核电厂一体化核应急管理平台开发研究

侯雪燕，谢明亮,2 ，魏 巍，李 青，戴 浩，谷韫丰，谢政权，朱 彤，陈 龙，贺 蓉

（1.中核武汉核电运行技术股份有限公司，湖北 武汉 430223；2.海军工程大学 核科学技术学院，湖北 武汉 430033；3.福建福清核电有限公司，福建 福清 350318）

核应急是核能事业持续健康发展的重要保证，“十四五”规划和2035 年远景目标纲要明确提出构建统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动的应急管理体制[1,2]。核电厂运营单位作为核应急的责任主体，为进一步提升、落实“创新核技术、确保核安全、做好核应急”理念，相继开展核应急管理及技术支持体系的建设[3]。经过30 多年的发展，核应急的相关概念和理论体系逐步发展成熟[4]，在应急计划区划分标准、辐射后果评价、应急行动水平及干预水平等方面有着较大发展[5,6]。

在国内外核应急管理体系及相关标准规范研究中，强调核应急一直是核能应用各方关注的重点领域。目前，国外开展核应急研究的标准化机构主要有国际原子能机构（IAEA）、国际辐射防护委员会（ICRP）、美国核管理委员会（NRC）[7]。国际上较为典型的核应急决策支持系统有美国的MACCS、欧盟开发的RODOS、日本的ERSS 等[8]，目前我国核应急实现三级应急组织体系，即国家核应急组织、核设施所在省（自治区、直辖市）核应急组织、核设施营运单位应急组织[9]。我国与核应急有关的标准主要有国家标准（GB）国家军用标准（GJB）、核工业标准（EJ）、能源行业标准（NB）[10]。标准规范对核应急的总体要求各级核应急管理组织机构有明确的组织架构、人员组成要求、工作职责，并规定了各层级核应急管理组织之间的联系、权责等[11]。在应急平台建设中，核应急管理是一项重要的基础性工作，对全面加强和提高应急管理能力有着非常重要的意义[12]。

1 总体概述

针对核电厂应急管理体系，把握核应急关键技术研究，构建核电应急管理综合平台（Nuclear Emergency Management System，以下简称NEMS），实现应急岗位人员各种日常的应急管理，应急演习以及事故响应状态下各种应对措施的综合支撑软件，平台涵盖了不同应急岗位各种应急业务处理，应急表单流程的电子化，应急数据监控，数据研判，信息发布，对外通信等一系列功能。

信息化技术日新月异，新技术的引入和升级，为提高分析研判精度，完善决策技术支持，开发核应急相关技术支持系统，建立电厂应急行动水平（EAL）矩阵，实现应急行动水平智能化决策，开发堆芯损伤评价、快速源项计算实现堆芯状态监测与事故源项快速评估，考虑放射性物质释放到环境，结合大气数据，核电厂信息与GIS 地图，实现大气扩散模拟、大中小尺度辐射场计算，事故后果预测、实测数据分析、防护行动建议等功能。

在平时演练时还可以从模拟机获取数据，通过演练流程，使得相关人员获得应急处置的相关技能。在应急响应时，可以连接机组应急数据，实现应急响应及决策支持。一体化核应急管理及技术支持平台总体业务功能架构如图1 所示。

图1 应急平台系统架构Fig.1 The architecture of the emergency platform system

2 核应急管理平台开发

核应急管理综合平台（NEMS）是针对核电基地应对突发核事件进行综合应急处置及其演练的软硬件系统，为核电应急事件处置行动、指挥、决策提供支持，满足处置过程中信息录入、辅助决策和指挥，应急通告与报告以及经验反馈。

通过梳理核电厂应急管理的业务流程及接口关系，采用目前主流的GIS 平台作为应急管理平台底层平台，并引进新的UI 设计理念、高效数据库管理工具、流程驱动引擎以及软件系统集成方法，开发核应急管理综合平台，使之达到行业领先水平。

2.1 系统功能概述

（1）满足应急管理平台业务数据及机组数据存储、管理需求，设计实施核应急管理系统数据库及配置工具，开发数据库访问接口；

（2）满足应急管理平台数据监控需求，确定WEB 画面组态及展示方式，开发相关工具集，实现目标机组WEB 画面动态展示、趋势曲线、数据列表展示功能；

（3）满足应急管理平台业务流程自动化需求，确定工作流实现方式；设计开发流程表单，支持机组应急状态下应急指挥决策与应急响应流程、机组应急行动水平辅助逻辑判断流程、机组堆芯损伤评价流程；

（4）选择商用GIS 软件，通过GIS 展示应急场景环境数据与业务数据；

（5）实现通用基本的功能模块，如用户管理、角色管理、岗位管理、权限管理、日志管理、网络监控、事故序列功能；

（6）制定统一的数据通信协议，使系统能够快速与第三方系统集成；根据核行业NRSML协议，开发数据输出接口；

（7）实现应急管理系统短信接口、传真接口、视频显示接口。

核应急管理平台可应用于两种模式，即演习模式与响应模式，在核应急演习状态下，用于应急人员培训和演练，其数据取自模拟机，在应急响应模式下，用于核应急响应，其数据取自真实机组，如图2 所示。

