摘 要：介紹了一個基于．NET的核電廠設備失效報告系統的設計。由于使用了基于組件的開發方法，使得系統具有易擴展、維護成本低的特點。使用本系統能夠進一步提高核電站設備運行數據的采集和統計分析工作的效率及核安全管理水平。
關鍵詞：核電站；N一層體系結構；概率安全分析；可靠性數據
Application of．NET technique in the invalid report system of nuclear power plant equipment
XU Li ，ZHENG Wei，LI He ，HAo Bao—shui ，WANG Qi
（1．Beijing Information Technology Institute，Beijing 100085，China；
2．Guang Dong Dayabay Nuclear Power Station，Shenzhen of Guangdong Prov．518124，China；
3．China Istitute of Atomic Energy，Beijing 102413，China）
Abstract：The paper gives a description to the design of an invalid report system of nuclearpower station equipment based upon．NET．This system possesses the characteristicsof easy expansion and lower cost of maintenance due to the application developed frommodule，and furthermore improves the efficiency for the collection of the running data ofnuclear power plant devices and the statistic analysis，as well as the administrative levelof nuclear safety．
Keywords：nuclear power plant；N—leve lsystem structure；probability safety assessment；reliable data
　　由于核事故后果的嚴重性，各國的核能開發無不把核安全放在首位。根據我國的核安全法規，對不同核設施的建造和運行實行嚴格的許可證制度，核電站的選址、設計建造、運行直到退役均置于國家核安全當局的嚴格監督管理之下[1]。美國三里島核電站事故后，概率安全分析（probability safety assessment一PSA）方法得到了廣泛應用。隨著PSA 技術在核電站的深入應用，涌現出 Living PSA、Risk Monitor、RCM （Reliability Centred Maintenance）等PSA應用研究成果。 Living PSA是在PSA的基礎上，及時反映核電站當前設計及運行的特征和參數的一種PSA研究[2]。當核電站運行一段時間以后，原來的PSA模型中使用的可靠性數據需要根據積累的設備失效記錄進行相應的更新。為了保證核電站運行期內的各種信息的完整性和可追溯性，避免重復勞動，節約人力資源，提高工作效率及核安全管理水平，我們根據以往為PSA研究中做可靠性數據采集報告的經驗，采用現代計算機技術、數據庫技術和網絡通訊技術來研究開發設備失效報告系統，從而改進以往的設備運行可靠性數據采集、存儲、分析及傳輸方式。
　　目前我國核電站的企業信息網，由于受當時軟件技術的限制，很難解決異質系統間的通信問題，實現真正意義上的網絡信息共享，形成了若干個數據孤島。
　　． NET是微軟針對未來互聯網推出的一個設計架構。這項技術，實現了為不同的環境和設備開發應用程序，克服了軟件行業的一個最大的難題[3]：在以不同語言、為不同環境編寫的應用程序和設備之間進行無縫數據交換。因此，使用．NET技術開發“設備失效報告系統”，可以更有效地利用網絡資源，避免數據孤島，實現網絡信息高度共享。
1 系統設計目標
　　設備失效報告系統是基于核電站內部網絡的分布式數據庫應用系統，主要目的是快速而準確地為PSA提供設備可靠性參數，并生成可靠性數據采集報告所需的報表。同時，為核電站的安全評價、預防性維修、事故預測、備品備件優化管理等活動提供數據。
