核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
【專利摘要】本申請涉及核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。方法包括：燈控步驟，將照明設(shè)備分區(qū)，根據(jù)核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號控制分區(qū)中的照明設(shè)備；聲控步驟，根據(jù)系統(tǒng)中用于判斷機組狀態(tài)的狀態(tài)變量控制聲響。本申請考慮到現(xiàn)有DCS模擬機的照明調(diào)光控制系統(tǒng)已具備調(diào)光控制，據(jù)此通過改造控制總線，增加外部接口，開發(fā)與模擬機對接的接口程序，通過軟件來實現(xiàn)對照明設(shè)備的亮度及亮滅控制，同時，利用軟件模擬方式替代采購硬件設(shè)備播放聲音，避免了為適用模擬機而進行的硬件改造，從而模擬現(xiàn)場真實環(huán)境下因外部供電引起的照明變化以及不同工況下的聲響報警，提高模擬機培訓的真實感和逼真度，滿足培訓需求。
【專利說明】 核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及核電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)進步,新建的核電站開始采用分散控制系統(tǒng)(DCS, Distributed ControlSystem)，它將應(yīng)用成熟的常規(guī)電站分布式控制系統(tǒng)加以改進并移植過來，全面應(yīng)用在常規(guī)島、Β0Ρ、核島部分，構(gòu)成核電機組的控制系統(tǒng)，核電機組的控制系統(tǒng)包括核電機組的監(jiān)控子系統(tǒng)、診斷子系統(tǒng)、服務(wù)器、通信子系統(tǒng)、執(zhí)行子系統(tǒng)等。核電機組由于其技術(shù)的復(fù)雜性，存在大量的各類設(shè)備，僅閥門就有一萬多個，另外還有大量的泵、電機、各類傳感器等，同時由此產(chǎn)生了大量的邏輯量、模擬量以及大量的實時報警等，在DCS系統(tǒng)中，這類數(shù)字化的信息比傳統(tǒng)的主控制系統(tǒng)的信息要大大增加。在核電機組事故情況下，存在海量的數(shù)據(jù)信息會集中反饋到核電機組控制室，如果通過操縱員逐個信息進行識別則需要大量的時間；并且按規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)的事故程序時，面對各種大量信息，需要操縱員迅速找到事故程序要求觀察的參數(shù)來決定程序走向，并采取正確的處理措施。為提高事故處理效率，新建核電站采用一種新型的、基于DCS的核電站事故處理模式一SOP (State Oriented Procedure,狀態(tài)導(dǎo)向事故處理程序)，整個事故處理過程以直觀、清晰的流程圖模式進行顯示和引導(dǎo)，可以提高事故狀態(tài)下問題處理的效率。核電站由于其技術(shù)復(fù)雜、難度高以及涉及到核安全的特點，其運行和維護對人員資格和能力的要求也比較高，因此通常采用核電站模擬機對操縱員進行培訓，使其在核電廠正常、異常和緊急工況下都能做出正確及時的操作，同時核電站模擬機也是進行電站運行分析的有效技術(shù)手段。
[0003]作為DCS模擬機的重要配套系統(tǒng)之一的照明調(diào)光控制系統(tǒng)，是為了提高DCS電站機組的運行操縱員在模擬機培訓中的真實感與逼真感所必須配置的設(shè)施。
[0004]由于現(xiàn)場主控室的照明調(diào)光控制系統(tǒng)通常米用“DALI (Digital AddressableLighting Interface,數(shù)字式可尋址照明接口)總線”的控制方式。這種方式基于地址模式，燈具之間為串聯(lián)式接線且無回路概念，還不提供對外的控制接口 ；而且主控室照明的狀態(tài)，如亮滅、亮度等情況，受供電母線供電狀態(tài)的決定，是實際供電狀態(tài)的真實反應(yīng)。對于現(xiàn)場主控室的照明調(diào)光控制系統(tǒng)，因其供電掛載在不同母線上，當電廠因失電等原因引起部分母線在事故工況下失電或者電壓變化，將引起主控燈光變化，而現(xiàn)場燈光由于有手動控制模塊，可進行亮滅以及調(diào)光控制。
[0005]然而，在DCS模擬機主控室里，沒有現(xiàn)場的真實供電系統(tǒng)，所有設(shè)備供電的狀態(tài)都是“軟變量”的形式，模擬機培訓過程中外部電源為恒定，是不會變化的，顯然模擬機主控室的照明電源無法掛接在這種模擬的“假電源”上。因此，DCS模擬機主控室的原設(shè)計無法對燈光變化進行模擬。
