Своему появлению СПО обязаны бурному развитию технологии и средств искусственного интеллекта в 70-80-е гг. В этот период были предложены и апробированы основные концепции представления знаний в системах искусственного интеллекта, устоялись классы этих систем и сформировались методики их проектирования. Одной из наиболее популярных технологий искусственного интеллекта стали экспертные системы - в начале 80-х гг. научный мир пережил настоящий бум создания как самих экспертных систем различного назначения, так и средств для их генерации (так называемых «оболочек» или «незаполненных систем», превращающихся в действующую ЭС после загрузки в них необходимых знаний о соответствующей проблеме). В ядерной энергетике технология ЭС была признана наиболее перспективной для решения задач поддержки оператора [111]. Однако уже первый опыт и появившиеся в начале-середине 80-х гг. прототипы таких систем выявили следующие особенностей применения этой технологии для управления АЭС.
- Для моделирования технологических процессов на АЭС требуется сочетание символьной и численной обработки в реальном масштабе времени. Типовые «оболочки» этого либо не делают вообще, либо делают не самым оптимальным способом. Это приводит к необходимости разрабатывать свои собственные инструментальные средства создания ЭС, включая метод представления знаний и механизм вывода.
- Оператор должен строго придерживаться написанной процедуры, какие-либо импровизации нежелательны. В этих условиях говорить об интуитивных экспертных знаниях довольно тяжело — как следствие, система обладает лишь полномочиями советчика, а оператор должен решать - принять или не принять совет ЭС. По существу, оператор должен достаточно быстро и независимо от ЭС определить корректность ее совета, что составляет дополнительную нагрузку на и без того перегруженного в случае аномальной ситуации человека.
- Основными применениями ЭС для решения задач управления АЭС в реальном масштабе времени стали:
а) поддержка решений оператора - почти 50% ЭС предназначены для помощи оператору при реагировании на опасность, оценки тяжести аварии, выработки и отслеживании выполнения процедуры;
б) диагностика в реальном масштабе времени - более 30% ЭС заняты наблюдением за состоянием станции, диагностикой оборудования, шумовой диагностикой, анализом достоверности информации, анализом и фильтрацией сигнализации, анализом причин аномалий;
в) регулирование - 20% ЭС исполняют функции обычного автоматического регулятора с обратной связью.
- Другой областью применения ЭС на АЭС стали задачи, решаемые не в реальном времени, такие как:
а) техническое обслуживание — инспекция оборудования, управление восстановлением и настройкой, руководство обслуживанием насосов и арматуры, планирование перегрузки топлива, неразрушающий контроль;
б) диагностика в режиме диалога - анализ медленно текущих физических процессов, анализ причин остановки блока, воднохимический анализ и др.
Классификация СПО.
Сотни действующих на сегодняшний день в мире СПО (или COSS - Computerized Operator Support System) AC позволяют говорить о сложившейся (например, [6, 31, 155]) классификации таких систем. По различным признакам СПО можно разделить следующим образом:
по поддерживаемым фазам решения задачи оператором - на системы, поддерживающие процесс обнаружения, диагностики, планирования, исполнения, отслеживания;
по режиму работы АЭС - на системы, поддерживающие оператора в нормальных режимах эксплуатации АЭС, при нарушениях (инцидентах) и в аварийных режимах;
по объекту управления - на системы, поддерживающие управление реактором, оборудованием первого контура, оборудованием второго контура, системами безопасности и энергоблоком в целом;
по методу представления знаний - на системы, основанные на сетевых, фреймовых и логических моделях знаний.
Конечно, приведенная классификация не бесспорна - сегодня все чаще на обсуждение выставляются проекты интегрированных систем, стремящихся вобрать в себя сразу несколько (если не все) различных функций, реализуя их с разной степенью полноты. Рассмотрим более подробно перечисленные классы систем и их действующие прототипы.
Классификация систем по поддерживаемым ими фазам решения задачи оператором АЭС предполагает четыре основных типа СПО:
системы информационной поддержки, предназначенные для обеспечения процесса наблюдения за энергоблоком и обнаружения ситуаций, требующих вмешательства оператора (фаза обнаружения);
системы поддержки оценки ситуации, предназначенные для идентификации ситуации, выявления ее причин и диагностики состояния оборудования (фаза диагностики);
системы поддержки принятия решения, предназначенные для выработки альтернативных решений в сложившейся ситуации (фаза планирования);
системы поддержки реализации решения, освобождающие оператора от рутинного исполнения процедур управления либо контролирующие этот процесс (фазы исполнения и отслеживания).
