基于控制逻辑解析的DCS事件溯源方法及系统

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源方法及系统。

背景技术

DCS系统是核电厂的“神经中枢”，监测并控制着整个核电厂的运行状况，当核电厂机组运行异常时，DCS会给出示警信号。通过逆向分析DCS产生该示警信号的过程，能够得到运行异常的原因，从而准确地采取行动消除异常。核电机组工艺系统流程复杂，自动化程度较高，因此DCS系统的控制逻辑也非常庞大复杂，所监视的工艺参数数量繁杂，且参数之间常常存在耦合关系，通过人工分析DCS系统的故障难度较高，工作量大。此外，人工进行故障的追溯、预判和复现难以用一个清晰明确的载体展现分析过程和分析结果，造成信息传递的困难，增加了DCS系统运维难度。因此，如何提高DCS事件溯源的效率和准确率成为亟待解决的问题。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提供了一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源方法及系统。

根据本公开实施例的一方面，提供一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源方法，所述方法包括：

步骤10，实时从DCS系统读取并存储停堆信号，安全级通道信号和非安全级逻辑信号；

步骤11，在检测到核电厂发生非预期事件的情况下，从存储的停堆信号中确定首发停堆信号，根据故障树，确定首发停堆信号对应的首发安全级逻辑通道信号最小割集，并确定该最小割集对应的非安逻辑信号，所述首发停堆信号为最先触发的停堆信号，所述首发安全级通道信号为最先触发的安全级通道信号或组合信号，所述故障树中，停堆信号为顶事件信号，安全级通道信号为中间事件信号，非安全级逻辑信号为底事件信号；

步骤12，根据故障知识库，确定步得到的非安逻辑信号关联的关键事件序列，所述故障知识库包括多项关键事件序列，关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态；

步骤13，根据非预期事件对应的关键事件序列，形成溯源图谱和事件报告，推送至关联的账户。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

步骤20，对安全级DCS组态文件进行解析，得到触发每一个停堆信号的最小割集，其中，逻辑或门对应的一个信号为最小割集，逻辑与门对应的一组信号为最小割集，基于触发每一个停堆信号的最小割集，构建以停堆信号为顶事件，安全级通道逻辑信号为底事件和以安全级逻辑通道信号的最小割集组合为顶事件，非安全级逻辑信号及关联的故障知识库为底事件的两层故障树。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

步骤30，分析DCS日志文件的日志格式和规则，按照设备分级、保护功能分级信息对日志条目进行分类和分级，并结合控制逻辑中信号传递关系，分析提取出关键事件序列，定位关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态，构建故障知识库。

在一种可能的实现方式中，步骤12还包括：

步骤120，根据关键事件序列分析溯源时，根据DCS系统封装控制模块的运算规则，确定控制算法中输出变化对输入变化的关联关系，根据该关联关系确定非安逻辑信号关联的关键事件序列。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源系统，所述系统包括运算层和交互层；

所述运算层包括：获取模块、第一确定模块和第二确定模块；

所述获取模块，用于实时从DCS系统读取并存储停堆信号，安全级通道信号和非安全级逻辑信号；

所述第一确定模块，用于在检测到核电厂发生非预期事件的情况下，从存储的停堆信号中确定首发停堆信号，根据故障树，确定首发停堆信号对应的首发安全级逻辑通道信号最小割集，并确定该最小割集对应的非安逻辑信号，所述首发停堆信号为最先触发的停堆信号，所述首发安全级通道信号为最先触发的安全级通道信号或组合信号，所述故障树中，停堆信号为顶事件信号，安全级通道信号为中间事件信号，非安全级逻辑信号为底事件信号；

所述第二确定模块，用于根据故障知识库，确定步得到的非安逻辑信号关联的关键事件序列，所述故障知识库包括多项关键事件序列，关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态；

所述交互层，用于所述根据非预期事件对应的关键事件序列，形成溯源图谱和事件报告，推送至关联的账户。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：支持层和数据分析层；

所述支持层，用于获取和存储DCS组态文件；

所述数据分析层，用于从所述支持层的安全级DCS组态文件进行解析，得到触发每一个停堆信号的最小割集，其中，逻辑或门对应的一个信号为最小割集，逻辑与门对应的一组信号为最小割集，基于触发每一个停堆信号的最小割集，构建以停堆信号为顶事件，安全级通道逻辑信号为底事件和以安全级逻辑通道信号的最小割集组合为顶事件，非安全级逻辑信号及关联的故障知识库为底事件的两层故障树。

在一种可能的实现方式中，所述支持层，还用于获取和存储DCS日志文件；

所述数据分析层，还用于分析DCS日志文件的日志格式和规则，按照设备分级、保护功能分级信息对日志条目进行分类和分级，并结合控制逻辑中信号传递关系，分析提取出关键事件序列，定位关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态，构建故障知识库。

在一种可能的实现方式中，所述第二确定模块包括：

确定子模块，用于根据关键事件序列分析溯源时，根据DCS系统封装控制模块的运算规则，确定控制算法中输出变化对输入变化的关联关系，根据该关联关系确定非安逻辑信号关联的关键事件序列。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述方法。

本公开的基于控制逻辑解析的DCS事件溯源系统的有益效果在于：

1.在非预期事件发生后，可以实现事件首发信号的快速识别，进行事件原因追溯分析，包括设备/系统失效、故障及人员操作等可能因素，给出分析结果，为事件分析人员提供技术参考，极大减少人工分析的工作量，提高事件溯源效率和准确性。

