核電廠調試試驗信息化與結構化方法研究

袁長江,戴永鋒

(中廣核工程有限公司 深圳 518124)

1 調試試驗信息化的必要性

隨著信息技術的高速發展，在核電工程領域的很多流程都實現了電子化、信息化應用，但是在調試試驗程序與試驗報告領域，由于核電工程的復雜性與多變性，仍然以傳統的紙質程序記錄為主。隨著平板電腦、智能手機性能的高速發展，移動應用在各行各業逐步推廣，調試試驗的信息化與移動應用成為發展的必然趨勢。調試試驗信息化的過程，推動了調試試驗程序的標準化、模塊化，并且為進度資源管理、試驗數據綜合應用提供了結構化的數據基礎。

通過推進調試試驗程序及其記錄的信息化，能夠帶來多方面的效益:

(1)規范化

通過軟件固化試驗程序模板，建立標準模塊庫與模塊的應用，推進試驗程序的標準化與規范化，提高試驗報告的質量與可讀性。

(2)提高效率

在紙質模式填寫試驗數據階段，為了避免現場操作記錄過程的污損、遺失，保證最終版試驗報告的整潔美觀，往往做一份現場執行記錄，在出版報告前再謄抄一份正式的試驗報告。通過電子化試驗數據記錄，由計算機直接出版最終試驗報告，無需紙質模式的二次謄抄，降低了人力成本、加快試驗報告出版進度，帶來可觀的直接經濟效益。

(3)信息實時共享

通過電子化數據記錄，在試驗報告正式出版之前，即可將試驗數據實時共享，更有利于試驗進度控制、試驗數據分析、故障診斷。

2 信息化與結構化的總體要求和規劃

2.1 信息化過程中需要解決的基本要求

考慮到核電廠調試的復雜性與多變性，其信息化的過程需要考慮如下特殊要求:

(1)復雜多變的數據表格

由于核電工程調試涉及的專業面廣、試驗數據量大、種類繁多，在信息化的過程中要提供靈活多變的表格繪制工具，便于試驗負責人在編寫試驗程序時靈活設計新的表格，并且能夠與excel表格進行數據交換。

(2)靈活的修改要求

在核電工程階段，試驗人員需要基于各種變更調整試驗方案、修正試驗參數;通過多次試驗，針對試驗測量數據需要不斷地修正，以最佳的調整狀態及其試驗數據形成最終試驗報告，系統需要提供靈活的方案，使調試負責人方便修改試驗數據，甚至修改試驗步驟，并且保留完整的修改前后記錄。

(3)完整的過程記錄

核電工程的調試試驗與核反應堆的核安全息息相關，調試試驗報告記錄的不僅僅是試驗的最終結果，還包括了試驗驗證操作的全過程，以滿足可追溯的要求。試驗步驟的修訂、多次試驗數據記錄、試驗數據的修正、修訂人及其日期等信息都必須完整記錄。

(4)移動終端的操作平臺

核電工程調試現場往往條件惡劣，存在充滿汗水、風、油污，空間狹窄，缺少電源，沒有網絡等因素，系統需提供一個便攜、操作簡便、續航持久的執行試驗移動終端數據記錄平臺，這是調試試驗信息化成功與否的關鍵環節。

2.2 以結構化的方式實現調試試驗信息化

在調試試驗信息化的過程中，其目標并不限于試驗程序與記錄的電子化，通過對調試試驗報告的內容進行功能與結構的細分，以試驗步驟和試驗數據為基本結構，通過數據庫技術實現調試試驗報告內容的結構化處理，充分利用計算機數據庫技術的優勢，為后續的數據綜合應用建立基礎:

1)以每一條試驗步驟與試驗數據表格為單位，以報告的章節結構分層分組，有利于試驗報告的規范化管理與綜合應用;

2)建立試驗步驟與試驗數據記錄、修訂信息的對應關系;

3)建立參考文件與文檔信息系統的關聯，自動跟蹤設計文件的升版更新;

4)建立試驗程序與經驗反饋的對應關系，實現自動推送與應對措施跟蹤;

5)建立標準化的先決條件庫、標準表格庫、試驗標準導則庫，推進調試試驗程序的標準化與模塊化;

6)以試驗步驟組作為程序編寫與數據填寫的處理單元，響應速度快，面對上千頁的調試試驗報告的也能輕松處理;

7)建立基于試驗步驟的調試試驗任務分配與跟蹤系統，有利于后續的試驗計劃與資源管理開發;

8)通過結構化的調試試驗數據表格建立調試設備參數試驗數據庫，為后續數據中心與智能應用建立核心框架。

2.3 調試試驗結構化開發的功能規劃

調試試驗結構化信息開發的主要內容，依據調試的主要流程進行設計，結合流程過程中的各項要求，分項實現各項功能目標。

核電廠的調試過程可以分為調試準備與調試實施兩個階段。

調試準備期間:

調試負責人 (TS)依據上游設計文件編寫調試試驗程序 (也可能由設計人員編寫)。隨著設計數據的更新，調試試驗程序進行相應的更新升版。

調試實施階段:

在系統設備安裝完畢，開展現場調試之前，調試人員依據調試試驗程序準備空白試驗報告(CFA)，將通用性的試驗程序衍生出適用于具體系統設備的CFA(通常一份試驗程序可衍生出多份CFA)，在編寫CFA時確認最新的設計數據與具體的現場試驗設備信息，對CFA進行系統地修訂，經設計審批后可用于現場執行與填寫試驗數據。在調試試驗數據填寫完畢后，經過各級審批產生試驗報告。

因此，調試試驗結構化信息開發應當解決以下4大功能模塊 (見圖1)。

圖1 TP編寫→CFA轉化→試驗數據填寫 (移動終端)→TR出版Fig.1 TP drafting→CFA conversion→Data recording(MT)→TR publication

