基于云架构的风险监测系统设计与关键技术研究

摘要

核安全是核电发展的生命线，风险监测器软件是在概率安全评价技术基础上发展起来的，它可以实时跟踪核电站的配置并根据配置状态快速计算风险水平，可以辅助维修计划优化以避免出现风险值超过阈值，为核电站日常运行和安全管理提供建议。还可优化技术规格说明书，减少不必要停堆以提高核电站经济性。
　　 在充分调研国内外风险监测器软件的发展现状后，发现目前风险监测器软件在架构设计上普遍采用的单机、C/S和B/S架构，存在不方便使用、升级维护困难和多并发计算导致计算资源不足的问题，其在核电站中与其他系统之间的协同不够导致该系统成为孤岛，一定程度上增加了核电站工作人员的工作负担，影响其在核电站中的普遍使用。此外，目前的计算速度，尤其是多用户并发和大规模维修计划风险计算已不能满足风险监测器未来发展的需求。
　　 针对目前风险监测器软件存在的问题，论文以设计一套实时、快速、安全、友好的核电站风险监测系统为目标，结合最先进的web应用技术开展了系统的功能结构、系统架构、数据库以及系统安全性设计工作，然后针对风险监测系统设计与实现过程中的精确快速计算和与用户友好交互两个关键问题进行了详细研究和实现。(1)设计了一套适用于风险监测系统的在线风险计算、维修计划优化以及专业风险分析的计算流程，对用于定性分析和定量计算的割集法与重解法计算方法和处理逻辑进行了深入研究;(2)从充分利用单机计算能力和云平台计算资源的角度上，提出了多核并行计算和分布式云计算相结合的加速算法;(3)在数据库设计方面进行了基于Oracle数据库的设计优化、采用数据库连接池技术、利用二进制唯一标示割集文件并发展了基于树型的多层存储结构，从而提升了数据库的性能，最终可以提高系统的相应速度;(4)对于半对数坐标系方法、“插点法”、Flot绘图包和AJAX技术进行了深入研究，并进行改造应用，加强了系统与用户的交互性，实现了风险曲线图向用户实时直观展现和交互风险情况。利用Flex技术开发的维修计划甘特图可以方便用户动态调整维修计划，从而制定最优维修计划。
　　 论文在前期工作基础上研发了风险监测系统RiskAngel3.0，充分考虑多用户之间以及其与核电站其他系统如故障诊断、运行日志、维修计划管理等系统之间的协同，该系统已通过秦山第三核电厂例题的校核，验证了其正确性。最后介绍系统部分功能在秦山第三核电厂风险管理和优化电厂技术规格书方面的应用。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 论文研究目标及意义

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究意义

1．4 论文主要内容与结构

第2章 基础理论与技术

2．1 概率安全评价

2．1．1 定性分析

2．1．2 定量分析

2．2 实时风险监测

2．2．1 功能结构

2．2．2 风险度量

2．3 Web应用技术

2．3．1 应用程序的结构模式

2．3．2 Web应用技术

2．3．3 Web应用体系结构

2．3．4 Web开发技术

2．4 云计算

2．4．1 云计算技术体系结构

2．4．2 云计算的主要服务形式

2．4．3 云计算的类型

2．4．4 云计算的优势

2．4．5 常用云计算管理软件

2．5 本章小结

第3章 基于云的系统设计

3．1 系统需求

3．1．1 设计目标和原则

3．1．2 需求

3．2 系统设计

3．2．1 系统结构设计

3．2．2 系统架构设计

3．3 数据库设计

3．4 系统安全性设计

3．4．1 统一域验证

3．4．2 用户角色与权限控制

3．5 本章小结

第4章 关键技术研究

4．1 适用于风险监测系统的计算方法

4．1．1 割集法计算流程

4．1．2 重解法计算流程

4．2 基于多核并行及分布式云计算的加速方法

4．2．1 多核并行计算

4．2．2 分布式云计算

4．3 基于数据库与搜索技术的性能提升方法

4．3．1 Oracle数据库设计优化

4．3．2 数据库连接池技术

4．3．3 割集状态文件存储及搜索算法

4．4 系统与用户交互性研究

4．4．1 风险曲线绘制与实时交互研究

4．4．2 维修计划甘特图研究

4．5 本章小结

第5章 系统原型实现及应用

5．1 云平台搭建

5．2 系统的协同实现

5．2．1 系统实现

5．2．2 系统间及与其他系统的协同

5．3 正确性校验

5．4 系统应用

5．4．1 秦山三核

5．4．2 风险的指标化管理

5．4．3 补充和完善电厂技术规格书

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 论文内容总结

6．2 论文贡献(创新)之处

6．3 未来工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果