核电站模拟机声光环境系统及其实现方法
【专利摘要】本申请涉及核电站模拟机声光环境系统及其实现方法。方法包括：灯控步骤，将照明设备分区，根据核电站模拟机主服务器的控制信号控制分区中的照明设备；声控步骤，根据系统中用于判断机组状态的状态变量控制声响。本申请考虑到现有DCS模拟机的照明调光控制系统已具备调光控制，据此通过改造控制总线，增加外部接口，开发与模拟机对接的接口程序，通过软件来实现对照明设备的亮度及亮灭控制，同时，利用软件模拟方式替代采购硬件设备播放声音，避免了为适用模拟机而进行的硬件改造，从而模拟现场真实环境下因外部供电引起的照明变化以及不同工况下的声响报警，提高模拟机培训的真实感和逼真度，满足培训需求。
【专利说明】 核电站模拟机声光环境系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及核电【技术领域】，尤其涉及一种核电站模拟机声光环境系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002]随着技术进步,新建的核电站开始采用分散控制系统(DCS, Distributed ControlSystem)，它将应用成熟的常规电站分布式控制系统加以改进并移植过来，全面应用在常规岛、Β0Ρ、核岛部分，构成核电机组的控制系统，核电机组的控制系统包括核电机组的监控子系统、诊断子系统、服务器、通信子系统、执行子系统等。核电机组由于其技术的复杂性，存在大量的各类设备，仅阀门就有一万多个，另外还有大量的泵、电机、各类传感器等，同时由此产生了大量的逻辑量、模拟量以及大量的实时报警等，在DCS系统中，这类数字化的信息比传统的主控制系统的信息要大大增加。在核电机组事故情况下，存在海量的数据信息会集中反馈到核电机组控制室，如果通过操纵员逐个信息进行识别则需要大量的时间；并且按规定执行相应的事故程序时，面对各种大量信息，需要操纵员迅速找到事故程序要求观察的参数来决定程序走向，并采取正确的处理措施。为提高事故处理效率，新建核电站采用一种新型的、基于DCS的核电站事故处理模式一SOP (State Oriented Procedure,状态导向事故处理程序)，整个事故处理过程以直观、清晰的流程图模式进行显示和引导，可以提高事故状态下问题处理的效率。核电站由于其技术复杂、难度高以及涉及到核安全的特点，其运行和维护对人员资格和能力的要求也比较高，因此通常采用核电站模拟机对操纵员进行培训，使其在核电厂正常、异常和紧急工况下都能做出正确及时的操作，同时核电站模拟机也是进行电站运行分析的有效技术手段。
[0003]作为DCS模拟机的重要配套系统之一的照明调光控制系统，是为了提高DCS电站机组的运行操纵员在模拟机培训中的真实感与逼真感所必须配置的设施。
[0004]由于现场主控室的照明调光控制系统通常米用“DALI (Digital AddressableLighting Interface,数字式可寻址照明接口)总线”的控制方式。这种方式基于地址模式，灯具之间为串联式接线且无回路概念，还不提供对外的控制接口 ；而且主控室照明的状态，如亮灭、亮度等情况，受供电母线供电状态的决定，是实际供电状态的真实反应。对于现场主控室的照明调光控制系统，因其供电挂载在不同母线上，当电厂因失电等原因引起部分母线在事故工况下失电或者电压变化，将引起主控灯光变化，而现场灯光由于有手动控制模块，可进行亮灭以及调光控制。
[0005]然而，在DCS模拟机主控室里，没有现场的真实供电系统，所有设备供电的状态都是“软变量”的形式，模拟机培训过程中外部电源为恒定，是不会变化的，显然模拟机主控室的照明电源无法挂接在这种模拟的“假电源”上。因此，DCS模拟机主控室的原设计无法对灯光变化进行模拟。