Специфика различных режимов функционирования ЭБ АЭС существенно отражается на характере деятельности оператора, его задачах и функциях. От этого, в свою очередь, зависит и содержание поддержки, оказываемой оператору со стороны СПО.
В нормальных режимах функционирования (работа на различных уровнях мощности, штатные переходные режимы и др.) основными функциями поддержки оператора являются:
поддержание бдительности оператора;
наблюдение за состоянием энергоблока и оборудования;
анализ достоверности измерений, поступающих от датчиков;
качественная и количественная оценка ненаблюдаемых параметров;
сжатие, концентрация и снижение избыточности информации;
дифференциация и контекстное представление (актуальной в данный момент) информации;
выбор цели и стратегии управления, оптимизация режима с учетом экономических критериев;
планирование и отслеживание исполнительных действий в переходных процессах (пуск-остановка, смена мощности);
пошаговый контроль автоматических управляющих систем и регуляторов;
контроль готовности вспомогательных систем и систем безопасности.
В условиях нарушений или возмущений (по западной классификации под «возмущением» понимается отклонение от нормального состояния, вызванное неисправностями оборудования) актуальными становятся следующие функции поддержки оператора:
обнаружение неисправностей оборудования и идентификация их причин;
раннее обнаружение тенденций и идентификация возмущений и аномальных состояний энергоблока;
обработка, фильтрация и подавление аварийной сигнализации; прогнозирование развития и распространения неисправности и реакции энергоблока на различные события (ответ на вопросы типа «что, если?»);
определение восстановительных и первоочередных действий;
выбор или синтез процедур управления;
представление процедур и отслеживание их исполнения оператором.
Основными типами СПО, предназначенными для работы в условиях возмущений, являются DAS (DASS) - Disturbance Analysis (and Surveillance) System (система (наблюдения и) анализа возмущений) и AAS (AFS) - Alarm Analysis (Filtering) System (система анализа (фильтрации) аварийных сигналов).
В аварийных режимах, чреватых нарушением безопасности и серьезными последствиями, в качестве функций поддержки выступают:
регистрация и анализ аварийных сигналов, поступающих на БЩУ;
оценка тяжести аварий и их возможных последствий;
контроль за наиболее важными параметрами безопасности и управление системами безопасности;
контроль и наблюдение за состоянием реактора с точки зрения обеспечения критических функций безопасности (реактивность, подкритичность, расход теплоносителя и др.);
синтез мер безопасности;
сопровождение (выбор, представление и отслеживание) аварийных (в том числе, симптомно-ориентированных) процедур.
Основными типами аварийных СПО являются SPDS - Safety Parameters Display System (система отображения параметров безопасности), SSSM - Safety System Status Monitoring (система контроля состояния систем безопасности), EOPTS - Emergency Operating Procedures Tracking System (система сопровождения аварийных процедур).
Перечислим наиболее известные СПО АЭС, разделив их на две группы - на системы, поддерживающие оператора в режимах нормальной эксплуатации и нарушений, и на системы, функционирующие в аварийных режимах. Среди СПО первой группы, в свою очередь, выделяются системы, ориентированные на поддержку управления реактором и активной зоной, оборудованием первого и второго контуров, энергоблоком в целом.
- Системы нормальной эксплуатации и анализа нарушений в работе реактора и активной зоны. Основными задачами этих СПО являются раннее выявление и прогнозирование аномалий, а также планирование управления реактором с помощью управляющих стержней и борной кислоты. Наиболее точной моделью физических процессов в активной зоне является трехмерная математическая модель. Ее совместное использование с алгоритмами математического программирования позволяет рассчитывать оптимальные режимы работы реактора и определять требуемое для них положение управляющих стержней. Однако расчеты, производимые таким способом, обычно занимают много времени, в то время как процессы в реакторе могут быть весьма скоротечными. В результате, на практике такие программы используются для общего предварительного анализа энерговыделения и генерации базового положения управляющих стержней, а оптимальные решения ищутся опытными операторами уже в ходе регулирования работающего реактора. Автоматизация этого процесса в реальном масштабе времени возможна лишь эвристическими средствами.
