人工智能技術(shù)在核電行業(yè)的落地和發(fā)展

大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用正逐步落地。近日，數(shù)博會(huì) “十佳大數(shù)據(jù)案例”評(píng)選結(jié)果在2019中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上揭曉。由中核集團(tuán)研發(fā)的反應(yīng)堆遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)——PRID，入選2019年 “十佳大數(shù)據(jù)案例”，成為國(guó)內(nèi)*獲此殊榮的核電關(guān)鍵設(shè)備智能運(yùn)維平臺(tái)。

　　“PRID反應(yīng)堆遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)，是人工智能技術(shù)在核電行業(yè)的落地和發(fā)展。”中核集團(tuán)中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院 （以下簡(jiǎn)稱核動(dòng)力院）黨委書記周定文在接受記者采訪時(shí)表示。

惟一入選實(shí)體工業(yè)

　　成為十家入選企業(yè)中惟一一家實(shí)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(yuǎn)程實(shí)時(shí)診斷等技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域尤其是核電關(guān)鍵設(shè)備領(lǐng)域，走出了很好的一步。”周定文說(shuō)，“對(duì)下一步其他技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，也具有一定推動(dòng)意義?！?

　　2019年初，工業(yè)和信息化部面向全國(guó)范圍廣泛征集大數(shù)據(jù)*產(chǎn)品和應(yīng)用解決方案，總計(jì)征集1706個(gè)案例，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選，94個(gè)*案例形成 《大數(shù)據(jù)*產(chǎn)品和*解決方案案例集 （2019）》。而在不久前94個(gè)*案例組織的答辯評(píng)選活動(dòng)上，PRID團(tuán)隊(duì)申報(bào)的 《基于大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)的反應(yīng)堆遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)》再次順利晉級(jí)，成為 “十佳大數(shù)據(jù)案例”。

　　資料顯示，PRID起源于核動(dòng)力院二所自2013年起開展的核電站KIR報(bào)警事件遠(yuǎn)程*分析平臺(tái)項(xiàng)目。先后經(jīng)歷了包括三類關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制、三類智能診斷算法自主開發(fā)、遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)開發(fā)等一系列核心技術(shù)攻關(guān)，歷時(shí)六年完成。

　　自2013年起，核動(dòng)力院二所依托在反應(yīng)堆關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測(cè)、診斷和運(yùn)維等方面的資源與經(jīng)驗(yàn)，完成了第一代互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程診斷平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳輸和遠(yuǎn)程*診斷的運(yùn)維模式。2016年起，依托中核集團(tuán) “龍騰2020”和四川省智能制造專項(xiàng)，核動(dòng)力院又在一代平臺(tái)的基礎(chǔ)上，融合了大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，完成了第二代遠(yuǎn)程智能診斷平臺(tái)的開發(fā)。PRID平臺(tái)的應(yīng)用主要解決了四方面問(wèn)題。即通過(guò)關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)核電站內(nèi)各類關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)據(jù)匯集和實(shí)時(shí)傳輸，提升故障診斷分析服務(wù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性；通過(guò)大數(shù)據(jù)管理方案，完成電站關(guān)鍵設(shè)備數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)集中管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全高效存儲(chǔ)和快速查詢計(jì)算；將人工智能技術(shù)應(yīng)用于核電站關(guān)鍵設(shè)備的故障診斷與預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)群堆 （指我國(guó)幾十臺(tái)核電機(jī)組）狀態(tài)下的反應(yīng)堆關(guān)鍵設(shè)備智能診斷；通過(guò)大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，探索數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、一體化的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與智能診斷新模式，實(shí)現(xiàn)核電站反應(yīng)堆設(shè)備運(yùn)維的創(chuàng)新應(yīng)用。

　　

大數(shù)據(jù)、人工智能等首次應(yīng)用

　　將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于核電關(guān)鍵設(shè)備診斷領(lǐng)域，尚屬首次。據(jù)核動(dòng)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(shù)應(yīng)用于核電關(guān)鍵設(shè)備診斷領(lǐng)域，采用大數(shù)據(jù)加關(guān)系型數(shù)據(jù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)管理方案，完成了對(duì)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(chǔ)和快速查詢與計(jì)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(shí)，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于核電站關(guān)鍵設(shè)備的故障診斷與預(yù)測(cè)，所有診斷算法自主可控，可實(shí)現(xiàn)群堆狀態(tài)下的反應(yīng)堆關(guān)鍵設(shè)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(shù)，PRID還能實(shí)現(xiàn) “*系統(tǒng)+人工智能自動(dòng)識(shí)別+*審核”的分析方式，以及應(yīng)用自主開發(fā)的核心診斷算法，對(duì)于關(guān)鍵設(shè)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(cè)為例，每月數(shù)據(jù)的識(shí)別時(shí)間已由120小時(shí)縮短到4小時(shí)。與此同時(shí)，由于數(shù)據(jù)識(shí)別效率的提升，綜合的事件診斷分析時(shí)間僅相當(dāng)于過(guò)去的三分之一。

