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GSE電站動(dòng)力實(shí)時(shí)仿真機(jī)

GSE是全球最大的核電站/或電站實(shí)時(shí)仿真訓(xùn)練模擬器的供應(yīng)商，從1971年提供了世界上第一臺(tái)核電站實(shí)時(shí)模擬器開(kāi)始，GSE先后為多個(gè)國(guó)家和地區(qū)提供了多達(dá)140多個(gè)核電站訓(xùn)練模擬器，超過(guò)了其所有競(jìng)爭(zhēng)者提供的仿真機(jī)數(shù)量的總和。

除提供核電站仿真訓(xùn)練模擬器外，GSE還為用戶提供一流的培訓(xùn)和技術(shù)支持以幫助用戶取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

為了保障用戶的投資利益，仿真在過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)都是GSE能源系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)。GSE能源系統(tǒng)致力于在仿真和電力事業(yè)領(lǐng)域?yàn)橛脩籼峁┳钕冗M(jìn)的技術(shù)解決方案。

一、SimExec™——仿真機(jī)執(zhí)行應(yīng)用

SimExec是一套集成化的軟件系統(tǒng)，它支持整套仿真軟件包的開(kāi)發(fā)、實(shí)時(shí)執(zhí)行和調(diào)試。SimExec通過(guò)完善的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、多重軟件級(jí)、保護(hù)與存取訪問(wèn)控制等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件組態(tài)的管理。用戶可以獨(dú)立于正式的培訓(xùn)模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)和測(cè)試自己的仿真模型，當(dāng)這些模型被完全測(cè)試后，這時(shí)可以將它們添加入正式的系統(tǒng)。

在SimExec的監(jiān)控下，所有仿真模塊的數(shù)據(jù)都能夠動(dòng)態(tài)的訪問(wèn)，一旦這些模塊被執(zhí)行程序加載，它們就會(huì)被SimExec交互調(diào)試程序管理。在交互調(diào)試程序的控制下，仿真模塊中的所有變量和常量就可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的訪問(wèn)和修改。

SimExec™優(yōu)點(diǎn)

加載控制

在 SimExec™系統(tǒng)中有兩個(gè)開(kāi)發(fā)層次：ODS (正式發(fā)布系統(tǒng)) 和 UDS (用戶開(kāi)發(fā)系統(tǒng)) 。設(shè)計(jì)兩個(gè)開(kāi)發(fā)層次的目的是幫助軟件開(kāi)發(fā)的控制和備份。對(duì)用戶而言，通常的方法是首先在UDS層次中去生成數(shù)據(jù)點(diǎn)和模塊，這個(gè)層次的開(kāi)發(fā)被認(rèn)為是臨時(shí)的，當(dāng)生成數(shù)據(jù)點(diǎn)和模塊被編譯，連接，測(cè)試后, 如果用戶對(duì)結(jié)果滿意則可以合并到ODS中，這個(gè) ODS 系統(tǒng)成為發(fā)布的最新版本。ODS 和 UDS 加載可以在同樣的操作系統(tǒng)被同時(shí)建立和測(cè)試而彼此互不影響。對(duì)于 UDS/ODS 概念請(qǐng)參照?qǐng)D2所示。

圖 2 ODS/UDS 仿真環(huán)境

數(shù)據(jù)庫(kù)管理

SimExec™ 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)幫助用戶創(chuàng)建、修改和交叉引用數(shù)據(jù)和模塊信息的強(qiáng)大工具. 這個(gè)交叉引用特征不僅限于數(shù)據(jù)庫(kù), 它還適用于抓取初始狀態(tài).

