隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術的突破，DCS、PLC、SCADA數(shù)字控制系統(tǒng)也逐漸向智能控制系統(tǒng)發(fā)展。核電控制系統(tǒng)的核心功能是根據(jù)預編程的控制邏輯算法，周期收集核電機組的運行狀態(tài)，調(diào)整生產(chǎn)過程，達到預期目標，確保生產(chǎn)過程的防護穩(wěn)定。江蘇奇峰電氣制造有限公司專注生產(chǎn)DCS系統(tǒng)方案定制廠家，今天奇峰小編帶你分享DCS系統(tǒng)在核電控制系統(tǒng)中的應用。

核電控制系統(tǒng)的核心功能是根據(jù)預編程的控制邏輯算法，周期收集核電機組的運行狀態(tài)，調(diào)整生產(chǎn)過程，達到預期目標，確保生產(chǎn)過程的防護穩(wěn)定。由于核電生產(chǎn)過程中的高精度機理模型無法準確識別，設計的控制方案大多是基于簡化機理模型。PID它是機組控制中較常用的算法，具有良好的魯棒性，在穩(wěn)定的工作條件下具有較高的自動控制投但在一些動態(tài)過程或異常工作條件下，也可能需要控制參數(shù)調(diào)整或手動直接接入控制。

1.核電DCS系統(tǒng)要不要上云？

現(xiàn)有的核電DCS采取多重化、實體隔離、深度防御等技術措施，避免共因故障，提高系統(tǒng)強度。云計算強調(diào)資源集中和統(tǒng)一集中控制。在核電控制應用場景中，云平臺需要證明計算能力、存儲和網(wǎng)絡資源的集中集成不能成為潛在的共同故障點。在核電防護設計準則的限制下，DCS控制站的部署實際上是完全預分配的，沒有靈活部署的需要，核電DCS調(diào)試后很少修改控制算法。即使修改，也需要在現(xiàn)場完成多方面功能測試后才能投入運行。云平臺軟件復雜性高，對資源調(diào)度快速性要求低。云上虛擬控制站的運行實例一旦出現(xiàn)故障，就很難在生產(chǎn)防護允許的時間內(nèi)出現(xiàn)故障(通常是3個典型的控制周期內(nèi)的160ms）不能滿足核電控制可用性要求的恢復。從目前的情況分析來看，云化核電控制系統(tǒng)的防護風險尚不可控，實現(xiàn)意義不大。

2.核電DCS系統(tǒng)邊緣計算技術是否應引入？

邊緣計算的出現(xiàn)改變了云計算強烈的單一集中趨勢。多個云節(jié)點與多個邊緣節(jié)點共同形成分布式系統(tǒng)。邊緣節(jié)點與云節(jié)點之間沒有強烈的依賴關系，邊緣節(jié)點可以獨立運行。任何端到端服務關系都可以建立在邊緣和邊緣、邊緣和云之間。與集中云服務模式相比，這種異構分布式服務模式更適合核電數(shù)字控制應用場景的要求。核電控制系統(tǒng)作為邊緣節(jié)點，可以通過全球統(tǒng)一的服務和資源管理接口為云節(jié)點提供相關數(shù)據(jù)和服務，也可以遠程調(diào)用云節(jié)點為邊緣節(jié)點提供計算能力、存儲資源，完成大計算能力、大存儲數(shù)據(jù)分析或機器學習應用，實現(xiàn)云協(xié)同運行。

3.基于大數(shù)據(jù)的機器學習能否解決核電機組的智能控制問題？

近十年來，以深度學習為代表的人工智能算法在視覺識別、自然語言處理、設備運行維護、自動駕駛等方面取得了重大進展。深度學習本質(zhì)上是一種基于概率論和統(tǒng)計學的機器學習方法。先，深度學習嚴重依賴于樣本的選擇和數(shù)量。其次，通過深度學習獲得的推理模型的有效性仍處于較低水平，與核電控制的確定性和防護要求有很大差異。核電智能控制的未來不僅要考慮大數(shù)據(jù)機器學習的發(fā)展路徑，還要研究基于確定論的小數(shù)據(jù)學習方法、神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制、模糊控制、預測控制和遺傳算法。

4.核電DCS系統(tǒng)收集的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和范圍是否充分？

從核電設備智能運維的角度來看，核電控制系統(tǒng)是由于信號采集硬件采集速率和IO目前，通信總線帶寬的限制DCS現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集周期一般為50ms；由于服務器處理能力和數(shù)據(jù)庫架構問題，DCS歷史數(shù)據(jù)庫保存的歷史數(shù)據(jù)記錄周期多為0.5或1秒，這意味著從歷史數(shù)據(jù)庫中保存的數(shù)據(jù)只能反映緩慢的變化過程，不能提供瞬態(tài)信息，導致核電機組設備運行數(shù)據(jù)供應不足，智能運維分析能力有限。

5.核電DCS系統(tǒng)如何保證信息防護？

惡意攻擊核電較危險的是APT依靠單一的技術手段很難實現(xiàn)有組織的多組合APT攻擊的有效保護需要借鑒核電領域常用的多樣性深度防御措施，重設防，及時發(fā)現(xiàn)，快速響應，切斷伸向核電防護的黑手。核電DCS在防護區(qū)，需要滿足等保三級要求，但核電DCS智能必然會與防護二區(qū)和防護三區(qū)開辟雙向通信通道，同時也會帶來外部網(wǎng)絡攻擊的潛在威脅。除了采用傳統(tǒng)的網(wǎng)閘、防火墻、網(wǎng)絡審計等插件防護增強手段外，還應改進DCS通過控制器硬件架構、嵌入式操作系統(tǒng)、實時控制軟件、控制組態(tài)軟件、防護網(wǎng)絡協(xié)議的防護升級，滿足功能防護和信息防護的要求。

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