一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置和方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710203194.9
(22)申请日 2017.03.30
(71)申请人 中广核（北京）仿真技术有限公司
地址 518000 广东省深圳市福田区上步中
路1001号科技大厦709
申请人 中国广核集团有限公司　
中国广核电力股份有限公司
(72)发明人 张学斌　杨政理　张潇　朱亮　
林克军　卢苇　
(74)专利代理机构 深圳市顺天达专利商标代理
有限公司 44217
代理人 郭伟刚
(51)Int.Cl.
G09B 9/00(2006.01)
(54)发明名称
一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统
仿真装置和方法
(57)摘要
本发明公开了一种基于虚拟操作面板的核
电站火警系统仿真装置和方法。

所述装置包括：
火警探测器仿真模块、
控制器、硬手操面板、虚拟操作面板模块。

本发明提供的装置在用于核电站
火警应急处理培训时，教员可以通过远程设置的
虚拟操作面板模块，来观察模拟的核电站火警系
统的运行情况，而学员则同步通过硬手操面板来
观察，这样可避免教员的遮挡对学员带来的观察
干扰。

虚拟操作面板模块基于3KeyMaster软件开
发而成，具有强制功能，即教员可以通过向虚拟
操作面板发送强制操作指令，强制改变虚拟开关
或者虚拟指示灯的状态，以模拟虚拟开关或者虚
拟指示灯出现故障的情况，并同步到硬手操面板
中，
能有效培训学员发现故障的能力。

权利要求书2页 说明书6页 附图1页CN 108665753 A 2018.10.16
C N 108665753
A
1.一种核电站火警系统仿真装置，其特征在于，包括：
火警探测器仿真模块，用于根据预设的核电站火警系统仿真模型，对核电站各厂房火警探测器运行情况进行模拟，并输出相应的模拟火警信号；
控制器，与火警探测器仿真模块通信连接，用于处理模拟火警信号；
硬手操面板，依据核电站火警系统的实际手操面板设置，与所述控制器有线连接，用于根据接收到的模拟火警信号对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第一火警处理指令；
虚拟操作面板模块，模拟所述硬手操面板设置，与所述控制器远程通信连接，用于根据接收到的模拟火警信号对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第二火警处理指令。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述硬手操面板包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的指示灯；
所述虚拟操作面板模块包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的虚拟开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的虚拟指示灯。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于控制虚拟操作面板模块中的虚拟开关和虚拟指示灯，与硬手操面板中相应的开关和指示灯状态一致。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述虚拟操作面板模块，还用于接收用户的强制操作指令，并根据接收到的强制操作指令强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述虚拟操作面板模块基于3KeyMaster软件开发设置。

6.一种核电站火警系统仿真方法，其特征在于，包括：
根据预设的核电站火警系统仿真模型，对核电站各厂房火警探测器运行情况进行模拟，并输出相应的模拟火警信号；
通过硬手操面板对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第一火警处理指令，所述硬手操面板依据核电站火警系统的实际手操面板设置；
通过远程设置的虚拟操作面板，对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第二火警处理指令，所述虚拟操作面板模拟所述硬手操面板设置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述硬手操面板包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的指示灯；
所述虚拟操作面板包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的虚拟开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的虚拟指示灯。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述虚拟操作面板与所述硬手操面板的状态显示相同。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过虚拟操作面板接收用户的强制操作指令，并根据接收到的强制操作指令强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态。

10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述虚拟操作面板基于3KeyMaster软件开发设置。

一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置和方法
技术领域
[0001]本发明涉及核电站仿真技术领域，特别涉及一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置和方法。

背景技术
[0002]核电站作为一种重要的能源供应设备，在为人们提供大量的能源的同时，也对其自身的安全性有着严格的要求，因此，对核电站工作人员的安全培训十分必要。

[0003]核电站通常都配备有火警系统，核电站工作人员需要十分熟悉对火警的应急处理。

核电站火警系统仿真装置是一种对核电站实际火警系统进行模拟，并用于核电站员工的火警事故演练和火警应急处理培训的装置。

现有核电站火警系统仿真装置在为培训的学员提供火警应急处理的真实操作面板，供学员进行实体培训时，由于教员也需要观察操作面板各指示灯或开关的状态来为学员进行讲解，必须身处在操作面板距离较近处，这样会给学员的观察学习带来一定的干扰，降低了培训效果。