DBM 是數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序，使用它用戶能添加/刪除/修改在數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)點(diǎn)或模塊信息。此外, DBM 還能被用來(lái)從一個(gè)指定初始狀態(tài)創(chuàng)建數(shù)據(jù)點(diǎn)ASCII值文件。當(dāng)一個(gè)新加載生成的時(shí)候，這個(gè)數(shù)據(jù)值文件可用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化。

DBM 同時(shí)也是一個(gè)顯示被定義的數(shù)據(jù)點(diǎn)和被引用的點(diǎn)的強(qiáng)大交叉引用工具。通過(guò) DBM，用戶可以在不同的初始狀態(tài)中顯示特定的數(shù)據(jù)點(diǎn)值，這個(gè)特性幫助用戶去鑒別數(shù)據(jù)點(diǎn)在不同初始狀態(tài)的表現(xiàn)。交叉引用特性也可以應(yīng)用到模塊信息，DBM 能為特定模塊交叉引用所調(diào)用的程序，這對(duì)調(diào)試和保存用戶趨勢(shì)結(jié)果特別有用。

加載調(diào)試

用戶可以通過(guò)強(qiáng)大的交互調(diào)試器(ISD)或圖形趨勢(shì)來(lái)調(diào)試程序。在交互調(diào)試器顯示的信息不限于數(shù)據(jù)點(diǎn)/時(shí)間/錯(cuò)誤等信息，模塊代碼和函數(shù)調(diào)用也可以被顯示。

圖形趨勢(shì)是包含在SimExec里的畫(huà)圖工具，它記錄數(shù)據(jù)與時(shí)間的關(guān)系. 用戶可以定制繪制數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍和間隔. 當(dāng)用于監(jiān)視目的，描繪不同變量的多個(gè)窗口可以顯示在同一屏幕.

二、JDesigner™ 仿真環(huán)境設(shè)計(jì)軟件

JDesigner是‘JAVA應(yīng)用與開(kāi)發(fā)環(huán)境(簡(jiǎn)稱JADE)’中的圖形畫(huà)面開(kāi)發(fā)工具。它提供一個(gè)友好的圖形用戶界面，可生成生動(dòng)逼真的系統(tǒng)流程圖和在屏幕上顯示的虛擬盤臺(tái)(也稱為軟盤臺(tái))。在JDesigner中用戶可以通過(guò)組態(tài)配置將圖形畫(huà)面與用JADE工具(如：JTopmeret、JFlow、JControl、JLogic和JElectric)開(kāi)發(fā)出來(lái)的仿真模型連接起來(lái)。

JDesigner提供一組基本的圖標(biāo)供用戶生成畫(huà)面，同時(shí)也可讓用戶靈活地加入自己開(kāi)發(fā)的圖標(biāo)和模板，以滿足不同的仿真需求。畫(huà)面中的各個(gè)部件都可與相應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)相連，從而可以在實(shí)時(shí)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和測(cè)試。

主要特點(diǎn)：

√JADE中各個(gè)軟件的圖形用戶界面(GUI)都是統(tǒng)一的，配合鼠標(biāo)點(diǎn)擊的操作方式，為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

√圖形用戶界面(GUI)中包括：工具欄 (File, Edit, View, 等), 菜單欄(下拉式菜單選項(xiàng))，同時(shí)還可在畫(huà)圖窗口直接帶出圖標(biāo)的快捷菜單。

√提供基本的圖素，如：?jiǎn)尉€條、圓、多邊形、文字等，供用戶生成圖標(biāo)或圖中靜態(tài)的部分。

√可以給圖形中的某個(gè)部分添加動(dòng)態(tài)屬性以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或動(dòng)畫(huà)效果。動(dòng)態(tài)屬性包括：顏色改變、顯示/消失、畫(huà)面的切換。帶動(dòng)態(tài)屬性的部件還包括軟盤臺(tái)( control panel mimics)上的按鈕、開(kāi)關(guān)、儀表、多筆記錄儀等。

√可以調(diào)用照片、圖象以增強(qiáng)動(dòng)畫(huà)效果。

√應(yīng)用‘層’(layer)的概念可讓同一幅圖在不同的條件下有不同的顯示，可以觀察開(kāi)發(fā)工程師、教練員、操作員的不同操作。

√在畫(huà)面上可以對(duì)圖標(biāo)的缺省的動(dòng)態(tài)屬性進(jìn)行修改。

√提供兩種測(cè)試方式：在線自測(cè)試和連接實(shí)時(shí)環(huán)境，使得畫(huà)面動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試更加方便。

√提供趨勢(shì)圖用于分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

因?yàn)楸拒浖窃贘AVA平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的，所以它可以用于不同的操作系統(tǒng)，如：微軟的Windows系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)和UNIX操作系統(tǒng)等。