2.本方法由DCS组态的控制逻辑解析得到条件规则库，依托电厂历史数据和运行知识经验构建事件知识库，两者结合使得溯源分析结果更有意义，同时以溯源图谱的形式能直接展现从事件突发到造成影响的全过程，便于运维人员事后形成改进措施和经验反馈，针对人因操作失误的事件分析还可用于人员评价，精细化核电厂整体运维管理。由此利用数字化技术实现快速的事件数据收集、查阅、展示，以及事件原因智能追溯，能迅速查明事件初始起因，加快人工干预速度，辅助运维人员分析故障过程，并形成改进措施和经验反馈，提升事件溯源的效率和质量。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源系统的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的故障树的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源系统的示意图。如图1所示，所述系统包括运算层和交互层；

所述运算层包括：获取模块、第一确定模块和第二确定模块；

所述获取模块，用于实时从DCS系统读取并存储停堆信号，安全级通道信号和非安全级逻辑信号；

所述第一确定模块，用于在检测到核电厂发生非预期事件的情况下，从存储的停堆信号中确定首发停堆信号，根据故障树，确定首发停堆信号对应的首发安全级逻辑通道信号最小割集，并确定该最小割集对应的非安逻辑信号，所述首发停堆信号为最先触发的停堆信号，所述首发安全级通道信号为最先触发的安全级通道信号或组合信号，所述故障树中，停堆信号为顶事件信号，安全级通道信号为中间事件信号，非安全级逻辑信号为底事件信号；

所述第二确定模块，用于根据故障知识库，确定步得到的非安逻辑信号关联的关键事件序列，所述故障知识库包括多项关键事件序列，关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态；

所述交互层，用于所述根据非预期事件对应的关键事件序列，形成溯源图谱和事件报告，推送至关联的账户。

在一种可能的实现方式中，如图1所示所述系统还包括：支持层和数据分析层；

所述支持层，用于获取和存储DCS组态文件；

所述数据分析层，用于从所述支持层的安全级DCS组态文件进行解析，解析文件包含的控制组态信息，包括封装控制模块类型、基本的与或非逻辑计算以及变量连接关系等信息，梳理出控制逻辑的信号传递关系。得到触发每一个停堆信号的最小割集，其中，逻辑或门对应的一个信号为最小割集，逻辑与门对应的一组信号为最小割集，基于触发每一个停堆信号的最小割集，由安全级信号到非安全级信号的通道传递，构建如图2所示的，以停堆信号为顶事件，安全级通道逻辑信号为底事件和以安全级逻辑通道信号的最小割集组合为顶事件，非安全级逻辑信号及关联的故障知识库为底事件的两层故障树。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，所述支持层，还用于获取和存储DCS日志文件；

所述数据分析层，还用于分析DCS日志文件的日志格式和规则，按照设备分级、保护功能分级信息对日志条目进行分类和分级，并结合控制逻辑中信号传递关系，分析提取出关键事件序列，定位关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态，构建故障知识库。

在一种可能的实现方式中，所述第二确定模块包括：

确定子模块，用于根据关键事件序列分析溯源时，根据DCS系统封装控制模块的运算规则，确定控制算法中输出变化对输入变化的关联关系，根据该关联关系确定非安逻辑信号关联的关键事件序列。由于根据关键事件序列分析溯源时，信号流的逆向梳理会面临大量的分支，因此根据DCS系统封装控制模块的运算规则确定的关联关系确定非安逻辑信号关联的关键事件序列可以有效提高系统的匹配效率。

图3是根据一示例性实施例示出的一种基于控制逻辑解析的DCS事件溯源方法的流程图。如图3所示，所述方法包括：

步骤10，实时从DCS系统读取并存储停堆信号，安全级通道信号和非安全级逻辑信号；

步骤11，在检测到核电厂发生非预期事件的情况下，从存储的停堆信号中确定首发停堆信号，根据故障树，确定首发停堆信号对应的首发安全级逻辑通道信号最小割集，并确定该最小割集对应的非安逻辑信号，所述首发停堆信号为最先触发的停堆信号，所述首发安全级通道信号为最先触发的安全级通道信号或组合信号，所述故障树中，停堆信号为顶事件信号，安全级通道信号为中间事件信号，非安全级逻辑信号为底事件信号；

步骤12，根据故障知识库，确定步得到的非安逻辑信号关联的关键事件序列，所述故障知识库包括多项关键事件序列，关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态；

步骤13，根据非预期事件对应的关键事件序列，形成溯源图谱和事件报告，推送至关联的账户。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

步骤20，对安全级DCS组态文件进行解析，得到触发每一个停堆信号的最小割集，其中，逻辑或门对应的一个信号为最小割集，逻辑与门对应的一组信号为最小割集，基于触发每一个停堆信号的最小割集，构建以停堆信号为顶事件，安全级通道逻辑信号为底事件和以安全级逻辑通道信号的最小割集组合为顶事件，非安全级逻辑信号及关联的故障知识库为底事件的两层故障树。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

步骤30，分析DCS日志文件的日志格式和规则，按照设备分级、保护功能分级信息对日志条目进行分类和分级，并结合控制逻辑中信号传递关系，分析提取出关键事件序列，定位关键事件的触发位置以及重要设备的实时状态，构建故障知识库。

在一种可能的实现方式中，步骤12还包括：

步骤120，根据关键事件序列分析溯源时，根据DCS系统封装控制模块的运算规则，确定控制算法中输出变化对输入变化的关联关系，根据该关联关系确定非安逻辑信号关联的关键事件序列。

针对上述方法的说明已经在针对上述系统的说明中进行详细阐述，在此不再赘述。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。