发明内容
[0004]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置和方法。

所述技术方案如下：
[0005]一方面，本发明实施例提供了一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置，包括：
[0006]火警探测器仿真模块，用于根据预设的核电站火警系统仿真模型，对核电站各厂房火警探测器运行情况进行模拟，并输出相应的模拟火警信号；
[0007]控制器，与火警探测器仿真模块通信连接，用于处理模拟火警信号；
[0008]硬手操面板，依据核电站火警系统的实际手操面板设置，与所述控制器有线连接，用于根据接收到的模拟火警信号对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第一火警处理指令；
[0009]虚拟操作面板模块，模拟所述硬手操面板设置，与所述控制器远程通信连接，用于根据接收到的模拟火警信号对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第二火警处理指令。

[0010]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真装置中，所述硬手操面板包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的指示灯；
[0011]所述虚拟操作面板模块包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的虚拟开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的虚拟指示灯。

[0012]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真装置中，所述控制器，还用于控制虚拟操作面板模块中的虚拟开关和虚拟指示灯，与硬手操面板中相应的开关和指示灯状态一致。

[0013]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真装置中，所述虚拟操作面板模块，还用于接收用户的强制操作指令，并根据接收到的强制操作指令强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态。

[0014]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真装置中，所述虚拟操作面板模块基于3KeyMaster软件开发设置。

[0015]另一方面，本发明实施例提供了一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真方法，包括：
[0016]根据预设的核电站火警系统仿真模型，对核电站各厂房火警探测器运行情况进行模拟，并输出相应的模拟火警信号；
[0017]通过硬手操面板对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第一火警处理指令，所述硬手操面板依据核电站火警系统的实际手操面板设置；
[0018]通过远程设置的虚拟操作面板，对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第二火警处理指令，所述虚拟操作面板模拟所述硬手操面板设置。

[0019]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真方法中，所述硬手操面板包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的指示灯；
[0020]所述虚拟操作面板包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的虚拟开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的虚拟指示灯。

[0021]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真方法中，所述虚拟操作面板与所述硬手操面板的状态显示相同。

[0022]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真方法中，所述方法还包括：
[0023]通过虚拟操作面板接收用户的强制操作指令，并根据接收到的强制操作指令强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态。

[0024]在本发明实施例上述的核电站火警系统仿真方法中，所述虚拟操作面板基于3KeyMaster软件开发设置。

[0025]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0026]本发明实施例提供的核电站火警系统仿真装置，在用于核电站火警应急处理培训时，教员可以通过远程设置的虚拟操作面板模块，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，而学员则同步通过硬手操面板，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，这样可避免教员的遮挡对学员带来的观察干扰。

学员可以在模拟的核电站出现火警时，通过对依据核电站火警系统的实际手操面板设置的硬手操面板的操作，来实际体验核电站火警应急处理，达到良好的培训效果。

此外，虚拟操作面板模块基于3KeyMaster软件开发而成，具有强制功能，即教员可以通过向虚拟操作面板发送强制操作指令，强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态，以模拟虚拟开关或者虚拟指示灯出现故障的情况，并同步到硬手操面板中，能有效培训学员发现故障的能力，进一步提升培训效果。

附图说明
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0028]图1是本发明实施例一提供的一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置的结构示意图；
[0029]图2是本发明实施例二提供的一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真方法流程图。

具体实施方式
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0031]实施例一
[0032]本发明实施例提供了一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真装置，适用于对核电站工作人员进行核电站火警应急处理培训，参见图1，该装置可以包括：
[0033]火警探测器仿真模块100，用于根据预设的核电站火警系统仿真模型，对核电站各厂房火警探测器运行情况进行模拟，并输出相应的模拟火警信号。

在本实施例中，火警探测器仿真模块100主要模拟设置在核电站各个厂房中的火警探测器对火警情况的监测，例如：烟雾探测器、温度探测器、人工报警器等。

[0034]控制器200，与火警探测器仿真模块100通信连接(例如：通过以太网通信连接)，用于处理模拟火警信号。

在实际应用中，该控制器200为可编程控制器。

[0035]硬手操面板300，依据核电站火警系统的实际手操面板设置，与控制器200有线连接，用于根据接收到的模拟火警信号对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第一火警处理指令。

在本实施例中，硬手操面板300依据实际的核电站火警系统中的手操面板设置，用于为核电站培训学员提供真实的火警处理操作体验。

其具体可以包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的开关(或者按钮)、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的指示灯。

[0036]需要说明的是，仅依靠硬手操面板300来对学员进行培训难以达到预期效果，因为该硬手操面板300通过硬接线与控制器200连接，不利于远程展示，且教员需要离硬手操面板300较近的距离来观察硬手操面板300，这样对学员观察硬手操面板300带来一定的干扰。