三、JTopmeret™ 兩相流建模軟件

JTopmeret™源于GSE公司已在仿真領(lǐng)域成功應(yīng)用多年的兩相流體網(wǎng)絡(luò)軟件，用于建立流體網(wǎng)絡(luò)的熱工水力模型。JTopmeret™是為核電站流體網(wǎng)絡(luò)仿真而設(shè)計(jì)的，但具有非常廣泛的適用性，可用于仿真兩相流體網(wǎng)絡(luò)(如火電廠的蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)等)。JTopmeret™也可用于單相流的仿真(如壓氣站、工廠安全及其他輔助系統(tǒng))。

JTopmeret™基于質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒等基本原理，使用自帶的模塊(如：壓力節(jié)點(diǎn)、流體管路、熱交換器、汽輪機(jī)等)來(lái)搭建仿真模型。通過(guò)矩陣同時(shí)求解質(zhì)量、動(dòng)量和狀態(tài)方程，JTopmeret™可快速、穩(wěn)定地算出壓力和流量。在JTopmeret™中，氣體和液體的能量平衡是分開(kāi)計(jì)算的，同時(shí)考慮了氣液之間的熱量和質(zhì)量的交換，沒(méi)有任何熱平衡的假設(shè)。因此，JTopmeret™能在工廠的各種工藝條件下精確地仿真系統(tǒng)的熱力學(xué)相應(yīng)。

作為JADE的一個(gè)組成部分，JTopmeret ™擁有與其他工具相同的用戶界面，提供真正的平臺(tái)無(wú)關(guān)性。

功能

JTopmeret™為核電站、火電廠、聯(lián)合循環(huán)裝置、氣壓機(jī)等提供真正的高精度仿真，因此能對(duì)操作員進(jìn)行逼真的培訓(xùn)和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效的工程驗(yàn)證。

JTopmeret™具有更強(qiáng)大的建模能力：

√應(yīng)用兩相流(氣、液)、多組分(N2, O2, H2, CO2, SO2, NOx, 等)、非熱平衡的模型

√氣液兩相都做質(zhì)量、動(dòng)量、能量平衡的計(jì)算

√針對(duì)各種傳熱方式 (如：自然對(duì)流、強(qiáng)制對(duì)流、泡核沸騰、冷凝)的傳熱關(guān)系函數(shù)

√支持實(shí)時(shí)的層流/湍流的轉(zhuǎn)換

√針對(duì)氣/液的內(nèi)在的臨界流計(jì)算可提供高精度的過(guò)渡過(guò)程前后的狀態(tài)

√單獨(dú)針對(duì)固體(包括：金屬/混凝土墻、熱交換器的管層、汽輪機(jī)的金屬等)的溫度模型

√可跟蹤多至9種組分的放射性(包括衰變鏈)

四、JFlow™ 流體網(wǎng)絡(luò)建模軟件

為了滿足電廠仿真系統(tǒng)對(duì)高精度的、易于使用的圖形化建模工具日益增長(zhǎng)的需求，GSE公司開(kāi)發(fā)了JFlow™ 圖形化流體網(wǎng)絡(luò)仿真軟件。在JFlow™中所使用的流體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)已在全世界多個(gè)核電和火電仿真機(jī)上得到驗(yàn)證。作為GSE公司的JADE平臺(tái)的一部分，JFlow™使用我們相同的用戶界面，同時(shí)提供了真正的平臺(tái)無(wú)關(guān)性。

JFlow™流體網(wǎng)絡(luò)可用來(lái)仿真空氣系統(tǒng)、廢氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)和水系統(tǒng)等。在JFlow™中考慮了流體系統(tǒng)中的質(zhì)量、能量和動(dòng)量受恒關(guān)系，并集成了兩相流組件模型。不管是對(duì)于火電廠的鍋爐/汽輪機(jī)和聯(lián)合循環(huán)工藝，還是對(duì)于核電廠的平衡系統(tǒng)，它都具有優(yōu)異的適用性。

優(yōu)點(diǎn)