　　該系統由設備管理、運行管理、可靠性數據統計、可靠性參數計算四大功能模塊組成，其中：
　　設備管理模塊：主要完成設備類信息的維護與查詢，設備類失效模式維護與查詢，定期試驗（簡稱PT）規程維護與查詢，設備維護與查詢，電站系統信息查詢等。由于電站設備的可靠性參數計算是按設備類進行的，設備類信息是系統最基礎的數據。
　　運行管理模塊：主要完成操作員日志數據日常維護與查詢，定期試驗數據維護與查詢，24h事件描述查詢與維護，按要求下載操作員日志報表、定期試驗報表和24 h事件報表，以便加入到可靠性報告中。該模塊管理的數據是進行可靠性數據統計的原始數據。
　　可靠性數據統計模塊：主要根據操作員日志、定期試驗和24 h事件，定期將設備的運行數據換算為設備類的年度累計可靠性數據。統計的設備可靠性數據分別是：設備類年度累計運行小時數、設備類年度累計需求次數、設備類年度累計運行失效次數、設備類年度累計需求失效次數，并把統計結果保存到數據庫中，供生成設備類失效趨勢圖及計算可靠性參數時用。
　　可靠性參數模塊：在可靠性工程中，可靠性參數有兩類統計推斷方法，即傳統的統計推斷方法和貝葉斯方法。本模塊提供根據特有數據的特征及專家意見，自動或手動選取合適的估算設備類各故障模式下運行失效率和需求失效概率的方法，并把計算結果保存到數據庫中，供以后查詢、瀏覽用；同時提供按設備類生成可靠性報告所需統計報表功能。生成的報表有：失效模式清單、可靠性數據統計結果、可靠性數據綜合表、先驗數據表、Bayes計算結果、經典計算結果。
2 系統結構
　　該系統實施中采用了N一層體系結構，系統結構如圖1所示。

　　表現層為應用客戶端部分，它負責與用戶進行交互。該層包括設備管理模塊、運行管理模塊、可靠性數據統計模塊和可靠性參數模塊的界面。表現層的作用只是一個對輸入的淺處理，也就是只處理一些有效性規則，輸人事件的描述。具體的插入等操作，是由業務邏輯層中的對象來處理的。
　　業務層也被稱為中間層。在這一層，把復雜的業務關系，細分為多項功能單一的服務，每項服務都可執行一項特殊任務，這些服務可以用相對獨立的服務組件來實現其功能。通過分布這些組件，可以平衡數據處理負載，協調邏輯關系，調整業務規模和規則。這一層可部署在網絡的任何地方。在該系統中，我們把業務層又細劃出邏輯層和數據訪問層。
　　邏輯層主要包括如下組件：
　　1）LOGICBASE：業務層所有對象的基類，在此類中提供了一個數據訪問層對象，一個連接字符串變量，以及一個DataSet對象，此對象作為中間層數據存儲對象，在未提交到數據庫之前，所有對數據的增、刪、改操作結果都將存儲在此中間層對象中，提交數據更新后，再進行與數據庫的接連。這樣可在很大程度降低數據庫服務器負荷，更多地利用客戶端計算機資源。
　　2）EQUIPGROUP：封裝了所有關于設備類的操作。幾乎整個程序的所有功能模塊都有使用到此類的地方。
　　3）EQUIPMENTL：封裝了所有關于設備數據的操作。
　　4）EVENTLIST：封裝了所有關于24h事問件信息的操作。
　　5）EXPER：封裝了所有對于定期試驗的操作。
　　6）OPERATORLOG：封裝所有對于操作員日志的操作。
　　7）PTRULEL：封裝所有關于PT規程的操作。
　　8）Statistics：封裝所有關于統計操作的代碼。
　　9）ToExcel：封裝所有對于Excel文件的輸出操作，為輸出操作員日志、24 h事件、定期試驗數據等提供支持。
　　數據訪問層完成與數據庫的交互。此層中只包含一個組件SQLSERVER，它封裝了所有對于SQL Server數據庫的訪問，包括填充DataSet，執行特定的存儲過程，將對數據的修改更新到數據庫等。
　　數據層是后臺數據庫。本系統的后臺數據庫是SQL Server數據庫。
將獨立的應用分離成不同的層或者部分，
　　可以增加應用的可擴展性，并且減少整個應用的復雜性[4]。使得系統具有易擴展、低維護成本的特點。
3 軟件開發
　　該數據庫應用系統使用Visual Studio． NET2003為開發工具，C#（讀作C Sharp）為編程語言。
　　Visual Studio ．NET 是為建立．NETFramework應用而設的一個集成開發環境（IDE），它包含了很多關鍵技術，對于創建安全、可擴展和高可用性的web應用和web服務來說，它簡化了開發、部署和維護過程。C#是從c／c++發展出來的，具有簡單、現代、面向對象和類型安全機制等特征的新的編程語言，它結合了VB的高效率和C++強大的功能，使開發者快速、簡單地為微軟．NET平臺建立解決方案。
