一种核电设备故障智能化处理方法及系统与流程

1.本发明涉及核电运维领域，涉及一种故障处理系统，尤其是涉及一种核电设备故障智能化处理方法及系统。。


背景技术：

2.安全性、可靠性和经济性是核电站赖以生存和发展的基础。现有技术中，核电厂设备种类繁多、结构复杂、运行环境条件严苛。一旦设备发生故障，不仅会使设备受损，还可能引发系统级故障，导致机组跳机、跳堆，造成巨大的经济损失。
3.当前核电设备故障处理大多基于人员技术能力和经验，参考技术规程文件（如报警规程等）以及经验总结资料，通常所使用的数据库技术只是简单地将各种技术规程文件和经验总结资料进行了收录整理，以供查询使用，未能有效地构建起一套系统化的使用设备故障处理数据信息的流程，并且对设备故障处理全过程的关注也较少，存在各专业的人员只关注各自职责或者专业范围内的情况，缺乏对工作职责上下环节的必要关注，不同专业人员的联动性不足。因此，目前核电所使用的数据库技术对于研究设备故障的机理和优化故障处理方法及工作流程极为不利。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种核电设备故障智能化处理方法及系统，提高核电运维工作效率，及时有效地解决设备故障。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种核电设备故障智能化处理方法，包括以下步骤：采集核电机组系统的设备运行相关数据，基于医疗病历模型，建立适用于核电机组系统设备故障处理全过程的病历大数据库；基于所述病历大数据库构建设备故障识别模型；在接收到待识别设备实时数据时，基于所述设备故障识别模型智能化生成故障处理措施信息；基于故障处理措施历史经验信息和预先建立的核电机组厂房3d模型，结合ar技术形成可实时调用的、可视化的设备定位导航和设备故障处理操作信息。
6.进一步地，所述设备运行相关数据包括设备故障现象数据、设备故障处理措施数据、设备故障源项数据、设备故障相关技术知识点及相关运维专家数据信息。
7.进一步地，所述病历大数据库包括病症库、运维处方库、运维专家库和源项库。
8.进一步地，所述设备故障识别模型基于神经网络算法、关联规则法、遗传算法和/或决策树算法建立。
9.进一步地，所述智能化生成故障处理信息包括故障现象检查确认单、原因分析/风险分析支持单和/或干预措施操作单。
10.进一步地，该方法还包括：
基于设备故障现象的音频、图像和/或视频数据采集，生成可发送至远程终端的ar可视化数据。
11.进一步地，该方法还包括：基于所述源项库，形成设备故障的源项关联知识图谱。
12.进一步地，该方法还包括：在产生设备故障时，基于所述源项关联知识图谱智能化地生成设备隔离指令。
13.一种核电设备故障智能化处理系统，包括：数据平台构建模块，用于采集核电机组系统的设备运行相关数据，基于医疗病历模型，建立适用核电机组系统设备故障的病历大数据库；故障智能处理模块，用于在接收到待识别设备实时数据时，基于预先构建的设备故障识别模型自动生成故障处理措施信息，所述设备故障识别模型基于所述病历大数据库循环构建；定位导航模块，基于故障处理措施历史经验信息和预先建立的核电机组厂房3d模型，结合ar技术形成可实时调用的、可视化的设备定位导航和设备故障处理操作信息。
14.进一步地，该系统还包括：设备隔离模块，基于病历大数据库中的源项库，形成设备故障的源项关联知识图谱，在产生设备故障时，基于所述源项关联知识图谱智能化地生成设备隔离指令。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明基于病历模型，将大数据和人工智能等技术应用到核电运维领域的日常和大修期间设备异常缺陷处理的数据录入、查询、分类、归纳、统计分析、风险源项关联分析、干预行动和消缺行动制定等工作中，实现运维领域的定期试验、设备切换、预防维修、技术改造创新等工作的风险源项关联分析、预防措施制定、事故预想、决策支持等，继而提高各专业人员协同的水平，提高核电运维工作效率，及时有效地解决设备故障，进而提升设备可靠性管理水平。
16.2、本发明可以实现故障设备快速定位导航，实现人员定位和优化人员调度，实现远程ar眼镜快速采集和传输设备故障影音等数据信息，实现自动识别和确诊系统设备的异常缺陷，自动生成运行干预行动操作票和维修消缺行动操作票快速干预处理故障，实现ar远程专家会诊和远程技术支持。