　　“應(yīng)看到，大數(shù)據(jù)分析*重要的是貼標(biāo)簽，特別是在工業(yè)領(lǐng)域。核電站具有先天優(yōu)勢(shì)，早在建設(shè)之時(shí)，就建立了很多監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這有利于實(shí)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(dāng)務(wù)之急是給上百條的數(shù)據(jù)慢慢貼標(biāo)簽。通過(guò)不斷迭代，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?！?楊泰波說(shuō)。

　　事實(shí)上，從2015年5月我國(guó)借鑒德國(guó)工業(yè)4.0計(jì)劃，加強(qiáng)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)開始，核電領(lǐng)域?qū)τ谛畔⒒?、智能化、大?shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用便提上日程。

　　2018年5月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、生態(tài)環(huán)境部、國(guó)防科工局聯(lián)合發(fā)布 《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)核電運(yùn)行安全管理的指導(dǎo)意見》，要求推進(jìn)信息化、智能化、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在核電運(yùn)行安全管理中的應(yīng)用，其中第五條更是明確提到要加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和建立關(guān)鍵設(shè)備管理平臺(tái)。

　　“PRID平臺(tái)的建立是對(duì)國(guó)家和各部委政策的積極響應(yīng)，在核電運(yùn)行安全管理的信息化和智能化方面起到了示范作用?！敝芏ㄎ奶寡?， “數(shù)據(jù)如何使用是PRID系統(tǒng)的重中之重。怎么監(jiān)控?cái)?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(shù)，也需要核電技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。數(shù)據(jù)積累越多，判斷就會(huì)越準(zhǔn)確，這是不斷完善的過(guò)程。”

　　

開創(chuàng)核電運(yùn)維新模式

　　PRID平臺(tái)的發(fā)布，或?qū)㈤_創(chuàng)我國(guó)核電運(yùn)維新模式。

　　當(dāng)前，國(guó)內(nèi)核電站在關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)維上主要以事后維修和計(jì)劃性維修為主，核電站運(yùn)維經(jīng)濟(jì)性差。與此同時(shí)，關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)未得到應(yīng)用，數(shù)據(jù)價(jià)值尚有待開發(fā)。此外，科研單位的*知識(shí)、設(shè)備運(yùn)維服務(wù)商的經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)的智能診斷技術(shù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，使得核電站對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的故障診斷和運(yùn)維，有著急切的需求。

　　PRID平臺(tái)基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能化的故障遠(yuǎn)程監(jiān)視與遠(yuǎn)程智能診斷的技術(shù)服務(wù)新模式的應(yīng)用，彌補(bǔ)了邀請(qǐng)*到核電現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行會(huì)診的傳統(tǒng)模式的一些問(wèn)題，包括時(shí)效性差、*聚集難、*經(jīng)驗(yàn)難收集形成*知識(shí)庫(kù)共享等，可以達(dá)到提升核電運(yùn)維技術(shù)服務(wù)技術(shù)水平，并示范帶動(dòng)核電行業(yè)其他運(yùn)維服務(wù)業(yè)務(wù)的新模式應(yīng)用。

　　資料顯示，核動(dòng)力院長(zhǎng)期為紅沿河核電、陽(yáng)江核電、寧德核電、秦山核電、福清核電、防城港核電等9個(gè)核電基地，共計(jì)30臺(tái)機(jī)組提供松脫部件和堆內(nèi)構(gòu)件的遠(yuǎn)程診斷分析，覆蓋國(guó)內(nèi)二代 （二代加）、AP1000和VVER等堆型，并累計(jì)為核電站提供約1100次遠(yuǎn)程診斷。

　　PRID平臺(tái)不僅能直接應(yīng)用在新建的核電站上，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改造，也可應(yīng)用于已建成的國(guó)內(nèi)外二代核電站。與此同時(shí)，平臺(tái)應(yīng)用還能有效降低核電站的運(yùn)維成本，使得平臺(tái)運(yùn)營(yíng)單位取得技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的雙豐收。而在核電出口問(wèn)題上，PRID平臺(tái)的開發(fā)和應(yīng)用，也將解決出口受限這一 “卡脖子”難題。

　　“相比使用國(guó)外企業(yè)針對(duì)核電站關(guān)鍵設(shè)備的診斷服務(wù)，PRID的服務(wù)費(fèi)用僅是國(guó)外企業(yè)價(jià)格的幾*之一，經(jīng)濟(jì)性上具備大規(guī)模推廣的可能性。與此同時(shí)，自主創(chuàng)新的PRID平臺(tái)，對(duì)于我國(guó)核電軟件、設(shè)備進(jìn)一步研發(fā)創(chuàng)新，也具有重要意義?！?周定文說(shuō)， “也應(yīng)看到，PRID可節(jié)省經(jīng)濟(jì)效益僅是一小部分，核電站的穩(wěn)定運(yùn)行還涉及到國(guó)家安全問(wèn)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(yùn)行核電站在幾十年運(yùn)行期都持續(xù)需要運(yùn)維診斷服務(wù)，且現(xiàn)有的平臺(tái)基于模塊化理念，可擴(kuò)展到控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵管系、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主蒸汽閥等關(guān)鍵設(shè)備，在全球核電市場(chǎng)，PRID或?qū)⒕哂芯薮蟮氖袌?chǎng)潛力。