[0006]與燈光控制類似，現(xiàn)場的聲響報警的實現(xiàn)也是基于機組狀態(tài)的變化。然而，由于在設(shè)計模擬機時通常未考慮到基于機組狀態(tài)變化進行語音報警提示，使得聲響報警，特別是中子通量的聲響報警，在模擬機上的實現(xiàn)也成為一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本申請的第一方面,本申請?zhí)峁┮环N核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括:燈控步驟，將照明設(shè)備分區(qū)，根據(jù)核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號控制分區(qū)中的照明設(shè)備；聲控步驟，根據(jù)系統(tǒng)中用于判斷機組狀態(tài)的狀態(tài)變量控制聲響。
[0008]進一步地，所述核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號的生成包括:根據(jù)供電分析建立通斷控制模型，依據(jù)母線是否有電確定通斷控制狀態(tài)，如果母線有電，則讀取各母線的電壓情況，確定照明亮度要求值；根據(jù)所述通斷控制狀態(tài)和所述照明亮度要求值，生成控制信號。
[0009]進一步地，所述燈控步驟包括:依據(jù)供電母線的不同，將照明設(shè)備劃分為若干個分區(qū)，對每個分區(qū)增加回路接線；將所述控制信號轉(zhuǎn)換為硬件可讀的控制信號并傳輸出去，以控制各回路中照明設(shè)備的亮滅和亮度變化。
[0010]進一步地，所述聲控步驟包括:通過非安全級儀控系統(tǒng)讀取表征核電站狀態(tài)的狀態(tài)變量；根據(jù)所述狀態(tài)變量判斷核電站所處于的工況；播放與所述工況相應(yīng)的、事先已錄制的音頻文件。
[0011]進一步地，所述聲控步驟還包括:根據(jù)核電站各機組的不同狀態(tài)的優(yōu)先級進行播放，當出現(xiàn)高優(yōu)先級狀態(tài)時，終止低優(yōu)先級狀態(tài)的聲音播放。
[0012]進一步地，所述聲控步驟還包括:讀取探測儀表的信號強度；根據(jù)所述信號強度，對中子通量聲音進行變頻控制以模擬不同中子通量水平下的中子通量聲響，輸出所述中子
通量聲響。
[0013]進一步地，所述工況包括:反應(yīng)堆停堆、汽機跳閘、孤島效應(yīng)。
[0014]根據(jù)本申請的第二方面，本申請?zhí)峁┮环N核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)，包括:燈控裝置，用于將照明設(shè)備分區(qū)，根據(jù)核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號控制分區(qū)中的照明設(shè)備；聲控裝置，用于根據(jù)系統(tǒng)中用于判斷機組狀態(tài)的狀態(tài)變量控制聲響。
[0015]進一步地，所述燈控裝置包括:建模生成模塊，用于根據(jù)供電分析建立通斷控制模型，依據(jù)母線是否有電確定通斷控制狀態(tài)，如果母線有電，則讀取各母線的電壓情況，確定照明亮度要求值，根據(jù)所述通斷控制狀態(tài)和所述照明亮度要求值，生成控制信號；接口通信模塊，用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換為硬件可讀的控制信號并傳輸出去，以控制各分區(qū)構(gòu)成的回路中的照明設(shè)備的亮滅和亮度變化。
[0016]進一步地，所述聲控裝置包括:獲取模塊，用于通過非安全級儀控系統(tǒng)讀取表征核電站狀態(tài)的狀態(tài)變量；判斷模塊，用于根據(jù)所述狀態(tài)變量判斷核電站所處于的工況；播放模塊，用于播放與所述工況相應(yīng)的、事先已錄制的音頻文件。
[0017]本申請的有益效果是:考慮到現(xiàn)有DCS模擬機的照明調(diào)光控制系統(tǒng)已具備調(diào)光控制，因此，本申請通過改造控制總線，增加外部接口，開發(fā)與模擬機對接的接口程序，通過軟件來實現(xiàn)對照明設(shè)備的亮度及亮滅控制，同時，利用軟件模擬方式替代采購硬件設(shè)備播放聲音，避免了為適用模擬機而進行的硬件改造，從而模擬現(xiàn)場真實環(huán)境下因外部供電引起的照明變化以及不同工況下的聲響報警，提高模擬機培訓的真實感和逼真度，滿足培訓需求?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1為本申請一種實施例的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖2為通常的核電站現(xiàn)場的實際照明供電接線示意圖；
[0020]圖3為本申請一種實施例的接口通訊驅(qū)動程序運動機理示意圖；
[0021]圖4為本申請一種實施例的聲響報警結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為本申請一種實施例的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法中燈控步驟的實現(xiàn)流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0024]實施例1:
[0025]考慮到現(xiàn)有DCS模擬機的照明調(diào)光控制系統(tǒng)已設(shè)計有各種燈具、電源、調(diào)光控制器等設(shè)備，為此，本實施例充分利用原有硬件設(shè)備，通過增加模塊以及改造總線模式，實現(xiàn)照明設(shè)備的亮滅及亮度控制。
[0026]如圖1所示，本實施例提供了一種核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)，其包括燈控裝置和聲控裝置。燈控裝置用于將照明設(shè)備分區(qū)，根據(jù)核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號控制分區(qū)中的照明設(shè)備，包括建模生成模塊和接口通信模塊。其中建模生成模塊用于根據(jù)供電分析建立通斷控制模型，依據(jù)母線是否有電確定通斷控制狀態(tài)，如果母線有電，則讀取各母線的電壓情況，確定照明亮度要求值，然后根據(jù)通斷控制狀態(tài)和照明亮度要求值，生成控制信號；接口通信模塊用于將控制信號轉(zhuǎn)換為硬件可讀的控制信號并傳輸出去，例如傳輸?shù)秸{(diào)光單元和開關(guān)單元等，以控制各分區(qū)構(gòu)成的回路中的照明設(shè)備的亮滅和亮度變化。以下對燈控裝置及其模塊給出更為詳細的描述。
[0027]在燈控裝置中，根據(jù)照明設(shè)備的數(shù)量和控制需求進行分區(qū)，例如照明設(shè)備連接到不同的供電母線，但需要將其連接在一起的作為一個分區(qū)。如圖2所示，為通常的核電站現(xiàn)場的實際照明供電接線示意圖，從圖中可以看出，現(xiàn)場共有方燈、筒燈、日光燈三種燈型。其中方燈分為方燈I和方燈2兩列，分別由不同的母線(即母線A和母線B)供電。筒燈作為應(yīng)急燈需要由單獨的UPS(Uninterruptible Power System,不間斷電源)供電,并可由任意一條母線(圖示為母線A)供電，并且在其掛載的供電母線失電后，自動轉(zhuǎn)由UPS提供電源。日光燈分為三個部分，即日光燈1、日光燈2和日光燈3，其中兩個部分(圖示為日光燈I和日光燈2)掛載到一條母線A，另一個部分(圖示為日光燈3)掛載到另一條母線B上。實施例中根據(jù)供電母線的不同，將照明設(shè)備劃分為若干個分區(qū)，如圖1所示的虛線部分。為了實現(xiàn)對照明設(shè)備的亮滅等控制，還進行模擬機燈光接線回路設(shè)計，對每個分區(qū)增加回路接線，將現(xiàn)有的DALI設(shè)計中的串聯(lián)式接線改變?yōu)榉謪^(qū)回路接線方式。根據(jù)核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)中設(shè)備的選型與安裝，在具體實現(xiàn)接線方式時會有所差異，可根據(jù)實際情況確定具體的接線走向。
[0028]在分區(qū)構(gòu)建回路之后，可以利用建模生成模塊進行建模模擬，偵測母線A和B的狀態(tài)，據(jù)此確定出照明設(shè)備的狀態(tài)，同時還考慮因切換電源以及柴油機啟動等干擾可能帶來的電壓變化來實現(xiàn)對照明設(shè)備的控制。建模生成模塊可以是在核電站DCS模擬機主服務(wù)器上實現(xiàn)的軟件模塊或軟硬件結(jié)合的模塊，也可以是作為獨立的掛件集成到DCS模擬機中。
[0029]建模生成模塊根據(jù)DCS模擬機主服務(wù)器提供的供電分析，建立通斷控制模型，例如經(jīng)分析確定不同工況下各母線的供電的開始時間和結(jié)束時間，據(jù)此確定通斷控制模型；然后依據(jù)當前母線是否有電，結(jié)合通斷控制模型，確定用于控制母線的電源通斷，進而確定照明設(shè)備亮滅的通斷控制狀態(tài)。建模生成模塊還根據(jù)供電分析，讀取不同工況下各母線電壓情況，建立燈光漸變模型來模擬失電以及柴油機啟動等不同工況下電壓波動帶來的燈光漸變效果，據(jù)此計算出不同工況下照明亮度要求值?？筛鶕?jù)電壓與等亮度的百分比的冪函數(shù)關(guān)系計算得出照明亮度要求值，具體可參考常用的電壓與燈泡亮度關(guān)系計算方法實現(xiàn)。建模生成模塊根據(jù)得到的通斷控制狀態(tài)和照明亮度要求值，生成控制信號，例如生成提供給調(diào)光單元的照明亮度要求值的控制信號，或者是提供給開關(guān)單元的通斷控制狀態(tài)的控制信號。
[0030]接口通信模塊將控制信號轉(zhuǎn)換為硬件可讀的控制信號，通過硬件接口模塊發(fā)送控制信號，從而實現(xiàn)控制燈光，模擬現(xiàn)場環(huán)境的目的。接口通信模塊是為DCS模擬機提供了控制接口，因此，可以通過RS232等標準線連接DCS模擬機主服務(wù)器的串口端與接口通信模塊。
