АЭС и ИИ - взгляд из Китая

МАГАТЭ выпустило документ, посвящённый применению технологий искусственного интеллекта в атомной энергетике. Ознакомиться с ним можно по этой ссылке. В приложении к документу своими соображениями по теме поделилась китайская компания China Nuclear Power Engineering Company (CNPEC). Публикуем сокращённый перевод приложения. В долгосрочной перспективе компания CNPEC рассматривает возможность координации следующих направлений разработки интеллектуальных атомных электростанций:

• применение искусственного интеллекта (ИИ): выбор подходящих интеллектуальных алгоритмов (иногда сочетающих традиционный анализ и интеллектуальные вычисления) для разработки приложений ИИ, которые соответствуют функциональным требованиям пользователей АЭС; • данные: полный анализ существующих на АЭС данных и получение дополнительных эффективных данных для обеспечения разработки и валидации приложений искусственного интеллекта; • платформа: планирование общей разработки платформы с высокой масштабируемостью, возможностью размещения различных интеллектуальных приложений, эффективной интеграцией данных и снижением затрат на развёртывание проекта.

Функциональные задачи интеллектуальных АЭС В ближне- и среднесрочной перспективе применение технологии искусственного интеллекта может способствовать достижению следующих функциональных целей:

• интеллектуальное управление: снижение нагрузки на оператора и предотвращение человеческих ошибок благодаря мониторингу в режиме реального времени и раннему оповещению о рабочем состоянии установки; снижение нагрузки на персонал по эксплуатации и техническому обслуживанию на месте и повышение эффективности за счёт интеллектуального мониторинга и анализа производительности оборудования; оптимизация цикла выполнения регулярных тестов за счёт точного понимания состояние оборудования; • интеллектуальное обслуживание оборудования: использование таких технологий, как мониторинг состояния оборудования, диагностика неисправностей и прогнозирование оставшегося срока службы, для определения эксплуатационного состояния конструкций, систем и компонентов, принятия решений по техническому обслуживанию на основе состояния, раннего предупреждения о сбоях оборудования и более экономичного использования конструкций, систем и компонентов; • интеллектуальное предотвращение опасностей: улучшение возможностей обнаружения и идентификации опасных факторов на атомных электростанциях и вокруг них и уменьшение зависимости от проверок, которые производятся людьми; • интеллектуальное аварийное реагирование: обеспечение поддержки в принятии решений в случае нарушений нормальной эксплуатации на основе огромного объёма информации (такие ситуации имеют широкий спектр последствий и длительную продолжительность) за короткий промежуток времени.

Системная архитектура интеллектуальных АЭС Для обеспечения работы интеллектуальных приложений предлагается новая надёжная и гибкая системная архитектура для предоставления эксплуатационных данных атомной электростанции. Архитектура не влияет на нормальную работу станции, а данные используются безопасным и эффективным образом. Как показано на рисунке ниже, операторы управляют атомной электростанцией на главном пункте управления, а распределённая система управления выполняет команды. Интеллектуальная система помощи в эксплуатации получает и анализирует данные станции из распределённой системы управления. Аналитические данные передаются операторам через интеллектуальный центр мониторинга и помогают операторам принимать оперативные решения. Интеллектуальная аварийная система получает станционные данные в одном направлении для выполнения функций, связанных с чрезвычайными ситуациями, а интеллектуальный аварийный центр использует аналитические данные для принятия решений. Интеллектуальная система управления операциями, развёрнутая в информационной зоне управления, получает данные из зоны производственного контроля в одном направлении. Такая архитектура системы и способ передачи данных позволяют сократить инвестиции в создание платформы, а затем в эксплуатацию и техническое обслуживание. Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра Платформа для приложений искусственного интеллекта Предлагается интегрированная информационная платформа для приложений искусственного интеллекта, которая станет основной частью инфраструктуры интеллектуальных АЭС. Платформа позволяет обеспечить единый сбор данных и доступ к сервисам, ресурсам для приложений (вычислительная мощность, хранилища, оперативная память и т.д.), защиту сети и другие функции. Платформа обладает оптимизированной архитектурой, которая эффективно направляет производственные данные в широкий спектр приложений. Это также позволяет эффективно внедрять различные приложения искусственного интеллекта и всесторонне улучшать работу станции. Платформа способна дополнительно обрабатывать оперативные и управленческие данные на уровне подразделения, агрегировать их и затем передавать информацию в систему управления на уровне предприятия для оказания помощи в управлении. Приложения с технологиями искусственного интеллекта Компания CNPEC разработала различные приложения с использованием искусственного интеллекта для управления состоянием оборудования и систем, поддержки принятия решений по эксплуатации и техническому обслуживанию и других действий. Следующие приложения были внедрены на коммерческих атомных электростанциях и дали положительные результаты:

• интеллектуальная стройплощадка на базе интернета вещей: это приложение обеспечивает мониторинг и управление земляными работами в режиме реального времени, мониторинг предотвращения столкновений поднимаемого оборудования, интегрированное управление устройствами интернета вещей, мониторинг операций в ограниченном пространстве в режиме реального времени, мониторинг угроз безопасности, мониторинг эффективности строительства и интеллектуальный контроль безопасности; • интеллектуальная система принятия решений (Fuxi intelligent decision making system): эта система используется для пяти сценариев: индивидуальное проектирование атомных энергетических систем, интеллектуальный мониторинг и принятие решений по техническому обслуживанию оборудования, интеллектуальные проверки в главном пункте управления во время работы станции, совместное принятие решений экспертами и интеллектуальное принятие решений при планировании эвакуации при чрезвычайных ситуациях.

Проблемы По-прежнему существуют проблемы, связанные с созданием интеллектуальной атомной электростанции. Некоторым приложениям искусственного интеллекта требуется большой объём оперативных данных для обучения моделей и проверки их результатов, а отсутствие данных или выполнимых симуляций затрудняет создание надежных моделей. Проверка некоторых приложений искусственного интеллекта до их передачи коммунальным службам по-прежнему недостижима. Платформа приложений ИИ должна иметь обновляемую структуру и быть способна адаптироваться к будущим, более совершенным приложениям ИИ. Нормативная база для применения ИИ на атомных электростанциях всё ещё находится в стадии разработки.