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核電智能化的現(xiàn)在與未來
時間:2024年10月31日 來源:《中國核工業(yè)報》 2024年第42期 點擊量: 分享:

9月17日,在國際原子能機構(IAEA)第68屆大會邊會——“核電運營者論壇:開創(chuàng)人工智能在核電站應用的先驅”上,中核集團旗下中國核電工程有限公司提交的《物聯(lián)網(wǎng)在核電工程智慧工地的創(chuàng)新應用》案例,在各國提交的39項申報項目中脫穎而出,最終成為獲得首屆在運核電廠創(chuàng)新國際網(wǎng)絡(ISOP)創(chuàng)新獎的四項案例之一。這標志著中核集團在核電工程建設領域的創(chuàng)新實踐得到了國際權威機構的高度認可。

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此次獲獎,也是對中核工程近年來堅持推進核電智能化建設的一次充分肯定。核電工程智能化建設的核心目標是構建一個可視化、數(shù)字化、智能化的項目管理平臺,進一步提升核電工程的安全管理、質量管控、進度管理和三維可視化能力。為實現(xiàn)這一目標,中核工程近年來不遺余力地推進各項技術的深度融合,包括AI算法的優(yōu)化、大數(shù)據(jù)分析的精度提升以及三維技術的廣泛應用。經過數(shù)年的實踐,中核工程在智慧設計、智慧工地、智慧運維等領域已經取得了豐碩的成果。目前,中核工程將核電工程智能化建設作為高質量發(fā)展目標,正著眼于突破其中的關鍵技術瓶頸,打造新質生產力,并以此帶動全產業(yè)鏈的技術協(xié)同發(fā)展。

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保持行業(yè)領先地位的關鍵

正如IAEA總干事格羅西在參加IAEA第68屆大會邊會時所強調的那樣,新興的數(shù)字技術、人工智能(AI)技術與核電的有效結合,將使核電發(fā)展更加安全、高效和具有可持續(xù)性。很顯然,誰能抓住這波科技的紅利,誰就能占據(jù)未來智慧核電技術的制高點。

在邊會的圓桌討論中,中核工程北京核工程院的姚文卿博士認為:“智能化技術歸根結底是一項綜合應用技術。而智能化技術,有望成為系統(tǒng)性解決‘大幅提升安全性和經濟性’目標的新質生產力。解決上述問題最直接、最有效的途徑就是利用工業(yè)人工智能、信息技術、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術,提升狀態(tài)感知能力,提供運行和維護決策支持,降低核電人因失誤,提升機組經濟性,推動核電向數(shù)字化、智能化轉型,打造智能核電廠。”

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作為核電工程總承包單位,中核工程上下早已敏銳地意識到這一點。事實上,推進核電工程建設智能化被賦予了更高的戰(zhàn)略定位。它不僅是公司落實數(shù)字化核工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措,更是公司在全球核電工程領域保持行業(yè)領先地位的關鍵。中核工程上下對該領域給予高度重視和全力支持,致力于借此實現(xiàn)核電工程管理的全面升級。

智能核電廠核電將實現(xiàn)三大應用場景:智能設計建造、智能運行維護、智慧經營管理。因此,核電智能化建設必將是一個龐大的系統(tǒng)工程,推進過程必須慎之又慎。中核工程項目管理部副主任闞爍表示:“智能核電廠將采取分步走策略,即充分利用在運電廠數(shù)據(jù)進行智能化技術的開發(fā)與迭代,在后續(xù)新建機組中統(tǒng)籌規(guī)劃智能化技術應用部署;通過不斷地部署、反復迭代完善,提高新技術的可靠性和成熟度?!?/span>

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“可感、可傳、可知、可控”

智慧工地建設成為中核工程推進核電智能化建設的第一個“橋頭堡”。2020年6月,智慧工地建設啟動。中核工程領導親自主抓,成立了專門的智慧工地建設領導小組,從戰(zhàn)略層面到執(zhí)行層面,全方位推動這一重大工程。中核工程從頂層規(guī)劃入手,制定了標準化和規(guī)范化的實施方案。通過整合物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)、5G等前沿技術,力求將智慧工地打造成核電行業(yè)標桿。