3 試驗程序的電子化編寫

試驗程序編寫階段是對試驗程序內容進行結構化設計的過程，包括試驗步驟的編寫與數據表格的設計兩大部分。

3.1 試驗程序的結構模板

針對調試試驗程序的基本結構，建立固定的編寫模板，規范試驗程序內容與格式。例如:

1)封面;

2)參考文件;

3)試驗儀器;

4)試驗目的;

5)先決條件;

6)試驗步驟;

7)附錄。

基于結構清晰的試驗程序信息架構，通過計算機的數據處理可以更有效地處理相關數據，例如，系統可以通過TS錄入的基本屬性信息，自動生成封面頁;通過參考文件檢索與點選，產生參考文件清單，并且能夠自動跟蹤版本更新情況;通過調試儀器儀表檢索與點選，自動帶出儀器儀表的相關信息。

3.2 試驗步驟的分層級編制

根據試驗步驟的內容分組，分層級編制，如圖2所示。

圖2 試驗步驟分層示意圖Fig.2 Schematic diagram of test stepslayer

通過對試驗步驟進行分組分層，系統能夠將試驗步驟及其記錄數據分組處理，使試驗數據結構清晰，有利于實現人機界面設計、完成情況統計等多項功能。

3.3 文字編輯的特殊要求

基于瀏覽器的數據庫平臺編寫界面與office文字編輯軟件相比，存在不少局限性，需要軟件開發人員及早考慮用戶的需求，并給出解決方案。例如:

1)復雜公式的編輯;

2)特殊符號的輸入 (如 “±℃℉≤≥αβ”);

3)上標與下標的錄入與顯示;

4)圖片的插入與展示;

5)特殊樣式的字體與備注展示如 “斜體字注釋”;

6)左側試驗步驟與右側試驗結果記錄欄的水平位置對應。

3.4 數據表格的繪制

核電廠調試所涉及的內容、專業非常繁雜，用于記錄試驗數據的表格有幾千種，難以提前固化。因此系統必須為用戶提供靈活的表格繪制功能，然而基于瀏覽器的數據庫處理平臺，其表格處理工具仍然無法與excel軟件相比，軟件開發人員既要滿足結構化數據的要求，又要盡可能地解決靈活性的表格繪制要求。需要關注的需求如下:

1)單元格的合并處理;

2)單元格內修訂信息的記錄與再現;

3)數據庫表格與excel表格之間的相互拷貝;

4)單元格數據提取與應用;

5)表格信息輸出到word最終報告時的自動排版;

6)在移動終端的顯示與數據填寫;

7)表格內單元格數據同步與處理。

4 試驗報告生成

在千變萬化的核電工程現場，從已批準的試驗程序到最終試驗報告出版，需要經歷3個過程:面向試驗現場設備的空白試驗報告準備、試驗數據記錄、生成試驗報告。

4.1 空白試驗報告的準備

CFA的生成，并不僅僅是TP面向具體設備的擴展，還包括了TS基于最新設計文件與現場設備的適應性修改;因此在這個階段，如何將修改的記錄進行突出顯示，便于設計人員審核是項目開發的一項重點。基于瀏覽器的數據處理平臺通常沒有office軟件那樣的修訂記錄展示，需要軟件開發商考慮采取特別的方式對修訂記錄進行展現。

4.2 移動終端試驗數據填寫與同步

對于計算機系統而言，試驗執行的過程就是試驗數據填寫的過程。

試驗數據在計算機端和移動終端均可填寫。移動終端的功能定位于現場試驗執行記錄調試試驗數據，而計算機端還包括了試驗期間的修訂、數據審核、試驗報告出版和導出、任務跟蹤等多項功能。

移動終端應基于試驗步驟的分層結構逐層打開，面向試驗步驟進行執行確認、填寫數據、補充備注記錄;并且能夠離線編輯，在線與服務器同步數據。移動終端還需要能夠清晰地展現圖片、表格，便于數據填寫。

4.3 試驗報告生成

試驗報告通過電子流程完成編審批環節，審批人員能夠面向試驗步驟，逐條填寫審核意見，完成編審批后的試驗報告能夠導出word報告，便于打印、移交、存檔與提交監管機構審核。

5 任務分配與統計

調試試驗程序的編寫與試驗數據的填寫，都是以任務分配與任務執行的方式來進行，這可以為試驗資源計劃管理提供有力的工具。試驗任務的屬性包括了任務名稱、負責人、專業隊、計劃開始時間、計劃完成時間、實際完成比例。試驗執行任務通常以單個完整的試驗程序為基本單位，試驗負責人可以將一份試驗程序中的部分內容設置為一個子任務，并且將其分配給組內的一個成員負責完成。項目管理人員可以將多個子任務、程序任務設置為一個任務集 (項目任務)進行目標跟蹤管理。

如圖3所示，反應堆首次裝料之前，必須完成一系列的調試試驗，其中部分試驗程序只需完成部分內容，通過基于試驗步驟的任務分配與跟蹤系統，有利于進度與資源的精細化管理，更好地控制項目進度。

圖3 基于試驗步驟的任務分配與跟蹤系統Fig.3 Task assignment and tracking system based on test steps

6 結束語

核電廠調試試驗程序及其數據的結構化、標準化、模塊化，既是大數據應用的發展趨勢，也是調試試驗精細化規范化管理的發展方向。基于數據庫技術的試驗信息系統通常是以web服務器為核心，以瀏覽器為客戶端進行處理，在圖形、表格、文字排版方面與office軟件相比存在一定局限性，專業調試人員因變革也需要付出很多努力。信息化的過程往往伴隨著業務流程的變革，兩者相互推動，互為條件，需要組織從上到下、全員推動與實施。