[0037]虚拟操作面板模块400，模拟硬手操面板300设置，与控制器200远程通信连接，用于根据接收到的模拟火警信号对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第二火警处理指令。

在本实施例中，虚拟操作面板模块400模拟硬手操面板300设置，即模拟实际的核电站火警系统中的手操面板设置(例如：通过以太网与控制器200通信连接)，该虚拟操作面板模块400可远程设置，便于学员通过虚拟操作面板，对核电站火警应急处理进行近距离观察，同时也避免了现有技术中由于教员的遮挡对学员带来的观察干扰，增强了培训效果。

其具体可以包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的虚拟开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测
器火警状态的虚拟指示灯。

[0038]在本实施例中，控制器200还会根据第一火警处理指令和第二火警处理指令进行相应的火警应急处理(例如：紧急启停核电站的重要设备，防止核泄漏；启停相应的消防设备，控制火情)，火警探测器仿真模块100会重新输出新的模拟火警信号，以显示应急处理后的火警情况，便于学员对核电站火警培训有更深刻的体会，增强培训效果。

[0039]可选地，虚拟操作面板模块400是基于3KeyMaster软件开发设置而成的，在本实施例中，3KeyMaster是功能强大的仿真开发平台，它提供的画面组态功能可以方便快捷地开发出虚拟操作面板模块400。

虚拟操作面板模块400不仅外观上与实际手操面板(即硬手操面板300)十分相似，而且具有与实际手操面板相似的功能。

[0040]进一步地，控制器200，还用于控制虚拟操作面板模块中的虚拟开关和虚拟指示灯，与硬手操面板中相应的开关和指示灯状态一致。

[0041]在本实施例中，3KeyMaster平台为虚拟操作面板模块400与硬手操面板300提供了同步机制，即任何时刻虚拟操作面板(由虚拟操作面板模块400提供)上的指示灯或手操开关的状态是与硬手操面板300上的对应状态是一致的。

教员可以通过虚拟手操面板即可观察到模拟的核电站火警系统的运行情况，这样既不会对学员观察硬手操面板产生干扰，又不影响教员对核电站火警系统的运行情况的观察。

[0042]可选地，虚拟操作面板模块400，还用于接收用户的强制操作指令，并根据接收到的强制操作指令强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态。

[0043]需要说明的是，硬手操面板由传统的开关、按钮、指示灯等硬件设备组成，难以实现将上述硬件设备的状态改变为与实际状态不一致，以达到模拟上述硬件设备故障的情况。

[0044]在本实施例中，基于3KeyMaster平台开发的虚拟手操面板具有强制功能，即教员通过鼠标在虚拟手操面板上，可以把任意一个或多个指示灯及手操开关的状态，强制为与应有状态不一致的状态。

用这种强制指示灯或手操开关状态的方法，可以模拟指示灯或手操开关故障，实现指示灯或手操开关故障方便快捷地引入与移除，并且可有效培训学员发现故障的能力。

此外，该强制操作十分简单，仅用鼠标即可完成，操作简单易行。

[0045]下面结合图1简述一下该核电站火警系统仿真装置应用于培训的方法：
[0046]教员通过远程设置的虚拟操作面板模块400，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，而学员则同步在硬手操面板300，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，这样就可以避免教员的遮挡对学员带来的观察干扰。

学员可以在模拟的核电站出现火警时，通过操作硬手操面板300，来实际体验核电站火警应急处理，达到良好的培训效果。

此外，基于3KeyMaster软件开发的虚拟操作面板模块400具有强制功能，在接收到教员发送的强制操作指令后，可以按需求强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态，以模拟虚拟开关或者虚拟指示灯出现故障的情况，并同步到硬手操面板300中，能有效培训学员发现故障的能力，进一步提升培训效果。

[0047]本发明实施例提供的核电站火警系统仿真装置，在用于核电站火警应急处理培训时，教员可以通过远程设置的虚拟操作面板模块，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，而学员则同步通过硬手操面板，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，这样可避免教员的遮挡对学员带来的观察干扰。

学员可以在模拟的核电站出现火警时，通过对依据核
电站火警系统的实际手操面板设置的硬手操面板的操作，来实际体验核电站火警应急处理，达到良好的培训效果。

此外，虚拟操作面板模块基于3KeyMaster软件开发而成，具有强制功能，即教员可以通过向虚拟操作面板发送强制操作指令，强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态，以模拟虚拟开关或者虚拟指示灯出现故障的情况，并同步到硬手操面板中，能有效培训学员发现故障的能力，进一步提升培训效果。

