核电厂调试试验信息化与结构化方法研究

袁长江,戴永锋

(中广核工程有限公司 深圳 518124)

1 调试试验信息化的必要性

随着信息技术的高速发展，在核电工程领域的很多流程都实现了电子化、信息化应用，但是在调试试验程序与试验报告领域，由于核电工程的复杂性与多变性，仍然以传统的纸质程序记录为主。随着平板电脑、智能手机性能的高速发展，移动应用在各行各业逐步推广，调试试验的信息化与移动应用成为发展的必然趋势。调试试验信息化的过程，推动了调试试验程序的标准化、模块化，并且为进度资源管理、试验数据综合应用提供了结构化的数据基础。

通过推进调试试验程序及其记录的信息化，能够带来多方面的效益:

(1)规范化

通过软件固化试验程序模板，建立标准模块库与模块的应用，推进试验程序的标准化与规范化，提高试验报告的质量与可读性。

(2)提高效率

在纸质模式填写试验数据阶段，为了避免现场操作记录过程的污损、遗失，保证最终版试验报告的整洁美观，往往做一份现场执行记录，在出版报告前再誊抄一份正式的试验报告。通过电子化试验数据记录，由计算机直接出版最终试验报告，无需纸质模式的二次誊抄，降低了人力成本、加快试验报告出版进度，带来可观的直接经济效益。

(3)信息实时共享

通过电子化数据记录，在试验报告正式出版之前，即可将试验数据实时共享，更有利于试验进度控制、试验数据分析、故障诊断。

2 信息化与结构化的总体要求和规划

2.1 信息化过程中需要解决的基本要求

考虑到核电厂调试的复杂性与多变性，其信息化的过程需要考虑如下特殊要求:

(1)复杂多变的数据表格

由于核电工程调试涉及的专业面广、试验数据量大、种类繁多，在信息化的过程中要提供灵活多变的表格绘制工具，便于试验负责人在编写试验程序时灵活设计新的表格，并且能够与excel表格进行数据交换。

(2)灵活的修改要求

在核电工程阶段，试验人员需要基于各种变更调整试验方案、修正试验参数;通过多次试验，针对试验测量数据需要不断地修正，以最佳的调整状态及其试验数据形成最终试验报告，系统需要提供灵活的方案，使调试负责人方便修改试验数据，甚至修改试验步骤，并且保留完整的修改前后记录。

(3)完整的过程记录

核电工程的调试试验与核反应堆的核安全息息相关，调试试验报告记录的不仅仅是试验的最终结果，还包括了试验验证操作的全过程，以满足可追溯的要求。试验步骤的修订、多次试验数据记录、试验数据的修正、修订人及其日期等信息都必须完整记录。

(4)移动终端的操作平台

核电工程调试现场往往条件恶劣，存在充满汗水、风、油污，空间狭窄，缺少电源，没有网络等因素，系统需提供一个便携、操作简便、续航持久的执行试验移动终端数据记录平台，这是调试试验信息化成功与否的关键环节。

2.2 以结构化的方式实现调试试验信息化

在调试试验信息化的过程中，其目标并不限于试验程序与记录的电子化，通过对调试试验报告的内容进行功能与结构的细分，以试验步骤和试验数据为基本结构，通过数据库技术实现调试试验报告内容的结构化处理，充分利用计算机数据库技术的优势，为后续的数据综合应用建立基础:

1)以每一条试验步骤与试验数据表格为单位，以报告的章节结构分层分组，有利于试验报告的规范化管理与综合应用;

2)建立试验步骤与试验数据记录、修订信息的对应关系;

3)建立参考文件与文档信息系统的关联，自动跟踪设计文件的升版更新;

4)建立试验程序与经验反馈的对应关系，实现自动推送与应对措施跟踪;

5)建立标准化的先决条件库、标准表格库、试验标准导则库，推进调试试验程序的标准化与模块化;

6)以试验步骤组作为程序编写与数据填写的处理单元，响应速度快，面对上千页的调试试验报告的也能轻松处理;

7)建立基于试验步骤的调试试验任务分配与跟踪系统，有利于后续的试验计划与资源管理开发;

8)通过结构化的调试试验数据表格建立调试设备参数试验数据库，为后续数据中心与智能应用建立核心框架。

2.3 调试试验结构化开发的功能规划

调试试验结构化信息开发的主要内容，依据调试的主要流程进行设计，结合流程过程中的各项要求，分项实现各项功能目标。

核电厂的调试过程可以分为调试准备与调试实施两个阶段。

调试准备期间:

调试负责人 (TS)依据上游设计文件编写调试试验程序 (也可能由设计人员编写)。随着设计数据的更新，调试试验程序进行相应的更新升版。

调试实施阶段:

在系统设备安装完毕，开展现场调试之前，调试人员依据调试试验程序准备空白试验报告(CFA)，将通用性的试验程序衍生出适用于具体系统设备的CFA(通常一份试验程序可衍生出多份CFA)，在编写CFA时确认最新的设计数据与具体的现场试验设备信息，对CFA进行系统地修订，经设计审批后可用于现场执行与填写试验数据。在调试试验数据填写完毕后，经过各级审批产生试验报告。

因此，调试试验结构化信息开发应当解决以下4大功能模块 (见图1)。

图1 TP编写→CFA转化→试验数据填写 (移动终端)→TR出版Fig.1 TP drafting→CFA conversion→Data recording(MT)→TR publication