[0006]与灯光控制类似，现场的声响报警的实现也是基于机组状态的变化。然而，由于在设计模拟机时通常未考虑到基于机组状态变化进行语音报警提示，使得声响报警，特别是中子通量的声响报警，在模拟机上的实现也成为一大难题。
【发明内容】
[0007]根据本申请的第一方面,本申请提供一种核电站模拟机声光环境系统的实现方法，包括:灯控步骤，将照明设备分区，根据核电站模拟机主服务器的控制信号控制分区中的照明设备；声控步骤，根据系统中用于判断机组状态的状态变量控制声响。
[0008]进一步地，所述核电站模拟机主服务器的控制信号的生成包括:根据供电分析建立通断控制模型，依据母线是否有电确定通断控制状态，如果母线有电，则读取各母线的电压情况，确定照明亮度要求值；根据所述通断控制状态和所述照明亮度要求值，生成控制信号。
[0009]进一步地，所述灯控步骤包括:依据供电母线的不同，将照明设备划分为若干个分区，对每个分区增加回路接线；将所述控制信号转换为硬件可读的控制信号并传输出去，以控制各回路中照明设备的亮灭和亮度变化。
[0010]进一步地，所述声控步骤包括:通过非安全级仪控系统读取表征核电站状态的状态变量；根据所述状态变量判断核电站所处于的工况；播放与所述工况相应的、事先已录制的音频文件。
[0011]进一步地，所述声控步骤还包括:根据核电站各机组的不同状态的优先级进行播放，当出现高优先级状态时，终止低优先级状态的声音播放。
[0012]进一步地，所述声控步骤还包括:读取探测仪表的信号强度；根据所述信号强度，对中子通量声音进行变频控制以模拟不同中子通量水平下的中子通量声响，输出所述中子
通量声响。
[0013]进一步地，所述工况包括:反应堆停堆、汽机跳闸、孤岛效应。
[0014]根据本申请的第二方面，本申请提供一种核电站模拟机声光环境系统，包括:灯控装置，用于将照明设备分区，根据核电站模拟机主服务器的控制信号控制分区中的照明设备；声控装置，用于根据系统中用于判断机组状态的状态变量控制声响。
[0015]进一步地，所述灯控装置包括:建模生成模块，用于根据供电分析建立通断控制模型，依据母线是否有电确定通断控制状态，如果母线有电，则读取各母线的电压情况，确定照明亮度要求值，根据所述通断控制状态和所述照明亮度要求值，生成控制信号；接口通信模块，用于将所述控制信号转换为硬件可读的控制信号并传输出去，以控制各分区构成的回路中的照明设备的亮灭和亮度变化。
[0016]进一步地，所述声控装置包括:获取模块，用于通过非安全级仪控系统读取表征核电站状态的状态变量；判断模块，用于根据所述状态变量判断核电站所处于的工况；播放模块，用于播放与所述工况相应的、事先已录制的音频文件。
[0017]本申请的有益效果是:考虑到现有DCS模拟机的照明调光控制系统已具备调光控制，因此，本申请通过改造控制总线，增加外部接口，开发与模拟机对接的接口程序，通过软件来实现对照明设备的亮度及亮灭控制，同时，利用软件模拟方式替代采购硬件设备播放声音，避免了为适用模拟机而进行的硬件改造，从而模拟现场真实环境下因外部供电引起的照明变化以及不同工况下的声响报警，提高模拟机培训的真实感和逼真度，满足培训需求。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本申请一种实施例的核电站模拟机声光环境系统的结构不意图；
[0019]图2为通常的核电站现场的实际照明供电接线示意图；
[0020]图3为本申请一种实施例的接口通讯驱动程序运动机理示意图；
[0021]图4为本申请一种实施例的声响报警结构示意图；
[0022]图5为本申请一种实施例的核电站模拟机声光环境系统的实现方法中灯控步骤的实现流程示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0024]实施例1:
[0025]考虑到现有DCS模拟机的照明调光控制系统已设计有各种灯具、电源、调光控制器等设备，为此，本实施例充分利用原有硬件设备，通过增加模块以及改造总线模式，实现照明设备的亮灭及亮度控制。
[0026]如图1所示，本实施例提供了一种核电站模拟机声光环境系统，其包括灯控装置和声控装置。灯控装置用于将照明设备分区，根据核电站模拟机主服务器的控制信号控制分区中的照明设备，包括建模生成模块和接口通信模块。其中建模生成模块用于根据供电分析建立通断控制模型，依据母线是否有电确定通断控制状态，如果母线有电，则读取各母线的电压情况，确定照明亮度要求值，然后根据通断控制状态和照明亮度要求值，生成控制信号；接口通信模块用于将控制信号转换为硬件可读的控制信号并传输出去，例如传输到调光单元和开关单元等，以控制各分区构成的回路中的照明设备的亮灭和亮度变化。以下对灯控装置及其模块给出更为详细的描述。
[0027]在灯控装置中，根据照明设备的数量和控制需求进行分区，例如照明设备连接到不同的供电母线，但需要将其连接在一起的作为一个分区。如图2所示，为通常的核电站现场的实际照明供电接线示意图，从图中可以看出，现场共有方灯、筒灯、日光灯三种灯型。其中方灯分为方灯I和方灯2两列，分别由不同的母线(即母线A和母线B)供电。筒灯作为应急灯需要由单独的UPS(Uninterruptible Power System,不间断电源)供电,并可由任意一条母线(图示为母线A)供电，并且在其挂载的供电母线失电后，自动转由UPS提供电源。日光灯分为三个部分，即日光灯1、日光灯2和日光灯3，其中两个部分(图示为日光灯I和日光灯2)挂载到一条母线A，另一个部分(图示为日光灯3)挂载到另一条母线B上。实施例中根据供电母线的不同，将照明设备划分为若干个分区，如图1所示的虚线部分。为了实现对照明设备的亮灭等控制，还进行模拟机灯光接线回路设计，对每个分区增加回路接线，将现有的DALI设计中的串联式接线改变为分区回路接线方式。根据核电站模拟机声光环境系统中设备的选型与安装，在具体实现接线方式时会有所差异，可根据实际情况确定具体的接线走向。
[0028]在分区构建回路之后，可以利用建模生成模块进行建模模拟，侦测母线A和B的状态，据此确定出照明设备的状态，同时还考虑因切换电源以及柴油机启动等干扰可能带来的电压变化来实现对照明设备的控制。建模生成模块可以是在核电站DCS模拟机主服务器上实现的软件模块或软硬件结合的模块，也可以是作为独立的挂件集成到DCS模拟机中。
[0029]建模生成模块根据DCS模拟机主服务器提供的供电分析，建立通断控制模型，例如经分析确定不同工况下各母线的供电的开始时间和结束时间，据此确定通断控制模型；然后依据当前母线是否有电，结合通断控制模型，确定用于控制母线的电源通断，进而确定照明设备亮灭的通断控制状态。建模生成模块还根据供电分析，读取不同工况下各母线电压情况，建立灯光渐变模型来模拟失电以及柴油机启动等不同工况下电压波动带来的灯光渐变效果，据此计算出不同工况下照明亮度要求值。可根据电压与等亮度的百分比的幂函数关系计算得出照明亮度要求值，具体可参考常用的电压与灯泡亮度关系计算方法实现。建模生成模块根据得到的通断控制状态和照明亮度要求值，生成控制信号，例如生成提供给调光单元的照明亮度要求值的控制信号，或者是提供给开关单元的通断控制状态的控制信号。
[0030]接口通信模块将控制信号转换为硬件可读的控制信号，通过硬件接口模块发送控制信号，从而实现控制灯光，模拟现场环境的目的。接口通信模块是为DCS模拟机提供了控制接口，因此，可以通过RS232等标准线连接DCS模拟机主服务器的串口端与接口通信模块。