JFlow™提供流體網(wǎng)絡(luò)的高精準(zhǔn)度仿真。它支持真實(shí)的操作員培訓(xùn)和高效的工程評(píng)估。JFlow™的主要的特點(diǎn)和好處包括：

簡(jiǎn)化了模型開(kāi)發(fā)

1）使用預(yù)先定義號(hào)的圖標(biāo)來(lái)生成流量/壓力網(wǎng)絡(luò)圖

2）通過(guò)圖形界面輸入工廠的原始數(shù)據(jù)

3）自動(dòng)生成數(shù)據(jù)庫(kù)

4）自動(dòng)計(jì)算管路的流導(dǎo)系數(shù)和泵的特性參數(shù)

5）自動(dòng)生成模型的源代碼，該源代碼可自動(dòng)編譯和執(zhí)行

更有效地測(cè)試仿真模型

1) 在線測(cè)試和調(diào)試

2) 測(cè)試結(jié)果可以動(dòng)態(tài)地在網(wǎng)絡(luò)模型圖上顯示，還可顯示參數(shù)的趨勢(shì)圖

擴(kuò)展了模型的可用性

1）JADE統(tǒng)一的用戶圖形界面讓模型圖可以在教練員、學(xué)員或工程師的JStation上看到

2）可以集成鍋爐和汽輪機(jī)等模型

3）可以在Microsoft、Linux和UNIX等操作系統(tǒng)之間進(jìn)行移植

五、JControl™ 控制邏輯建模軟件

在實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中，邏輯和控制系統(tǒng)的建模和測(cè)試是一個(gè)相當(dāng)費(fèi)時(shí)的工作。GSE公司針對(duì)工廠控制系統(tǒng)的建模開(kāi)發(fā)出了一套強(qiáng)有力的圖形化控制邏輯建模軟件JControl™。在JControl™中包含了一個(gè)豐富的模塊庫(kù)，有邏輯運(yùn)算的(如：‘與門’、‘或門’)，也有模擬量的(如：‘加法’、‘乘法’、‘信號(hào)選擇’)，還有控制算法的(如：‘PID控制器’)。

JControl™最大限度地減輕了建模工程師的工作量，加快了建模的完成速度，同時(shí)保證了實(shí)時(shí)仿真的質(zhì)量和模型文檔的一致性。作為GSE公司的JADE平臺(tái)的一部分，JControl™使用我們統(tǒng)一的用戶界面，同時(shí)提供了真正的平臺(tái)無(wú)關(guān)軟件工具的可移植性。

GSE公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了大量的模塊和子程序，用于仿真主流控制系統(tǒng)廠商的各種常用算法。若某些廠商的某些特殊的‘功能塊’不在其中，則用戶可通過(guò)編寫(xiě)自己的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)之;如果需要，用戶還可以很容易地把它作為自定義的模塊加入到JControl™的庫(kù)中去。為了方便使用JControl™生成的源代碼是標(biāo)準(zhǔn)的FORTRAN代碼。

優(yōu)點(diǎn)

使用JControl™可以對(duì)工廠的控制系統(tǒng)進(jìn)行精密的仿真模型開(kāi)發(fā)和工程評(píng)估。

JControl™可以：

√生成高質(zhì)量的實(shí)時(shí)仿真軟件

√減少了仿真工程師的工作量

√靈活地創(chuàng)建用戶自己的模塊庫(kù)，放入用戶自己開(kāi)發(fā)的模塊和模板

√提高建模速度

√JADE統(tǒng)一的用戶圖形界面讓模型圖可以在教練員、學(xué)員或工程師的JStation上看到

√在Microsoft、Linux和UNIX等操作系統(tǒng)之間進(jìn)行移植

六、JLogic™ 邏輯圖建模軟件

在當(dāng)今世界，能源需求的不斷上漲導(dǎo)致了發(fā)電廠對(duì)可靠性和安全操作的要求越來(lái)越高，因此電廠仿真也變得比以往任何時(shí)候都更為重要。