CPCS - Core Protection Calculator System (система расчета и защиты активной зоны), АЭС Yonggwang-3, 4, Южная Корея [184]. Объект управления - активная зона. Представление знаний - трехмерная модель с экспертной надстройкой. Задачи: расчеты физических и термодинамических процессов, выявление первопричин аномалий и срабатывания защиты.
TiARA - система мониторинга активной зоны, АЭС Kashiwazaki-Kariwa-6 (BWR), Япония, 1996 г. [148]. Объект управления - активная зона. Представление знаний - трехмерная модель. Задачи: расчет и прогнозирование поведения зоны при движении управляющих стержней, регистрация параметров.
VERONA - WER On-line Analysis (система мониторинга активной зоны реактора ВВЭР в режиме реального времени), АЭС с ВВЭР-440, Венгрия, 1993 г. [100]. Объект управления - активная зона. Представление знаний - трехмерная диффузионная модель. Задачи: расчет и анализ зоны, регистрация и архивация данных.
RODS - Rule Ordered Withdrawal Sequences (генерация последовательностей вывода стержней, основанная на правилах), АЭС Oyster Creek (BWR), США, 1983 г. [172]. Объект управления - активная зона. Представление знаний - продукционные правила. Задача: манипулирование управляющими стержнями в пусковых и маневренных режимах.
Экспертная система определения положения управляющих стержней, АЭС с BWR, Тайвань, 1990 г. [151]. Объект управления - активная зона. Представление знаний - элементы трехмерной модели и продукционные правила (более 70). Задачи: определение начального положения стержней, предотвращение нарушений температурных режимов, улучшение симметрии энерговыделения.
REPLEX, АЭС с BWR-1100, Япония, 1990 г. [147]. Объект управления - реактор. Представление знаний - трехмерная ядерно-термогидравлическая модель, продукционные правила, связывающие мощность реактора с положением стержней и параметрами теплоносителя, фреймы, содержащие набор ограничений и условий, численные процедуры. Задачи: оперативное планирование (определение положения стержней, расхода теплоносителя и др.) повторного пуска после внеплановой остановки и изменения мощности реактора (маневрирования).
PMS-1, АЭС с PWR, США (см. [38]). Объекты управления - реактор, первый контур. Задача: управление концентрацией борной кислоты в первом контуре.
COPILOT, АЭС с PWR (см. [76]). Задача: определение причин, вызвавших остановку реактора в условиях неполной и недостоверной информации (с использованием байесовских процедур).
DISKET, Япония, 1986 г. Объекты управления - активная зона, реактор, оборудование первого контура. Представление знаний - продукционные правила.
REACTOR, США. Задача: диагностика и анализ отклонений.
- Системы нормальной эксплуатации и анализа нарушений в работе оборудования первого и второго контуров. Основными задачами таких СПО является раннее обнаружение и диагностика неисправностей оборудования, а также прогнозирование распространения возмущений на реактор, оборудование смежных контуров и систем, энергоблок в целом. В качестве формализованного представления процессов в первом контуре обычно используется термодинамическая модель, позволяющая рассчитывать балансные соотношения вещества и энергии в контуре. Эта модель удобна для прогнозирования общего развития возмущений в контуре, однако она никак не отражает логику и алгоритмы работы многочисленного оборудования, феноменологию возникновения в нем возможных неисправностей. Особенностями второго контура является его энергетическая разомкнутость, большое количество оборудования и подверженность не только внутренним, но и внешним (со стороны энергосети) возмущениям. Составить полное описание поведения оборудования контуров чрезвычайно сложно - для этой цели обычно используются деревья событий, кодирующие наряду с формальными и экспертные знания.
DASS - Disturbance Analysis and Surveillance System (система наблюдения и анализа возмущений), АЭС Calvert Chiffs, США, 1980-1983 гг., исторически первая действующая система. Представление знаний - деревья событий. Задачи: раннее обнаружение, анализ и прогнозирование возмущений.
STAR - Storungsanalyserechner (Disturbance Analysis Computer, система анализа возмущений), АЭС Grafenrheinfeld (KKG-I225), ФРГ, 1984 г. [124], исторически одна из первых СПО. Объекты управления - отдельные системы ЭБ АЭС. Представление знаний — причинно-следственные диаграммы (деревья событий) и продукционные правила. Задачи: анализ нарушений и диагностика, обработка сигнализации, поставарийный анализ.