[0031]具體實現(xiàn)時，可以是開發(fā)一個接口通訊驅(qū)動程序，用以使DCS模擬機的照明調(diào)光控制系統(tǒng)接收DCS模擬機后臺主服務(wù)器上建模生成模塊的控制信號，如圖3所示為接口通訊驅(qū)動程序運動機理示意圖。該控制信號是控制當前工況下主控制各回路燈光亮滅狀態(tài)或亮度變化的“狀態(tài)變量”，實現(xiàn)時該狀態(tài)變量以CDB變量格式存在，并通過內(nèi)存的公用區(qū)間實現(xiàn)與接口通訊驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)傳遞，最后通過接口通訊驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)軟硬件控制通信。在此通過偽碼方式舉例對底層通訊方式作簡要說明，例如應(yīng)急筒燈Pot系列照明處于燈亮狀態(tài)時:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,其特征在于,包括: 燈控步驟，將照明設(shè)備分區(qū)，根據(jù)核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號控制分區(qū)中的照明設(shè)備； 聲控步驟，根據(jù)系統(tǒng)中用于判斷機組狀態(tài)的狀態(tài)變量控制聲響。
2.如權(quán)利要求1所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號的生成包括: 根據(jù)供電分析建立通斷控制模型，依據(jù)母線是否有電確定通斷控制狀態(tài)，如果母線有電，則讀取各母線的電壓情況，確定照明亮度要求值； 根據(jù)所述通斷控制狀態(tài)和所述照明亮度要求值，生成控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，: 依據(jù)供電母線的不同，將照明設(shè)備劃分為若干個分區(qū)，對每個分區(qū)增加回路接線； 將所述控制信號轉(zhuǎn)換為硬件可讀的控制信號并傳輸出去，以控制各回路中照明設(shè)備的亮滅和亮度變化。
4.如權(quán)利要求1所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述聲控步驟包括: 通過非安全級儀控系統(tǒng)讀取表征核電站狀態(tài)的狀態(tài)變量； 根據(jù)所述狀態(tài)變量判斷核電站所處于的工況；· 播放與所述工況相應(yīng)的、事先已錄制的音頻文件。
5.如權(quán)利要求4所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,其特征在于,所述聲控步驟還包括: 根據(jù)核電站各機組的不同狀態(tài)的優(yōu)先級進行播放，當出現(xiàn)高優(yōu)先級狀態(tài)時，終止低優(yōu)先級狀態(tài)的聲音播放。
6.如權(quán)利要求4所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,其特征在于,所述聲控步驟還包括: 讀取探測儀表的信號強度； 根據(jù)所述信號強度，對中子通量聲音進行變頻控制以模擬不同中子通量水平下的中子通量聲響，輸出所述中子通量聲響。
7.如權(quán)利要求4所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述工況包括:反應(yīng)堆停堆、汽機跳閘、孤島效應(yīng)。
8.—種核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng),其特征在于,包括: 燈控裝置，用于將照明設(shè)備分區(qū)，根據(jù)核電站模擬機主服務(wù)器的控制信號控制分區(qū)中的照明設(shè)備； 聲控裝置，用于根據(jù)系統(tǒng)中用于判斷機組狀態(tài)的狀態(tài)變量控制聲響。
9.如權(quán)利要求8所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng)，其特征在于，所述燈控裝置包括: 建模生成模塊，用于根據(jù)供電分析建立通斷控制模型，依據(jù)母線是否有電確定通斷控制狀態(tài)，如果母線有電，則讀取各母線的電壓情況，確定照明亮度要求值，根據(jù)所述通斷控制狀態(tài)和所述照明亮度要求值，生成控制信號； 接口通信模塊，用于將所述控制信號轉(zhuǎn)換為硬件可讀的控制信號并傳輸出去，以控制各分區(qū)構(gòu)成的回路中照明設(shè)備的亮滅和亮度變化。
10.如權(quán)利要求8所述的核電站模擬機聲光環(huán)境系統(tǒng),其特征在于，所述聲控裝置包括: 獲取模塊，用于通過非安全級儀控系統(tǒng)讀取表征核電站狀態(tài)的狀態(tài)變量； 判斷模塊，用于根據(jù)所述狀態(tài)變量判斷核電站所處于的工況； 播放模塊，用于播放與所述工況相應(yīng)的、事先已錄制的音頻文件。
【文檔編號】G05B19/418GK103576642SQ201310339374
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】崔建春, 臧鵬, 謝開明, 秦德新, 蘆嘉寧, 徐優(yōu)健 申請人:中國廣核集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司