3．1 開發方法
　　軟件開發采用了基于組件的開發方法，即以一組或多組組件為基礎創建應用程序。它使傳統的面向對象提高到一個新的層次，在一個組件中實現一個服務，提高了組件的可重用及易維護性。而Visual Studio．NET集成開發環境提供了豐富的工具支持．NET Framework組件的開發，使組件的開發變得非常容易。
3．2 軟件設計中的關鍵技術
　　1）邏輯層對象的基類。由于系統所有邏輯層對象，都要使用數據訪問層對象及數據集對象DataSet，如果把定義數據訪問層對象和傳遞連接字符串統一放在一個基類中，則整個系統的邏輯結構的可擴展性會大大增強，因此，在設計邏輯層時，編寫了一個公共的基類對象，主要程序如下：
　　public abstract class LogicBase：System．ComponentM ode1．Component
　　｛／／定義基類為抽象類，不可以直接實例化此類
　　protected SQLSERVER dataSource；／／保護類型的數據訪問層對象，這樣繼承此類的子類也可以訪問這個保護成員。
　　private static string strConn；／／私有靜態成員，用來保存連接字符串。
　　protected DataSet mData／／保護成員，此成員是邏輯中用來保存中間層數據的數據集對象。
　　public DataSet LDATASET／／公有方法，此方法返回對數據集的引用
　　｛ . . ｝
　　public static string ConnectionString ／／公有靜態屬性，通過此屬性可以訪問用于保存連接字符串的私有變量strCon
　　｛ . . ｝
　　public LogicBase（）
　　｛／／基類的構造函數，創建數據庫連接對象，并實例化數據集對象
　　dataSource— new SQLSERVER （str—Conn）；
　　this．mData=new DataSet（）； ｝
　　｝
　　保存數據連接字符串的變量被定義為靜態，這是因為無論創建多少個繼承基類的子類，都將使用同一個連接字符串，而且這樣做也方便在程序啟動時及數據庫配置模塊時，進行數據庫連接字符串的設置。
　　2）設備類失效次數的年度趨勢圖設計。在這里使用了一個名為Infragistics NetAdvan—tage的第三方組件，它專門提供了一個 win—Chart組件，可以完美地顯示圖表，而且支持． NET里的數據綁定。這個控件的設置基本是向導方式，使用非常簡單。
　　3）在數據錄入時及數據統計計算前，使用數據有效性校驗可保證數據存儲及統計的準確性。例如，在添加操作員日志及從其中統計可靠性數據時，都先檢查日志中可能出現的記錄錯誤。如在記錄中同一個設備出現連續兩次都是啟動或都是停止的情況，說明記錄有錯誤，這時系統會自動提醒用戶。
4）數據庫存在檢查。如果服務器沒有啟動，或是服務器位置有變，應該在程序啟動時給予用戶提示。數據庫的啟動檢查的代碼放置在主窗體的加載事件中。由于在檢查時，要經過10s的超時檢查，在此期間又不能讓程序處于未響應狀態，所以在此處創建了一個新的線程，來進行數據庫連接的檢查。
3．3 開發環境
　　1）硬件要求。與Internet相聯的計算機若干臺，每臺計算機的最低配置：Pentium II類處理器，450 MHz；256 MB物理內存；安裝驅動器上至少3．5GB空余空間。
　　2）軟件要求。Windows2000或WindowsXP；Visual Studio．NET專業版；SQL Server2000。
4 應用與結論
　　可靠性設備失效報告系統是建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為核電站管理人員提供電站運行期間的設備可靠性數據管理平臺。該系統不僅可以提供設備的運行歷史記錄和原始特性參數，還可以提供用于核電站的PSA分析的設備可靠性參數；不僅能快速、準確地為核電站設備可靠性數據采集報告生成數據報表，還可根據設備失效趨勢分析結果，指導核電站的核安全管理。
　　用該系統對某核電站循環水系統（CRF）泵類19970101／2001 1231的歷史運行數據進行統計計算，部分計算結果見圖2和圖3所示。


參考文獻：
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