HALO (позже - COAST, CASH) - Handling of Alarms with Logic (логическая обработка сигнализации), Норвегия (в рамках международного проекта HALDEN), 1980 г. Представление знаний - функциональная логика, основанная на взаимосвязях между параметрами процесса и состоянием оборудования. Задачи: обработка и фильтрация аварийных сигналов.
ADIOS - Alarm and Diagnosis-Integrated Operator Support (СПО для обработки сигнализации и диагностики), Южная Корея (на стадии разработки) [146]. Представление знаний - функциональная логика.
RCIES - Rankine Cycle Interpretation Expert System (ЭС для интерпретации модели «цикл Рэнкайна»), АЭС с PWR, США, 1991 г. [140]. Объект управления - первый контур. Представление знаний - термодинамическая модель и продукционные правила. Задача: идентификация состояния технологического процесса и оборудования контура.
СПРИНТ - система под держки принятия решений с интеллектуальными механизмами поиска, СССР, 1988 г. [19]. Объекты управления - отдельное оборудование первого контура. Представление знаний - продукционные правила. Задачи: наблюдение за состоянием оборудования, диагностика неисправностей и выработка советов по управлению.
TMDS - Temelin Monitoring and Diagnostics System (система диагностики и мониторинга оборудования), АЭС «Темелин» (ВВЭР-1000), Чехия, 1997 г. [150]. Объекты управления — оборудование и трубопроводы первого контура. Представление знаний - продукционные правила, нечеткая логика. Задачи: наблюдение за состоянием оборудования, раннее обнаружение и диагностика неисправностей.
САРАМ - Computer-Aided Process Analysis and Management System (компьютеризованная система анализа и управления технологическим процессом), АЭС с PWR, США 1985 г. [134]. Объекты управления - первый контур, реактор. Представление знаний - деревья событий. Задачи: раннее обнаружение и диагностика неисправностей, определение восстановительных действий.
Экспертная система, АЭС LaSalle-Ι (BWR), США, 1990 г. [162]. Объекты управления - первый контур, оболочка (контейнмент). Представление знаний - деревья событий. Задачи: наблюдение за явлениями, предшествующими аномалии и раннее обнаружение событий, способных привести к нежелательным последствиям.
DIAREX, АЭС с BWR-1100, Япония, (см. [38]). Объекты управления - первый контур, ЭБ АЭС в целом. Представление знаний - деревья отказов. Задачи: наблюдение за состоянием оборудования, диагностика неисправностей, выработка советов по корректирующим управляющим воздействиям с целью предотвращения аварийной остановки реактора и поддержания мощности при возмущениях.
ESIM - Essential Systems Integrity Monitor (система наблюдения за целостностью важных систем), АЭС с AGR, Англия, 1984 г. [138]. Объекты управления - системы циркуляции газа в реакторе, питательной воды, водяного охлаждения, электропитания. представление знаний - дерево отказов. Задача: анализ надежности, целостности и работоспособности систем станции, важных для безопасности и обеспечивающих отвод тепла после остановки реактора.
Экспертная система, АЭС Loviisa (ВВЭР-440), Финляндия, 1988 г. [145]. Объект управления - второй контур. Представление знаний - продукционные правила. Задачи: наблюдение за состоянием оборудования, обнаружение и диагностика неисправностей.
DIVA, Франция (см. [38]). Объект управления - ТГ. Задача: диагностика неисправностей, связанных с аномальными вибрациями.
TURBO, TVM, Италия (см. [38]). Объект управления - ТГ. Задачи: наблюдение за работой, управление переходными режимами и маневрами, ранняя диагностика неисправностей.
DES - Diagnostic Expert System (диагностическая ЭС), США. Объект управления - ТГ. Задача: диагностика неисправностей.
NUCAMM, Япония. Объекты управления - отдельные системы ЭБ АЭС.
NUPOMAS - проект, в рамках которого разрабатываются СПО, Япония, 1987 г. Задачи: диагностика аномалий и выработка рекомендаций по управлению.
EXTRA, АЭС Bugey-2 (PWR-900), Франция [123]. Объекты управления - отдельное оборудование и системы АЭС. Задачи: контроль, диагностика и прогнозирование развития нарушений, выработка разрешенных управляющих воздействий.
ADPA - Accident Diagnosis and Prognosis Aid (помощь в диагностике и прогнозировании), США.
PERFEX, Италия. Объекты управления - отдельное оборудование ЭБ АЭС. Задачи: контроль режимов работы и диагностика неисправностей.
