大數(shù)據(jù)人工智能助力核電遠程運維
發(fā)布日期：2019-06-11 來源：中國工業(yè)新聞網(wǎng)
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大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術在核電領域的應用正逐步落地。近日，數(shù)博會 “十佳大數(shù)據(jù)案例”評選結果在2019中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上揭曉。由中核集團研發(fā)的反應堆遠程智能診斷平臺——PRID，入選2019年 “十佳大數(shù)據(jù)案例”，成為國內(nèi)首個獲此殊榮的核電關鍵設備智能運維平臺。
“PRID反應堆遠程智能診斷平臺，是人工智能技術在核電行業(yè)的落地和發(fā)展。”中核集團中國核動力研究設計院 （以下簡稱核動力院）黨委書記周定文在接受記者采訪時表示。
惟一入選實體工業(yè)
成為十家入選企業(yè)中惟一一家實體工業(yè)，PRID的入選讓周定文頗感意外。 “榮獲 ‘十佳大數(shù)據(jù)案例’我們感到非常驚喜和意外。這意味著大數(shù)據(jù)、人工智能、遠程實時診斷等技術在工業(yè)領域尤其是核電關鍵設備領域，走出了很好的一步。”周定文說，“對下一步其他技術的研發(fā)應用，也具有一定推動意義。”
2019年初，工業(yè)和信息化部面向全國范圍廣泛征集大數(shù)據(jù)優(yōu)秀產(chǎn)品和應用解決方案，總計征集1706個案例，經(jīng)過嚴格篩選，94個優(yōu)秀案例形成 《大數(shù)據(jù)優(yōu)秀產(chǎn)品和優(yōu)秀解決方案案例集 （2019）》。而在不久前94個優(yōu)秀案例組織的答辯評選活動上，PRID團隊申報的 《基于大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的反應堆遠程智能診斷平臺》再次順利晉級，成為 “十佳大數(shù)據(jù)案例”。
資料顯示，PRID起源于核動力院二所自2013年起開展的核電站KIR報警事件遠程專家分析平臺項目。先后經(jīng)歷了包括三類關鍵設備監(jiān)測系統(tǒng)研制、三類智能診斷算法自主開發(fā)、遠程智能診斷平臺和現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)開發(fā)等一系列核心技術攻關，歷時六年完成。
自2013年起，核動力院二所依托在反應堆關鍵設備監(jiān)測、診斷和運維等方面的資源與經(jīng)驗，完成了第一代互聯(lián)網(wǎng)遠程診斷平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳輸和遠程專家診斷的運維模式。2016年起，依托中核集團 “龍騰2020”和四川省智能制造專項，核動力院又在一代平臺的基礎上，融合了大數(shù)據(jù)與人工智能技術，完成了第二代遠程智能診斷平臺的開發(fā)。PRID平臺的應用主要解決了四方面問題。即通過關鍵設備狀態(tài)數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)核電站內(nèi)各類關鍵設備的數(shù)據(jù)匯集和實時傳輸，提升故障診斷分析服務的及時性和準確性；通過大數(shù)據(jù)管理方案，完成電站關鍵設備數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)集中管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全高效存儲和快速查詢計算；將人工智能技術應用于核電站關鍵設備的故障診斷與預測，實現(xiàn)群堆 （指我國幾十臺核電機組）狀態(tài)下的反應堆關鍵設備智能診斷；通過大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，探索數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、一體化的遠程監(jiān)測與智能診斷新模式，實現(xiàn)核電站反應堆設備運維的創(chuàng)新應用。
大數(shù)據(jù)、人工智能等首次應用
將大數(shù)據(jù)技術應用于核電關鍵設備診斷領域，尚屬首次。據(jù)核動力院二所一室副主任楊泰波介紹，PRID首次將大數(shù)據(jù)技術應用于核電關鍵設備診斷領域，采用大數(shù)據(jù)加關系型數(shù)據(jù)相結合的數(shù)據(jù)管理方案，完成了對多種格式類型數(shù)據(jù)的接入和管理，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的安全高效存儲和快速查詢與計算，并有助于數(shù)據(jù)管理能力和利用效率的提升。