17.3、本发明设置有源项库，实现设备检修智能化隔离。
18.4、本发明可以实现核电设备故障处理智能化，提高工作效率，减少人因失误，提高设备故障处理的可靠性和有效性，使得核电机组设备可靠性得到大幅提升。
附图说明
19.图1为本发明病历大数据库构建示意图；图2为本发明整体流程示意图；图3为本发明源项关联分析示意图；图4为机组全域源项关联分析示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
21.实施例1本实施例提供一种核电设备故障智能化处理方法，参考图2所示，包括以下步骤：采集核电机组系统的设备故障现象数据（形成病症库）、收集设备故障处理措施数据（形成运维处方库）、分析设备故障源项数据（形成源项库）、汇集设备故障相关技术知识点及相关运维专家数据信息（形成运维专家库），基于医疗病历模型，建立适用核电机组系统设备故障的病历大数据库；基于病历大数据库构建设备故障识别模型；在接收到待识别设备实时数据时，基于设备故障识别模型自动生成故障处理信息；基于故障处理措施历史经验信息（包括视频、图片和文字信息等）和预先建立的核电机组厂房3d模型，结合ar技术形成可实时调用的、可视化的设备定位导航和设备故障处理操作信息。
22.1、建立病历大数据库借鉴和吸收医疗电子病历体系先进的科学管理方法和使用经验，以医疗病历为模型，采用数据挖掘技术（神经网络、关联规则、决策树等）和知识图谱技术，构建适用于核电机组系统设备故障处理智能化的病历大数据库，如图1所示。设备运行相关数据包括设备故障（异常缺陷）现象信息、处理干预措施、故障原因、相关知识点和处理专家信息。病历大数据库（“病历库”）包括病症库、运维处方库、运维专家库和源项库。
23.2、建立设备故障识别模型采用数据挖掘技术的神经网络算法、关联规则法和遗传算法、决策树算法分析“病历库”，建立设备故障处理模型，实现当新设备故障出现时，向“设备故障处理智能化系统”中输入首次故障现象，自动生成下一步故障现象检查确认单，进行检查确认，当设备故障得到初步确认后，自动生成风险分析清单和干预措施操作票，对设备故障进行快速有效的干预。
24.3、建立核电机组厂房3d模型通过ar技术结合5g网络，建立起3d厂房模型，应用于核电现场快速定位机组系统设备，通过厂房号、设备九位码等快速定位工作需要前往的地点和需要操纵的设备，并规划出路径在终端上显示，用于设备（厂房位置）的快速定位和导航，利用射频识别技术，快速识别厂房门牌号和设备编码，进而实现虚拟和现实的交互比对及位置校准定位。通过ar技术的应用，可以使“核电设备故障处理智能化系统”具有快速定位导航到故障相关设备位置，具备快速干预处理设备故障的功能，亦可用于医疗急救、人员调度、核应急、消防保卫等工作场景。
25.4、设备故障信息采集传输及远程会诊在核电机组厂房3d模型中加载实时采集的设备音频、图像和/或视频数据，形成可发送至远程终端的ar可视化数据，实现远程会诊。
26.利用ar技术进行音频、图像、视频远程传输功能，可以对核电机组系统设备的故障现象等音频、图像、视频信息进行远程传输和存储，方便远程专家（包括主控室操纵员）查看和分析，可以实现核电机组系统设备故障处理的远程专家会诊、远程监护干预操作等功能，
通过ar眼镜或是远程终端调取故障设备相关的操作指南、良好实践、经验反馈等运维技术资料，实现技术支持，提高干预处理设备故障的快速性和有效性。
27.5、设备故障智能化隔离通过“病历库”大数据构建起来的核电机组系统设备“源项库”，利用知识图谱技术方法，继而应用到核电故障设备的检修隔离工作。所谓故障设备隔离，即隔离故障设备的风险源项，以便开展检修工作。基于核电机组系统设备“源项库大数据”可以智能化的实现自动关联需要隔离的风险源项，智能化的隔离检修设备方方面面的风险源项，避免设备检修时风险源项隔离不彻底带来的风险。
28.核电机组系统设备的异常缺陷（故障）源于各种风险源项所致，设备的故障也产生各种风险源项去影响机组的其他系统或其他设备的运行。关联分析是通过病历库数据平台发现存在于大量数据中设备故障与源项间的相关性或因果关联，进而探索设备异常缺陷或故障的科学规律。通过以设备故障为风险源项的汇集中心和输出原点，设备故障的原因来源于源项的输入，设备故障的风险产生自源项的输出，如图3所示。将源项输入用于设备故障的原因分析，将源项输出用于设备故障的风险分析。在设备故障检修时，依据原因分析有针对性的采取处理措施，还可以在设备故障干预时基于风险分析有针对性的采取防护及安全措施，以消除设备故障源头及其带来的风险影响。