DICON, АЭС с EBR-Π (Experimental Breeder Reactor), США, 1983 г. [114]. Представление знаний — функционально-вероятностная модель, объединяющая деревья событий и нечеткую логику. Задачи: диагностика неисправностей и выбор процедур восстановления.
PODIA, АЭС с BWR, Япония, 1985 г. [165]. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Задачи: удобное представление информации, автоматизация пуско-остановочных и переходных режимов, управление основным оборудованием.
OSS - Operator Support System (СПО), АЭС с PWR, Япония, 1988 г. [164]. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Представление знаний - деревья событий. Задачи: наблюдение за состоянием блока, диагностика и определение причин нарушений, выбор соответствующей процедуры, прогнозирование реакции станции.
SEXTANT, Франция. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Задача: прогнозирование поведения АЭС.
- Системы аварийных режимов. Основная проблема аварийных режимов - скачкообразное увеличение информации. Задачей СПО в этих условиях является предоставление операторам только той информации, которая в данных условиях действительно необходима для контроля и управления протеканием аварии и предотвращения/смягчения ее последствий.
Для облегчения действий операторов в аномальных ситуациях на БЩУ АЭС стали внедряться СПО и специальные аварийные панели и пульты безопасности, на которых концентрируются ключевые характеристики нежелательных процессов и основные ОУ для их ликвидации или предотвращения.
SPDS - Safety Parameters Display System (система отображения параметров безопасности), США [8], исторически первая СПО для аварийных ситуаций, концепция была разработана сразу после аварии на АЭС TMI-2 в 1979 г. Задачи: в нормальных режимах представление обобщенной информации, позволяющей оператору обнаруживать отклонения поведения энергоблока, в аварийных режимах обеспечение оператора информацией о наиболее важных функциях безопасности таких, как управление реактивностью, охлаждение активной зоны и отвод тепла от первого контура, целостность системы охлаждения реактора и барьеров безопасности, контроль уровня радиоактивности и др.
CRISP - Critical Safety Parameters (система мониторинга критических параметров безопасности), АЭС с ВВЭР-440, Венгрия, 1993 г. [100] (аналог SPDS).
CFMS - Critical Function Monitoring System (система наблюдения за критическими функциями безопасности), CPMS - Success Path Monitoring System (система выбора наиболее успешного пути), США, Швеция (в рамках международного проекта HALDEN), 1988 г. [110]. Представление знаний - продукционные правила. Задачи: наблюдение за критическими функциями безопасности, классификация аварии, представление информации специалистам кризисного центра станции и государства, выбор и представление операторам аварийных процедур.
CAMS - Computerized Accident Management Support (компьютеризованная поддержка управления аварией), в рамках международного проекта HALDEN, в стадии разработки [112]. Задачи: поддержка операторов и персонала кризисного центра в идентификации состояния станции, прогнозирование развития аварии и планирование стратегий ликвидации.
RSAS - Reactor Safety Assessment System (система оценки безопасности реактора), США, 1989 г. [180]. Представление знаний - деревья событий и продукционные правила. Задачи: представление специалистам оперативного центра комиссии по ядерному регулированию США результатов наблюдения и анализа состояния активной зоны и контейнмента в случае опасности на более 100 лицензированных АЭС США, прогнозирование состояния реактора, выбор процедуры, идентификация критического оборудования и оборудования, требуемого для восстановления функций безопасности.
ACCINAL, АЭС с PWR, США (см. [38]). Задача: анализ параметров систем первого контура, ответственных за безопасность.
REALM - Reactor Emergency Action Level Monitor (монитор степени опасности поведения реактора), АЭС Indian Point-2, США, 1990 г. [133]. Объекты управления - реактор, барьеры безопасности. Задачи: выявление опасных ситуаций и определение их тяжести (в соответствии с четырьмя градациями - несущественное происшествие, опасное событие, опасность в пределах площадки, общая опасность) для персонала кризисных центров (станционного и государственного).
CEALMON - Computerized Emergency Action Level Monitor (компьютеризованный монитор степени опасности), США, 1983 г. [188]. Объект управления - АЭС в целом. Представление знаний - продукционные правила (более 50). Задачи: выявление опасных ситуаций и их классификация по степени тяжести.
