Информационно-измерительная система мониторинга температурного режима гидротехнических сооружений АЭС

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 – Компьютерные системы и компоненты. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков 2016. Диссертация посвящена разработке информационно-измерительной системы (ИИС) мониторинга гидротермических параметров АЭС для решения научно-практической задачи оптимизации функционирования энергосистемы путем компьютерной обработки данных о состоянии ГТС с учетом метеорологических факторов и объективного прогноза температурного режима циркуляционной воды. Разработана ИИС гидрометеорологических параметров АЭС с усовершенствованной системой измерения, передачи, сбора, архивирования и анализа параметров, влияющих на температурный режим циркуляционной воды в ГТС АЭС. Предложенная структура для распределенной ИИС, которая разработана в соответствии с техническим регламентом безопасной эксплуатации энергоблоков АЭС, позволяет проводить качественный мониторинг гидротермических процессов в системе оборотного водоснабжения АЭС, что допускает использование полученной информации для принятия обоснованных, взвешенных решений при корректировках суточного диспетчерского графика нагрузок АЭС во время сезонных ограничений. Разработаны принципы формирования единой базы данных метеорологической и гидротермической информации в ГТС, которая позволяет не только выполнять системную обработку данных, но и использовать информацию для достоверного прогнозирования гидротермического режима циркуляционной воды, участвующей в системе оборотного водоснабжения АЭС. Впервые предложена методика создания энергоэффективной структуры беспроводной сенсорной сети (БСС), позволяющей дистанционно измерять физические величины, распределенные на больших расстояниях. Использование предложенной БСС обусловлено следующими преимуществами для водных объектов АЭС, участвующих в системе охлаждения воды: отсутствием необходимости в прокладке кабелей для электропитания и передачи данных; низкой стоимость монтажа, пуска-наладки и технического обслуживания системы; минимальными ограничениями по размещению беспроводных устройств; возможностью внедрения и модификации сети на эксплуатируемом объекте без вмешательства в процесс функционирования; надежность и отказоустойчивость всей системы в целом при нарушении отдельных соединений между узлами. Получил развитие метод передачи гидрометеорологических параметров в ИИС на АЭС путем использования вероятностного шифрования информации в каналах связи, что позволило повысить степень защиты измерительной информации от несанкционированного доступа, а также увеличить помехоустойчивость. Применение вероятностной формы представления информации, позволяет воспользоваться следующими преимуществами: малый аппаратный объем; возможность функционирования в масштабе реального времени; повышенная помехозащищенность; существенно увеличена сложность проведения атак на основе статистических закономерностей функций шифрования; возможность внести дополнительный параметр безопасности, управляя законом распределения случайных чисел, для формирования вероятностного отображения, позволяет увеличить время жизни ключа. Разработаны программно-аппаратные средства для ИИС гидротермических параметров ГТС АЭС в режиме реального времени на основе Web-технологий. Программный комплекс позволяет сократить сроки получения, обработки и анализа гидрометеорологических данных, повысить достоверность и качество получаемых результатов, а также обеспечить сохранность информации. Разработанная программа прошла регистрацию в Государственном департаменте интеллектуальной собственности Украины.Thesis for scientific degree candidate of technical sciences in the specialty 05.13.05 – computer systems and components. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov 2016. Dissertation is devoted to solving scientific and applied problems that concern the optimization of the NPP power system functioning. It is achieved by increasing monitoring accuracy of hydrothermal parameters at the hydrotechnical facilities taking into account hydrometeorological factors and the objective prediction of the circulating water temperature by means of the developed information-measurement system. The information-measurement system of the NPP hydrometeorological parameters was developed, with enhanced system of measurement, transfer, collection, backup, and analysis of parameters affecting the circulating water temperature at the NPP hydrotechnical facilities. Techniques to create energy-efficient structure of the wireless sensor networks were suggested, providing the remote measurement of the physical values extended over a large area of the NPP. The method of transferring hydrometeorological parameters within the information-measurement system was furthered, the probabilistic data encryption being used in the communication channels. It resulted in raising the security level of the measurement data against the unauthorized access and increasing the interference immunity.