[0048]实施例二
[0049]本发明实施例提供了一种基于虚拟操作面板的核电站火警系统仿真方法，由实施例一所述的装置实现，参见图2，该方法可以包括：
[0050]步骤S11，根据预设的核电站火警系统仿真模型，对核电站各厂房火警探测器运行情况进行模拟，并输出相应的模拟火警信号。

[0051]步骤S12，通过硬手操面板对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第一火警处理指令，该硬手操面板依据核电站火警系统的实际手操面板设置。

[0052]在本实施例中，在本实施例中，硬手操面板依据实际的核电站火警系统中的手操面板设置，用于为核电站培训学员提供真实的火警处理操作体验。

具体地，该硬手操面板可以包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的开关(或者按钮)、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的指示灯。

[0053]需要说明的是，仅依靠硬手操面板来对学员进行培训难以达到预期效果，因为该硬手操面板通过硬接线与控制器连接，不利于远程展示，且教员需要离硬手操面板较近的距离来观察硬手操面板，这样对学员观察硬手操面板带来一定的干扰。

[0054]步骤S13，通过远程设置的虚拟操作面板，对模拟的核电站火警情况进行显示监控，并在核电站发生火警时，根据用户的核电站火警应急操作发送相应的第二火警处理指令，该虚拟操作面板模拟所述硬手操面板设置。

[0055]在本实施例中，虚拟操作面板模拟硬手操面板设置，即模拟实际的核电站火警系统中的手操面板设置，相应地，该虚拟操作面板可以包括：多个用于启停相应的消防设备和核电站重要设备的虚拟开关、以及多个用于显示核电站各厂房火警探测器火警状态的虚拟指示灯。

此外，该虚拟操作面板可远程设置(该虚拟操作面板可以通过以太网与控制器通信连接)，便于学员通过虚拟操作面板，对核电站火警应急处理进行近距离观察，同时也避免了现有技术中由于教员的遮挡对学员带来的观察干扰，增强了培训效果。

[0056]在实际应用中，该虚拟操作面板可以基于3KeyMaster软件开发设置，3KeyMaster 是功能强大的仿真开发平台，它提供的画面组态功能可以方便快捷地开发出虚拟操作面板。

开发的虚拟操作面板不仅外观上与实际手操面板(即硬手操面板)十分相似，而且具有与实际手操面板相似的功能。

[0057]进一步地，虚拟操作面板与硬手操面板的状态显示相同。

[0058]在本实施例中，3KeyMaster平台为虚拟操作面板与硬手操面板提供了同步机制，即任何时刻虚拟操作面板上的指示灯或手操开关的状态是与硬手操面板上的对应状态是一致的。

教员可以通过虚拟手操面板即可观察到模拟的核电站火警系统的运行情况，这样既不会对学员观察硬手操面板产生干扰，又不影响教员对核电站火警系统的运行情况的观察。

[0059]步骤S14，通过虚拟操作面板接收用户的强制操作指令，并根据接收到的强制操作指令强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态。

[0060]需要说明的是，硬手操面板由传统的开关、按钮、指示灯等硬件设备组成，难以实现将上述硬件设备的状态改变为与实际状态不一致，以达到模拟上述硬件设备故障的情况。

[0061]在本实施例中，基于3KeyMaster平台开发的虚拟手操面板具有强制功能，即教员通过鼠标在虚拟手操面板上，可以把任意一个或多个指示灯及手操开关的状态，强制为与应有状态不一致的状态。

用这种强制指示灯或手操开关状态的方法，可以模拟指示灯或手操开关故障，实现指示灯或手操开关故障方便快捷地引入与移除，并且可有效培训学员发现故障的能力。

此外，该强制操作十分简单，仅用鼠标即可完成，操作简单易行。

[0062]本发明实施例提供的核电站火警系统仿真方法，在用于核电站火警应急处理培训时，教员可以通过远程设置的虚拟操作面板，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，而学员则同步通过硬手操面板，来观察模拟的核电站火警系统的运行情况，这样可避免教员的遮挡对学员带来的观察干扰。

学员可以在模拟的核电站出现火警时，通过对依据核电站火警系统的实际手操面板设置的硬手操面板的操作，来实际体验核电站火警应急处理，达到良好的培训效果。

此外，虚拟操作面板基于3KeyMaster软件开发而成，具有强制功能，即教员可以通过向虚拟操作面板发送强制操作指令，强制改变虚拟开关或者虚拟指示灯的状态，以模拟虚拟开关或者虚拟指示灯出现故障的情况，并同步到硬手操面板中，能有效培训学员发现故障的能力，进一步提升培训效果。

[0063]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0064]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

[0065]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。