ERIS - Emergency Response Information System (информационная система аварийного реагирования), АЭС Fermi-2 (BWR-1100), США, 1983 г. [107]. Объект управления - ЭБ АЭС, площадка АЭС. Задачи: раннее обнаружение аномалий или тенденций, ведущих к ним, обеспечение операторов, персонала центра технической поддержки и кризисного центра информацией, важной для безопасности (уровни, давления и температуры в контурах, уровни радиоактивности, метеорологические параметры), выдача инструкций по устранению нежелательных состояний.
SICOEM, Испания, 1992 г. [8]. Задачи: представление параметров безопасности операторам АЭС, представление информации со всех испанских АЭС операторам национального кризисного центра при правительственном органе, отвечающем за эксплуатацию и безопасность.
GARANT - система анализа, управления и обеспечения безопасности АЭС с ВВЭР и РБМК, Россия, 1993-1996 гг. [130]. Задачи: обеспечение операторов аварийными процедурами, прогнозирование возможных сценариев развития аварии, подготовка операторов к действиям в аварийных ситуациях, обеспечение информацией специалистов станционного и национального кризисного центра, центра технической поддержки, центра моделирования и анализа РНЦ «Курчатовский институт».
EOPTS - Emergency Operating Procedures Tracking System (система сопровождения аварийных процедур), АЭС с BWR, США, 1989 г. [185]. Объект управления - реактор. Представление знаний - продукционные правила. Задачи: обнаружение условий, инициирующих применение аварийных процедур, их своевременная, шаг за шагом, выдача оператору в удобной и компактной форме и отслеживание операторских действий (показала себя полезной в случаях, когда требуются быстрые действия).
COMPRO - Computerized Procedures (компьютеризованные процедуры), США— Швейцария, 1998 г. [152]. Объект управления - АЭС в целом. Задачи: идентификация требуемой в аварийном режиме процедуры, ее представление оператору шаг за шагом и отображение соответствующих параметров процесса.
SAMES - Severe Accident Management Expert System (ЭС управления тяжелой аварией), АЭС «Козлодуй» (ВВЭР-440), Болгария, 1990 г. [183]. Объект управления - первый контур, системы безопасности. Представление знаний - логико-вероятностная модель. Задачи: предотвращение плавления активной зоны, восстановление критических функций безопасности.
RPES - Risk Prediction Expert System (ЭС оценки риска), АЭС «Козлодуй» (ВВЭР-440), Болгария, 1990 г. [183]. Объект управления - АЭС в целом, окружающая среда. Представление знаний - логико-вероятностная модель и детерминистские модели атмосферного переноса и оценки коллективных доз. Задачи: смягчение последствий аварии, анализ «затраты-польза», планирование действий.
ОАР - Operator Advisor (советчик оператора), AC Doel, Бельгия, 1989 г. [121]. Представление знаний - деревья событий. Задача: представление процедур для восстановления условий безопасности в случае аварии.
SAMO - Sistema de Apoyo Mechanizado a la Operation, AC A.N.Asco, Испания, 1990 г. [186]. Представление знаний - деревья событий. Задачи: анализ функций безопасности и представление аварийных процедур для восстановления нормального состояния.
4. Интегрированные системы. Охватывают весь энергоблок, все фазы деятельности оператора и все эксплуатационные режимы. Сначала эти системы функционируют в режиме наблюдения за энергоблоком до обнаружения аномалий в работе оборудования, после чего автоматически переключаются в режим диагностики для выявления причины аномалии и далее переходят в режим прогнозирования для оценки возможных последствий обнаруженных аномалий в масштабе энергоблока и выработки корректирующих воздействий. В случае тяжелых аварий - переориентируются на их ликвидацию и ослабление последствий.
IS - Instruction System (система-советчик), АЭС с PWR, Япония, 1984 [3]. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Представление знаний - причинно-следственные деревья событий. Задачи: в нормальных режимах (стационарных и переходных) - контроль работы основных систем и готовности систем безопасности, в аномальных режимах - анализ отключений оборудования, прогнозирование развития аномалий, аварийное управление.
IODA - Integrated Operator Decision and Aid System (интегрированная система поддержки оператора и принятия решений), АЭС с BWR, Япония, 1992 г. [8]. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Представление знаний - деревья событий. Задачи: в нормальных режимах (стационарных и переходных) - контроль функций безопасности и оценка состояния энергоблока, в аномальных режимах - анализ возмущений, диагностика их причин и представление информации о состоянии энергоблока, в тяжелых аварийных ситуациях управление по симптомно-ориентированным инструкциям.