與此同時，將人工智能技術應用于核電站關鍵設備的故障診斷與預測，所有診斷算法自主可控，可實現(xiàn)群堆狀態(tài)下的反應堆關鍵設備智能診斷的可視化展示。
而利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術，PRID還能實現(xiàn) “專家系統(tǒng)+人工智能自動識別+專家審核”的分析方式，以及應用自主開發(fā)的核心診斷算法，對于關鍵設備診斷分析的質(zhì)量和效率具有顯著提高作用。
以松脫部件監(jiān)測為例，每月數(shù)據(jù)的識別時間已由120小時縮短到4小時。與此同時，由于數(shù)據(jù)識別效率的提升，綜合的事件診斷分析時間僅相當于過去的三分之一。
“應看到，大數(shù)據(jù)分析最重要的是貼標簽，特別是在工業(yè)領域。核電站具有先天優(yōu)勢，早在建設之時，就建立了很多監(jiān)測系統(tǒng)，這有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)化。而核電數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求非常高，這要求我們現(xiàn)在的當務之急是給上百條的數(shù)據(jù)慢慢貼標簽。通過不斷迭代，提高數(shù)據(jù)的準確性。” 楊泰波說。
事實上，從2015年5月我國借鑒德國工業(yè)4.0計劃，加強制造強國建設開始，核電領域?qū)τ谛畔⒒�、智能化、大�?shù)據(jù)等新技術的應用便提上日程。
2018年5月，國家發(fā)改委、國家能源局、生態(tài)環(huán)境部、國防科工局聯(lián)合發(fā)布 《關于進一步加強核電運行安全管理的指導意見》，要求推進信息化、智能化、大數(shù)據(jù)等新技術在核電運行安全管理中的應用，其中第五條更是明確提到要加強關鍵設備運行狀態(tài)監(jiān)測和建立關鍵設備管理平臺。
“PRID平臺的建立是對國家和各部委政策的積極響應，在核電運行安全管理的信息化和智能化方面起到了示范作用。”周定文坦言， “數(shù)據(jù)如何使用是PRID系統(tǒng)的重中之重。怎么監(jiān)控數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸后如何處理、歸類，既需要大數(shù)據(jù)理論技術，也需要核電技術人員的實踐經(jīng)驗。數(shù)據(jù)積累越多，判斷就會越準確，這是不斷完善的過程。”
開創(chuàng)核電運維新模式
PRID平臺的發(fā)布，或?qū)㈤_創(chuàng)我國核電運維新模式。
當前，國內(nèi)核電站在關鍵設備運維上主要以事后維修和計劃性維修為主，核電站運維經(jīng)濟性差。與此同時，關鍵設備狀態(tài)數(shù)據(jù)未得到應用，數(shù)據(jù)價值尚有待開發(fā)。此外，科研單位的專家知識、設備運維服務商的經(jīng)驗、先進的智能診斷技術沒有實現(xiàn)有機融合，使得核電站對關鍵設備的故障診斷和運維，有著急切的需求。
PRID平臺基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、智能化的故障遠程監(jiān)視與遠程智能診斷的技術服務新模式的應用，彌補了邀請專家到核電現(xiàn)場進行會診的傳統(tǒng)模式的一些問題，包括時效性差、專家聚集難、專家經(jīng)驗難收集形成專家知識庫共享等，可以達到提升核電運維技術服務技術水平，并示范帶動核電行業(yè)其他運維服務業(yè)務的新模式應用。
資料顯示，核動力院長期為紅沿河核電、陽江核電、寧德核電、秦山核電、福清核電、防城港核電等9個核電基地，共計30臺機組提供松脫部件和堆內(nèi)構件的遠程診斷分析，覆蓋國內(nèi)二代 （二代加）、AP1000和VVER等堆型，并累計為核電站提供約1100次遠程診斷。
PRID平臺不僅能直接應用在新建的核電站上，經(jīng)過簡單的改造，也可應用于已建成的國內(nèi)外二代核電站。與此同時，平臺應用還能有效降低核電站的運維成本，使得平臺運營單位取得技術和經(jīng)濟的雙豐收。而在核電出口問題上，PRID平臺的開發(fā)和應用，也將解決出口受限這一 “卡脖子”難題。
“相比使用國外企業(yè)針對核電站關鍵設備的診斷服務，PRID的服務費用僅是國外企業(yè)價格的幾十分之一，經(jīng)濟性上具備大規(guī)模推廣的可能性。與此同時，自主創(chuàng)新的PRID平臺，對于我國核電軟件、設備進一步研發(fā)創(chuàng)新，也具有重要意義。” 周定文說， “也應看到，PRID可節(jié)省經(jīng)濟效益僅是一小部分，核電站的穩(wěn)定運行還涉及到國家安全問題，這是更重要的意義所在。”
值得一提的是，由于核電體量大，加之所有運行核電站在幾十年運行期都持續(xù)需要運維診斷服務，且現(xiàn)有的平臺基于模塊化理念，可擴展到控制棒驅(qū)動機構、關鍵管系、汽輪機、發(fā)電機、主蒸汽閥等關鍵設備，在全球核電市場，PRID或?qū)⒕哂芯薮蟮氖袌鰸摿Α?/span>
