、信息提取、自动生成各种要求的文件等工作交给设计工具执行，设计人员关注高价值的设计关节，可显著提高效率并减少人因失误，极大提升工作效率

本实施例已应用在大亚湾数字化改造现场勘查、IO点梳理、LD/AD设计、功能分配、端接电缆设计等各个阶段，为大亚湾数字化改造工作提供了强有力的技术和进度保障，经实际验证本实施例可显著提升设计质量和工作效率，工作效率提升约30％。

请参阅图6，本发明第二实施例还提供了一种数据库的核电厂控制系统数字化设计方法，包括：

S201，获取待设计的控制系统的现场勘查信息以及图纸信息，并将所述现场勘查信息以及图纸信息电子化后，获得数字化数据；

S202，存储所述数字化数据；

S203，提供接口以实现在数据库模块的基础上搭建处理所述数字化数据所需的设计工具，确保在全设计周期内的连续性、高质量和高可追溯性。

本发明实施例还提供了一种数据库的核电厂控制系统数字化设计设备，包括存储器以及处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述的数据库的核电厂控制系统数字化设计方法。

示例性地，本发明实施例的各个过程可通过处理器执行可执行代码来实现，所述的可执行代码可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现平台的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统；存储数据区可存储根据使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、安全数字(Secure Digital,SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述实现的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。