每一個(gè)電廠的工藝流程都包含有眾多的設(shè)備。其中的大多數(shù)設(shè)備都有自己的繼電邏輯控制來(lái)確保設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)這些邏輯進(jìn)行仿真也許看起來(lái)很容易，但有一個(gè)問(wèn)題避免不了：那就是這些邏輯圖太多了，你幾乎不可能了解每一個(gè)邏輯圖是怎樣建模的。

針對(duì)工廠邏輯系統(tǒng)建模，GSE 公司專門開(kāi)發(fā)了一個(gè)圖形化仿真軟件工具——JLogic™。作為GSE公司的JADE平臺(tái)的一部分，JLogic™使用我們相同的用戶界面，同時(shí)提供了真正的平臺(tái)無(wú)關(guān)軟件工具所具有的可移植性。

優(yōu)點(diǎn)

每一個(gè)仿真模型多少都會(huì)帶有它的建模工程師的個(gè)性色彩，有了JLogic™后就可以避免這個(gè)問(wèn)題。在JLogic™中，每一個(gè)建模工程師都會(huì)按照工廠的控制邏輯圖一模一樣地來(lái)搭建仿真模型。

JLogic™支持培訓(xùn)模型的嚴(yán)格的工程開(kāi)發(fā)，也可用于工廠邏輯系統(tǒng)的工程評(píng)估。

JLogic™可以：

√通過(guò)顏色的改變來(lái)顯示動(dòng)態(tài)的邏輯狀態(tài)。

√讓用戶創(chuàng)建新的模塊和模板，并把它們放到自己的用戶模塊庫(kù)中。

√最大限度地減輕建模工程師的工作量，同時(shí)加快建模的完成速度。

√通過(guò)JADE統(tǒng)一的用戶圖形界面，在任何教練員站、學(xué)員站或工程師站的JStation上查看系統(tǒng)模型圖。

√在Microsoft、Linux和UNIX等操作系統(tǒng)之間進(jìn)行移植。

七、JElectric™ 電網(wǎng)建模軟件

對(duì)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行高保真、實(shí)時(shí)仿真的需求正在日益增長(zhǎng)，這也促進(jìn)了發(fā)電和配電模型改進(jìn)。不管是為電網(wǎng)供電還是給廠內(nèi)工業(yè)車間提供生產(chǎn)電力，今天不斷變化的電力市場(chǎng)格外強(qiáng)調(diào)操作員理解什么地方什么時(shí)候需要多少電，并根據(jù)需求準(zhǔn)確地發(fā)電。

JElectric™是GSE公司的發(fā)電和配電建模軟件，為電廠復(fù)雜的交流和直流系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的仿真，可滿足核電廠、火電廠和其它工業(yè)用戶的需求。作為GSE公司的JADE平臺(tái)的一部分，JElectric™使用我們統(tǒng)一的用戶界面，同時(shí)提供了真正的平臺(tái)無(wú)關(guān)軟件工具的可移植性。

優(yōu)點(diǎn)

JElectric™ 通過(guò)如下方式支持對(duì)操作員的嚴(yán)格有用的培訓(xùn)和對(duì)車間發(fā)電配電系統(tǒng)的工程評(píng)估：

√提高了模型精準(zhǔn)度——確保穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)的精度

√圖形化、鼠標(biāo)拖放式用戶界面——簡(jiǎn)化模型的開(kāi)發(fā)

√易于長(zhǎng)期維護(hù)——保持仿真模型與當(dāng)前的工廠設(shè)計(jì)一致

作為電廠實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，GSE公司致力于向我們的用戶提供方便易用的技術(shù)，以期用最逼真的仿真系統(tǒng)來(lái)訓(xùn)練核電廠、火電廠及其他工廠的操作員。

在JADE平臺(tái)中，JElectric™用于開(kāi)發(fā)高精準(zhǔn)度的工廠發(fā)電及輸配電系統(tǒng)的仿真模型。有了JElectric™，再加上工廠其它工藝過(guò)程(如：一回路系統(tǒng)、鍋爐、汽輪機(jī)、主蒸汽系統(tǒng)、BOP等)的高精度仿真模型，學(xué)員或工程師就能了解工廠中的電力系統(tǒng)與熱工水力系統(tǒng)之間的真正的相互作用和相互關(guān)系。

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