29.按设备故障的处理与相关维修专业的关联关系，对核电机组上的风险源项进行分门别类，依系统设备工艺流程上的关联（包括系统设备功能上的关联）、联锁动作上的关联、空间布置上的关联等关系进行链式推进分析，以便于更有目的性更清晰的对设备故障进行分析，进而清楚的勾勒出核电机组系统设备异常缺陷风险源项的关联关系。
30.当然机组上系统设备的源项关联分析，不仅仅可用于设备故障时进行原因分析和风险分析，还可以在开展相关设备的日常预防性维修、试验等工作时，假设设备可能出现的各种故障，利用源项关联分析方法进行风险源项的分析，开展事故预想并采取必要的防护措施。
31.将上述源项关联分析的方法用于核电机组系统设备的异常缺陷的分析处理，通过积累各设备源项关联分析图，构建起工艺系统的源项关联分析图。在积累各系统的源项关联分析图基础上，可以实现核电机组全域的源项关联分析图的构建，即通过子域源项关联分析图，构建全域源项关联分析图，如图4所示。核电机组全域的源项关联分析图，可以应用到核电生产方方面面的风险源项识别分析和干预。
32.本实施例中，源项关联分析基于源项关联性的三大方向和九大类型实现。源项关联性的三大方向和九大类型如下：1）源项关联性的三大方向依系统设备工艺流程上的关联（包括系统设备功能上的关联）、联锁动作上的关联、空间布置上的关联等关系进行链式推进分析，以便于更有针对性更全面的对设备故障进行分析，进而勾勒出清晰的核电机组系统设备异常缺陷风险源项的关联关系。系统设备源项关联性可分以下三大方向。
33.2）源项关联性的九大类型参考核电机组系统设备故障处理的专业分工或关联关系，可将机组上的风险源项大致分为以下九大类型：
①
化学类源项：化学污染、加水引起稀释、氧含量超标、氢爆、酸碱腐蚀、结垢等；
②
仪控类源项：仪控逻辑联动、报警触发等，
③
电气类源项：失电、电压电流波动、联锁跳闸、触电等；
④
辐射类源项：内外照射、放射性污染等；
⑤
机械热工类源项：水汽两相流、水锤、汽锤、憋压爆管、超压安全阀动作、溢流、跑冒滴漏、形成负压、冷源丧失、液位变化、温度变化、压力变化等能动源项，振动过高、轴承磨损、泵汽蚀、膨胀变形等；
⑥
堆物理类源项：反应性变化、氙震荡等；
⑦
工业安全类源项：转动设备伤人、高温高压烫伤、冻伤、高处坠落、缺氧窒息、中毒、腐蚀、触电等；
⑧
核安全类源项：产生技术规范第一组/第二组事件、违反技术规范、qsr设备不可用、停机停堆甩负荷、rpr保护、威胁核安全三大目标等。
34.⑨
人因失误源项：人员误动误碰设备，跳步执行规程等人因失误引入的风险源项。
35.6、设备故障时人员调度的人员定位电子围栏和电子工牌的应用，在所有厂房内布置电子围栏，工作人员进入现场时佩戴电子工牌，通过射频识别等技术，实现对电子工牌的探测和记录，进而实现对进入核电现场工作人员的位置定位。通过人员的快速定位，实现设备故障、消防保卫、核应急、医疗急救等紧急情况时的高效化的人员调度和响应。
36.上述方法数据挖掘技术、设备定位导航ar技术、ar数据采集技术、源项关联分析、知识图谱技术以及人员定位技术等技术实现对核电设备的智能化管理，有效提高核电运维工作效率。
37.实施例2本实施例提供一种核电设备故障智能化处理系统，包括数据平台构建模块、故障智能处理模块和定位导航模块，其中，数据平台构建模块用于采集核电机组系统的设备运行相关数据，基于医疗病历模型，建立适用核电机组系统设备故障的病历大数据库；故障智能处理模块用于在接收到待识别设备实时数据时，基于预先构建的设备故障识别模型自动生成故障处理信息，设备故障识别模型基于病历大数据库循环构建；定位导航模块基于故障处理信息及预先建立的核电机组厂房3d模型形成可视化定位导航指令。
38.在优选的实施方式中，该处理系统还可包括：设备隔离模块，基于病历大数据库中的源项库，形成设备故障的源项关联知识图谱，在产生设备故障时，基于源项关联知识图谱产生设备隔离指令。
39.其余同实施例1。
40.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。