[0031]具体实现时，可以是开发一个接口通讯驱动程序，用以使DCS模拟机的照明调光控制系统接收DCS模拟机后台主服务器上建模生成模块的控制信号，如图3所示为接口通讯驱动程序运动机理示意图。该控制信号是控制当前工况下主控制各回路灯光亮灭状态或亮度变化的“状态变量”，实现时该状态变量以CDB变量格式存在，并通过内存的公用区间实现与接口通讯驱动程序的数据传递，最后通过接口通讯驱动程序实现软硬件控制通信。在此通过伪码方式举例对底层通讯方式作简要说明，例如应急筒灯Pot系列照明处于灯亮状态时:
[0032]
【权利要求】
1.一种核电站模拟机声光环境系统的实现方法,其特征在于,包括: 灯控步骤，将照明设备分区，根据核电站模拟机主服务器的控制信号控制分区中的照明设备； 声控步骤，根据系统中用于判断机组状态的状态变量控制声响。
2.如权利要求1所述的核电站模拟机声光环境系统的实现方法，其特征在于，所述核电站模拟机主服务器的控制信号的生成包括: 根据供电分析建立通断控制模型，依据母线是否有电确定通断控制状态，如果母线有电，则读取各母线的电压情况，确定照明亮度要求值； 根据所述通断控制状态和所述照明亮度要求值，生成控制信号。
3.如权利要求2所述的核电站模拟机声光环境系统的实现方法，其特征在于，: 依据供电母线的不同，将照明设备划分为若干个分区，对每个分区增加回路接线； 将所述控制信号转换为硬件可读的控制信号并传输出去，以控制各回路中照明设备的亮灭和亮度变化。
4.如权利要求1所述的核电站模拟机声光环境系统的实现方法，其特征在于，所述声控步骤包括: 通过非安全级仪控系统读取表征核电站状态的状态变量； 根据所述状态变量判断核电站所处于的工况；· 播放与所述工况相应的、事先已录制的音频文件。
5.如权利要求4所述的核电站模拟机声光环境系统的实现方法,其特征在于,所述声控步骤还包括: 根据核电站各机组的不同状态的优先级进行播放，当出现高优先级状态时，终止低优先级状态的声音播放。
6.如权利要求4所述的核电站模拟机声光环境系统的实现方法,其特征在于,所述声控步骤还包括: 读取探测仪表的信号强度； 根据所述信号强度，对中子通量声音进行变频控制以模拟不同中子通量水平下的中子通量声响，输出所述中子通量声响。
7.如权利要求4所述的核电站模拟机声光环境系统的实现方法，其特征在于，所述工况包括:反应堆停堆、汽机跳闸、孤岛效应。
8.—种核电站模拟机声光环境系统,其特征在于,包括: 灯控装置，用于将照明设备分区，根据核电站模拟机主服务器的控制信号控制分区中的照明设备； 声控装置，用于根据系统中用于判断机组状态的状态变量控制声响。
9.如权利要求8所述的核电站模拟机声光环境系统，其特征在于，所述灯控装置包括: 建模生成模块，用于根据供电分析建立通断控制模型，依据母线是否有电确定通断控制状态，如果母线有电，则读取各母线的电压情况，确定照明亮度要求值，根据所述通断控制状态和所述照明亮度要求值，生成控制信号； 接口通信模块，用于将所述控制信号转换为硬件可读的控制信号并传输出去，以控制各分区构成的回路中照明设备的亮灭和亮度变化。
10.如权利要求8所述的核电站模拟机声光环境系统,其特征在于，所述声控装置包括: 获取模块，用于通过非安全级仪控系统读取表征核电站状态的状态变量； 判断模块，用于根据所述状态变量判断核电站所处于的工况； 播放模块，用于播放与所述工况相应的、事先已录制的音频文件。
【文档编号】G05B19/418GK103576642SQ201310339374
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】崔建春, 臧鹏, 谢开明, 秦德新, 芦嘉宁, 徐优健 申请人:中国广核集团有限公司, 大亚湾核电运营管理有限责任公司