古人云：“师者，传道、授业、解惑也。”教师之所以受到全社会的尊重，除了因为其手中掌握着开启知识宝库的金钥匙之外，最突出的特征是教师高尚的品质情操，能够感召学生。因此，陶冶情操，提高自身品德和心理素质便成了教师实施绿色教育的重要一环。

图2 核应急管理平台应用模式Fig.2 The application mode of the nuclear emergency management platform

2.2 数据采集及接口实现

为核事故不同的应急指挥数据制定统一的数据通讯标准及协议，利用移动互联技术实现数据采集终端与系统数据层的对接。

利用成熟的接口技术实现可扩展性，对应急专家系统及外围辅助系统进行集成，实现数据互通和复用。对应急相关软件进行集成，主要为配套的应急专家系统，包括机组状态诊断系统、堆芯损伤评价系统、辐射后果评价系统等。针对这些软件定制标准的数据访问接口，通过数据解析或功能触发，把分析过程及结果数据整合到应急平台中（见图3）。

图3 数据接口图Fig.3 The data interface

2.3 应急业务流程开发

核电站应急管理平台是针对核电基地应对突发核事件进行综合应急处置及其演练的软硬件系统，是核电厂应急岗位人员各种日常工作的应急管理，支持应急演习以及事故响应状态下各种应对措施的综合支撑软件系统。该系统涵盖了不同应急岗位各种应急业务处理，实现应急表单流程的电子化，应急数据监控，应急资源整合、应急人员管理、数据研判，信息发布，对外通信等一系列功能。

平台涵盖不同应急岗位各种应急业务处理，流程表单的电子化，应急数据监控，数据研判，信息发布，对外通信等一系列功能，其业务流程如图4 所示。

图4 核应急业务流程Fig.4 The work flow of nuclear emergency

2.4 应急数据监控系统

产品各功能模块紧贴核应急领域的关键需求，在技术上以应急实时数据库、地理信息系统及流程引擎为主要支撑平台，实现机组数据监控、视频监控、应急数据整合展示等功能。

（1）机组数据监控

采用最新的HTML5 技术，实现了跨平台的机组流程图展示框架，框架整体嵌入客户端WEB 浏览器中，无须安装任何插件；摆脱了对操作系统和开发框架的依赖性，可以动态部署到任何安装有相应浏览器的系统中，具备良好的跨平台特性；框架支持接入3D 图形样式，能够利用组件化的方式，对流程图作灵活地布局和扩展（见图5）。

图5 机组数据监控Fig.5 Data monitoring of nuclear power plants

（2）应急数据整合展示

对应急需要关注的台风、风场、KRS、气象塔、视频监控、辐射场数据进行接入和集成，并在地理信息平台上进行统一展示，便于应急指挥部人员了解厂区及周边情况（见图6）。

图6 应急数据监控Fig.6 Emergency data monitoring

对核电基地的移动设备（如应急监测车辆，人员撤离车辆等）进行接入和集成，并能在地理信息平台上进行统一展示，以便于应急指挥部人员对应急资源进行统一的管理和集中调配。

3 关键技术研究

3.1 基于流程引擎的表单开发

工作流引擎采用 IDEA 或 eclipse，采用SpringBoot 2.X 框架，业务流程建模标准采用BPMN 2.0，集成Activiti 工作流引擎，实现流程节点管理、流向管理、流程样例管理，结合用户权限和组织机构管理功能模块，实现应急流程审批功能，开发了表单设计工具和流程组态工具，提供审批流程编辑可视化功能和审批流程管理功能，解决了核电厂应急管理平台应急表单版本无法及时更新、运维不便捷等问题（见图7）。

图7 流程表单实现方案图Fig.7 The process form implementation

3.2 基于web 组态的监控画面展示

如图8 所示画面组态及展现可采用集成开发环境VSCode，前端框架采用Vue 2.X、Quasar，或其他集成开发环境。实现组态端画面编辑、组态端通用控件开发、组态端逻辑脚本编译、运行端渲染实时组态画面、运行端组态画面脚本运行，解决早期大量代码依赖、维护不方便、简洁直观等问题；通过实时数据接口获取到状态数据，然后通过HTML5 的Canvas 对页面元素进行渲染，加载工况图形矢量界面，实现实时动态显示机组工况信息。

图8 画面组态技术方案图Fig.8 The technical scheme of screen configuration

4 结论

本文提出了一体化核应急管理平台的建设方案，并对核应急管理关键技术进行研究，在功能全覆盖的基础上，采用业务和时序数据库分离、前后端分离等新框架设计技术理念，集成Activiti 工作流引擎和组态技术，实现基于流程引擎的表单开发和基于web 组态的监控画面展示开发，使得低代码平台具有更好的开放性、可维护性、兼容性，解决传统应急管理平台功能局限，应急管理低效，表单任务与工艺画面开发、更新和运维不便捷，应急流程繁琐等缺点，提升核应急管理平台功能及性能，满足核电当前核应急日常管理和应急响应需求。