3 试验程序的电子化编写

试验程序编写阶段是对试验程序内容进行结构化设计的过程，包括试验步骤的编写与数据表格的设计两大部分。

3.1 试验程序的结构模板

针对调试试验程序的基本结构，建立固定的编写模板，规范试验程序内容与格式。例如:

1)封面;

2)参考文件;

3)试验仪器;

4)试验目的;

5)先决条件;

6)试验步骤;

7)附录。

基于结构清晰的试验程序信息架构，通过计算机的数据处理可以更有效地处理相关数据，例如，系统可以通过TS录入的基本属性信息，自动生成封面页;通过参考文件检索与点选，产生参考文件清单，并且能够自动跟踪版本更新情况;通过调试仪器仪表检索与点选，自动带出仪器仪表的相关信息。

3.2 试验步骤的分层级编制

根据试验步骤的内容分组，分层级编制，如图2所示。

图2 试验步骤分层示意图Fig.2 Schematic diagram of test stepslayer

通过对试验步骤进行分组分层，系统能够将试验步骤及其记录数据分组处理，使试验数据结构清晰，有利于实现人机界面设计、完成情况统计等多项功能。

3.3 文字编辑的特殊要求

基于浏览器的数据库平台编写界面与office文字编辑软件相比，存在不少局限性，需要软件开发人员及早考虑用户的需求，并给出解决方案。例如:

1)复杂公式的编辑;

2)特殊符号的输入 (如 “±℃℉≤≥αβ”);

3)上标与下标的录入与显示;

4)图片的插入与展示;

5)特殊样式的字体与备注展示如 “斜体字注释”;

6)左侧试验步骤与右侧试验结果记录栏的水平位置对应。

3.4 数据表格的绘制

核电厂调试所涉及的内容、专业非常繁杂，用于记录试验数据的表格有几千种，难以提前固化。因此系统必须为用户提供灵活的表格绘制功能，然而基于浏览器的数据库处理平台，其表格处理工具仍然无法与excel软件相比，软件开发人员既要满足结构化数据的要求，又要尽可能地解决灵活性的表格绘制要求。需要关注的需求如下:

1)单元格的合并处理;

2)单元格内修订信息的记录与再现;

3)数据库表格与excel表格之间的相互拷贝;

4)单元格数据提取与应用;

5)表格信息输出到word最终报告时的自动排版;

6)在移动终端的显示与数据填写;

7)表格内单元格数据同步与处理。

4 试验报告生成

在千变万化的核电工程现场，从已批准的试验程序到最终试验报告出版，需要经历3个过程:面向试验现场设备的空白试验报告准备、试验数据记录、生成试验报告。

4.1 空白试验报告的准备

CFA的生成，并不仅仅是TP面向具体设备的扩展，还包括了TS基于最新设计文件与现场设备的适应性修改;因此在这个阶段，如何将修改的记录进行突出显示，便于设计人员审核是项目开发的一项重点。基于浏览器的数据处理平台通常没有office软件那样的修订记录展示，需要软件开发商考虑采取特别的方式对修订记录进行展现。

4.2 移动终端试验数据填写与同步

对于计算机系统而言，试验执行的过程就是试验数据填写的过程。

试验数据在计算机端和移动终端均可填写。移动终端的功能定位于现场试验执行记录调试试验数据，而计算机端还包括了试验期间的修订、数据审核、试验报告出版和导出、任务跟踪等多项功能。

移动终端应基于试验步骤的分层结构逐层打开，面向试验步骤进行执行确认、填写数据、补充备注记录;并且能够离线编辑，在线与服务器同步数据。移动终端还需要能够清晰地展现图片、表格，便于数据填写。

4.3 试验报告生成

试验报告通过电子流程完成编审批环节，审批人员能够面向试验步骤，逐条填写审核意见，完成编审批后的试验报告能够导出word报告，便于打印、移交、存档与提交监管机构审核。

5 任务分配与统计

调试试验程序的编写与试验数据的填写，都是以任务分配与任务执行的方式来进行，这可以为试验资源计划管理提供有力的工具。试验任务的属性包括了任务名称、负责人、专业队、计划开始时间、计划完成时间、实际完成比例。试验执行任务通常以单个完整的试验程序为基本单位，试验负责人可以将一份试验程序中的部分内容设置为一个子任务，并且将其分配给组内的一个成员负责完成。项目管理人员可以将多个子任务、程序任务设置为一个任务集 (项目任务)进行目标跟踪管理。

如图3所示，反应堆首次装料之前，必须完成一系列的调试试验，其中部分试验程序只需完成部分内容，通过基于试验步骤的任务分配与跟踪系统，有利于进度与资源的精细化管理，更好地控制项目进度。

图3 基于试验步骤的任务分配与跟踪系统Fig.3 Task assignment and tracking system based on test steps

6 结束语

核电厂调试试验程序及其数据的结构化、标准化、模块化，既是大数据应用的发展趋势，也是调试试验精细化规范化管理的发展方向。基于数据库技术的试验信息系统通常是以web服务器为核心，以浏览器为客户端进行处理，在图形、表格、文字排版方面与office软件相比存在一定局限性，专业调试人员因变革也需要付出很多努力。信息化的过程往往伴随着业务流程的变革，两者相互推动，互为条件，需要组织从上到下、全员推动与实施。