智慧工地首期在漳州核電1、2號機組,海南核電3、4號機組,遼寧核電徐大堡3、4號機組項目開始實施。闞爍表示:“漳州核電1、2號機組作為第一塊試驗田,為后續(xù)項目提供了寶貴經驗。通過第一線的經驗反饋,系統(tǒng)不斷走向成熟,一線管理人員對智慧工地從逐漸熟悉到逐漸形成操作習慣。到遼寧核電徐大堡3、4號機組項目時,智慧工地已比較成熟了?!?/span>

在首期漳州1、2號機組等項目成功應用智慧工地后,中核工程繼續(xù)加大投入力度,不僅在技術上不斷創(chuàng)新,更在管理上進行了深度變革。公司通過全面整合新一代施工管理系統(tǒng)與智慧工地管理平臺業(yè)務功能及工程數(shù)據(jù),實現(xiàn)了從“可感”“可傳”“可知”到“可控”的跨越。

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中核工程對安全管理的重視貫穿于智慧工地建設的每一個環(huán)節(jié)。在距離漳州核電建設工地千里之遙的北京,中核工程辦公室的電腦顯示屏上清晰展示著智慧工地系統(tǒng)的界面。系統(tǒng)界面又被劃分為綠色施工、人員管理、質量管理、安全管理等分界面。每個分界面下系統(tǒng)精細地劃分著諸多小項。

比如安全管理的界面中則包含隱患情況、整改情況、高風險情況等項目。中核工程項目管理部的李婧指著屏幕介紹說:“你看這個地方沒有掛綠色密目網(wǎng),這個是一個安全隱患,就被我們現(xiàn)場的AI攝像頭自動抓拍下來了,提醒項目管理人員加強監(jiān)管。我們還在一些施工車輛里安裝了不文明駕駛行為抓拍設備,司機開車時接打電話、抽煙、沒系安全帶的行為,系統(tǒng)都能自動告訴我們了,與過去單純依靠巡檢員現(xiàn)場巡查,廣撒人力的做法相比,AI視頻分析技術大大提高了項目管理的效率?!敝腔酃さ卦诎踩芾矸矫鎸崿F(xiàn)了突破。從宏觀的安全狀態(tài)分析到微觀的監(jiān)測點位管理,公司通過智能化手段,實現(xiàn)了對施工現(xiàn)場的全方位保障。

除安全管理外,質量與進度管理一直是核電工程管理的核心。智慧工地同樣實現(xiàn)了這兩個方面的提升。通過全生命周期的質量數(shù)據(jù)追蹤和實時進度數(shù)據(jù)的采集與反饋,智慧工地將質量與進度管理提升到了一個全新的高度。這種智能化的管控方式,不僅提高了施工效率,還顯著降低了管理成本。比如,傳統(tǒng)的紙質版與PC端線上消點并行的方式存在質量文件的事后補簽和造假風險。為解決這一問題,中核工程將質量計劃線上管理功能延伸至現(xiàn)場,通過“身份、時間和定位”三種管控約束功能防范質量記錄造假,保證消點數(shù)據(jù)的真實性,避免了質量文件的事后補簽和造假。

智慧工地建設不僅為核電項目的精益化管理提供了強大的技術支持,更為中核工程進一步推動核電智能化建設奠定了堅實基礎。未來,智慧工地平臺將普遍使用在中核工程未來的總包項目上,從而在安全、質量和進度方面實現(xiàn)更加優(yōu)質、高效的智能化管控。

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“將是一個新的開始”

核電工程智能化建設作為正在被努力打造的新質生產力,必將帶動全產業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。目前,中核工程已將目光拓展到了智慧工地的上游和下游,即智能設計和智能運維。其目標是以核電廠智能化應用各階段目標為牽引,采用強核心、大協(xié)作模式,開發(fā)智能化技術并應用。目前,中核工程已在7個應用場景開展數(shù)十項針對AI技術應用的研發(fā)與探索。

未來,核電智能化的觸角將延伸到前端。中核工程利用AI設計賦能智能設計建造。計劃打造“華龍通用設計GPT”,為“華龍一號”的各專業(yè)設計、設計管理、數(shù)據(jù)管理、設計成果發(fā)布等應用奠定AI通用模型基礎,并基于型號通用模型,按需加入專項領域的數(shù)據(jù)進行模型微調及強化訓練,形成適用于核電領域的AI模型,為華龍后續(xù)機型全生命周期AI模型的形成奠定基礎。