OAS - Operator Advisor System (помощник оператора), АЭС Perry (BWR), США, 1989 г. [141]. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Представление знаний - деревья отказов. Задачи: наблюдение за состоянием энергоблока и выявление событий, угрожающих безопасности, ранняя (до срабатывания сигнализации) диагностика известных и неизвестных неисправностей и анализ достоверности данных, управление процедурами - определение категории (процедуры аварийного управления, процедуры реагирования на отклонения, процедуры реагирования на сигнализацию, процедуры реагирования на множественные отказы (наложения)), выбор и представление требуемой процедуры.
HYPOSS - Hybrid Knowledge-Based Plant Operation Supporting System (систему поддержки управления энергоблоком, основанная на гибридных знаниях), АЭС с PWR, Южная Корея, 1989 г. [191]. Объект управления - ЭБ АЭС в целом. Представление знаний - примитивы (аналог фрейма) для представления структурных и функциональных знаний, численные процедуры и продукционные правила. Задачи: диагностика аномалий и обеспечение оператора соответствующими процедурами (включая аварийные).
PRINS/PRISCA - интегрированная информационная СПО, АЭС Brokdorf (типа Konvoi, KWU-1300), Германия, 1989 г. [102].
Архитектура СПО АЭС мало чем отличается от уже сложившейся в искусственном интеллекте архитектуры стандартной ЭС (см., например, [66, 69]). Однако наряду с общими структурными элементами ЭС - базой знаний, базой данных, механизмом вывода и пользовательским интерфейсом, включающим в себя механизм объяснений, СПО обладает рядом специфических особенностей, характерных для АЭС.
К ним относятся - необходимость организации односторонней или двухсторонней связи с объектом управления, неоднородность знаний, требования к работе в реальном масштабе времени и жесткие ограничения, накладываемые на пользовательский интерфейс. Рассмотрим отдельные компоненты СПО более подробно.
В отличие от традиционной ЭС, получающей всю фактографическую информацию от человека в ходе инициируемого им неторопливого диалога, СПО - это система, которая сама должна узнавать обо всем происходящем на АЭС и первая сообщать об этом оператору. Однако ранние поколения систем поддержки, как правило, не имели собственного измерительного и коммутационного оборудования, связывающего их с объектом управления. Для снабжения оперативной информацией обычно использовались штатные информационные системы, работающие на данной станции еще до внедрения интеллектуальной поддержки оператора. Такое решение, рассматривающее СПО в качестве «надстройки» к штатной системе, порождало массу интерфейсных сложностей и конфликтных ситуаций в работе обеих систем. Эти проблемы разрешились, когда, начиная с середины-конца 80-х гг., СПО стали «закладываться» в проекты всех строящихся и модернизируемых АЭС как часть интегрированной АСУ ТП.
Однако даже после интеграции в информационном обеспечении систем все же остались пробелы - неизмеряемые данные такие, как результаты лабораторных анализов, описание внешних по отношению к АЭС явлений, визуальные наблюдения и др. Значительная роль также принадлежит весьма специфической неизмеряемой информации, называемой «контекстом». Рассмотрим ее более подробно.
Каждый блок состоит из тысяч элементов оборудования и средств измерения. Даже если надежность каждого отдельного компонента высока, из-за их огромного количества отказы случаются регулярно. Некоторые из этих отказов могут быть устранены только при остановленном блоке и сохраняются в течение длительного времени, до тех пор, пока не появится возможность восстановления. По этой причине всегда существует оборудование и датчики, которые считаются отсутствующими, сломанными или ненадлежащим образом работающими. Несмотря на то, что блок при этом может безопасно работать, такие небольшие отказы или недостатки имеют важное значение для процессов наблюдения и принятия решений, изменяя алгоритм интерпретации информации. Так, считать показание или совокупность показаний нормальным или ненормальным, зависит от того, вышло ли из строя оборудование, ремонтируется ли оно или некорректно работает, а одна и та же совокупность показаний может быть вполне приемлема в одном смысле и в то же время угрожающей с точки зрения безопасности.
Таким образом, оперативное состояние оборудования блока создает весьма важный для понимания текущего состояния АЭС фон (или контекст) как для оператора, так и для СПО. Как правило, этот фон очень велик и постоянно меняется, что, безусловно, создает проблемы информационного обеспечения СПО.