此外,鑒于核電廠建成投入運營后,其運營和維護成本占整個運行階段總成本的60%~70%。同時,為提升安全性,使得壓水堆的系統(tǒng)配置越來越復雜,經濟性受到影響。值得注意的是,當前預防性維修體系易造成“過度檢”“過度修”,增加機組維修保障費用。而智能化技術,有望成為系統(tǒng)性解決“大幅提升安全性和經濟性”目標的新質生產力。解決上述問題最直接、最有效的途徑就是利用工業(yè)人工智能、信息技術、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術,提升狀態(tài)感知能力,提供運行和維護決策支持,降低核電人因失誤,提升機組經濟性,推動核電向數(shù)字化、智能化轉型,打造智能核電廠。姚文卿介紹說:“智能核電廠的總體目標愿景是實現(xiàn)‘少人監(jiān)控、少人值守的智能運維’。智能核電廠的技術特征體現(xiàn)在泛在感知、智能運維、少人值守、移動運營”。

智能核電廠作為未來發(fā)展趨勢,“華龍一號”后續(xù)機型必需具備相應能力。目前,中核工程已經開發(fā)了“伏羲核電智能決策系統(tǒng)”,可有效支撐核電系統(tǒng)個性化定制設計、裝備制造工藝參數(shù)規(guī)劃、機組運行狀態(tài)監(jiān)控預警、重大設備維修優(yōu)化、核應急決策和雙饋式延伸服務等6個場景的智能決策應用。以機組運行狀態(tài)監(jiān)控這個最直接影響核電安全性和經濟性的關鍵任務為例:在機組運行狀態(tài)監(jiān)控方面,按現(xiàn)行規(guī)程,主控操縱員需每兩小時、人工逐一核查1600余項運行參數(shù),翻閱大量技術文件,并結合現(xiàn)場檢查,辨識潛在運行風險,準確預警難、檢查效率低?!胺恕毕到y(tǒng)可提供機組運行狀態(tài)實時監(jiān)控與預警等功能,可在機組偏離正常運行的早期階段,主動提醒操縱員,預先采取應對措施,減少非計劃停機,有效提高機組可用率。目前,“伏羲”系統(tǒng)已在“華龍一號”首堆工程實現(xiàn)示范應用,相關功能也已納入后續(xù)工程的標準化設計。未來,還將在“華龍”后續(xù)機型、鈉冷快堆、氣冷微堆等先進核能型號推廣應用,助力突破技術創(chuàng)新瓶頸。姚文卿說:“我們將在未來的兩年時間里進一步與業(yè)主加強溝通,繼續(xù)完善各項功能,實現(xiàn)智慧運維的迭代升級。”

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闞爍表示:“隨著核電工程智能化建設的不斷推進和完善,業(yè)主對其認可度也越來越高,并已經將其作為一種必要的管理手段。與以往不同,未來的浙江金七門項目將從項目設計階段就實現(xiàn)智能化,并將智能化一以貫之,直至實現(xiàn)真正的數(shù)字化移交。金七門項目將集近年來核電工程智能化建設成果之大成,是我國核電工程建設一個新的開始?!焙穗姽こ讨悄芑ㄔO的建設和推廣,不僅體現(xiàn)了中核工程對自身管理體系的高要求,更展示了公司在全球核電工程領域不斷提升的價值創(chuàng)造能力。中核工程始終將核電工程智能化建設作為公司未來發(fā)展的重要支柱。公司相信,核電工程智能化建設不僅是核電工程管理的未來,更是全球核電行業(yè)數(shù)字化轉型的關鍵力量。隨著核電工程智能化建設的不斷演進,中核工程將繼續(xù)加大對前沿技術的投入,探索人工智能和大模型技術在核電工程中的深度應用。未來,中核工程將力求在核電建設領域內樹立新的行業(yè)標桿,打造更加智能化、數(shù)字化、全球化的核電工程管理新質生產力,賦能高質量發(fā)展。


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