CN121144902A - 信号质量位的获取方法和获取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号质量位的获取方法和获取系统，通过获取输入信号，输入信号包括模拟量信号和开关量信号；根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；根据所述各个状态位生成所述信号质量位；根据所述信号质量位生成输出指令。通过对不同工况下信号状态位的高效解析与有效组合，能够精确描述信号的可用性状态和故障情况，生成更为准确和全面的信号质量位，基于信号质量位的状态，可有效判断信号的可靠性，从而输出相应的操作指令，显著提升了系统可靠性，同时也为信号质量位的获取提供了标准化的技术范式。

Description

信号质量位的获取方法和获取系统

技术领域

本公开涉及核电站仪控领域，尤其涉及一种信号质量位的获取方法和获取系统。

背景技术

核电站安全级数字化控制系统承担核反应堆保护、安全专设驱动等关键功能，其信号有效性判断直接影响核安全功能的确定性。质量位作为表征信号有效性的元数据，需要准确、全面地反映现场仪表和仪控系统本身的健康状态，而目前行业内尚未形成统一的质量位标准，不同核电站的数字化控制系统在质量位的定义、传递和处理机制上存在显著差异，因此造成了质量位获取不够完善全面，造成安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中信号质量位的获取不准确且不够全面的缺陷，提供一种信号质量位的获取方法和获取系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本公开的第一方面提供了一种信号质量位的获取方法，所述获取方法包括：

获取输入信号，所述输入信号包括模拟量信号和开关量信号；

根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的各个状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；

根据所述各个状态位生成所述信号质量位；

根据所述信号质量位生成输出指令。

可选地，所述根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位的步骤具体包括：

响应于所述输入信号从现场信号转换为测试信号，所述测试状态位置位；

响应于所述输入信号的当前数据无效，所述无效状态位置位；

响应于所述输入信号的当前数据有效且可用，所述有效状态位置位；

响应于所述测试状态位或所述无效状态位中任一项置位，所述测试或无效状态位置位；

响应于所述输入信号无法接收，所述故障状态位置位；

响应于所述输入信号提示故障信息，且所述有效状态位置位，所述降级状态位置位。

可选地，所述信号质量位包括二进制编码的一个字节，所述字节的每一位分别为所述各个状态位以及两个预留位。

可选地，响应于当前信号质量位失效，将上一次有效的信号质量位对应的信号数据设置为当前信号数据。

可选地，所述输出指令包括驱动执行设备的驱动指令和触发告警装置的告警指令。

本公开的第二方面提供了一种信号质量位的获取系统，所述获取系统包括：

获取模块，用于获取输入信号，所述输入信号包括模拟量信号和开关量信号；

确定模块，用于根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的各个状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；

生成模块，用于根据所述各个状态位生成所述信号质量位；

输出模块，用于根据所述信号质量位生成输出指令。

可选地，所述确定模块具体用于：

在所述输入信号从现场信号转换为测试信号时，将所述测试状态位置位；

在所述输入信号的当前数据无效时，将所述无效状态位置位；

在所述输入信号的当前数据有效且可用时，将所述有效状态位置位；

在所述测试状态位或所述无效状态位中任一项置位时，将所述测试或无效状态位置位；

在所述输入信号无法接收时，将所述故障状态位置位；

在所述输入信号提示故障信息时，且所述有效状态位置位，将所述降级状态位置位。

可选地，所述获取系统的所述信号质量位包括二进制编码的一个字节，所述字节的每一位分别为所述各个状态位以及两个预留位。

可选地，所述获取系统还包括响应模块，用于在当前信号质量位失效时，将上一次有效的信号质量位设置为当前信号质量位。

可选地，所述获取系统的所述输出指令包括驱动执行设备的驱动指令和触发告警装置的告警指令。

本公开的第三方面提供了一种数字化仪控系统，所述数字化仪控系统包括如第二方面所述的信号质量位的获取系统。

本公开的第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并用于在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的信号质量位的获取方法。

本公开的第五方面一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的信号质量位的获取方法。

本公开的第六方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的信号质量位的获取方法。

在符合本领域常识的基础上，上述各可选条件，可任意组合，即得本公开各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：通过获取输入信号，根据预设规则以及输入信号的特性，精准确定信号质量位中的各个状态位，进而生成信号质量位，通过对不同工况下信号状态位的高效解析与有效组合，能够精确描述信号的可用性状态和故障情况，生成更为准确和全面的信号质量位，基于质量位的状态，可有效判断信号的可靠性，从而输出相应的操作指令，显著提升了系统可靠性，同时也为信号质量位的获取提供了标准化的技术范式。

附图说明

图1为本公开实施例1提供的一种信号质量位的获取方法流程图；

图2为本公开实施例2提供的一种信号质量位的获取系统的模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本公开实施例中采用诸如“第一”、“第二”的前缀词，仅仅为了区分不同的描述对象，对被描述对象的位置、顺序、优先级、数量或内容等没有限定作用。本公开实施例中对序数词等用于区分描述对象的前缀词的使用不对所描述对象构成限制，对所描述对象的陈述参见实施例中上下文的描述，不应因为使用这种前缀词而构成多余的限制。此外，在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本公开实施例中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

实施例1

本实施例提供了一种信号质量位的获取方法，如图1所示，所述获取方法包括：

S1、获取输入信号，所述输入信号包括模拟量信号和开关量信号；

在具体实施中，模拟量信号是一种连续变化的信号，能够精确地反映物理量的变化，广泛应用于温度测量、压力测量等场景，而开关量信号是一种只有两种状态的信号，通常表示为“开”和“关”或“1”和“0”，其广泛应用于按钮开关、限位开关、光电开关等应用场景。根据输入信号，可以得到信号数据以及表征信号数据状态的信号质量位。所述信号数据，可以根据不同类型的信号进行对应的预设处理得到。

在一个具体的例子中，NuPAC平台采用系统化的内嵌测试（Built-in-Test，BIT）设计理念，构建了从物理硬件到应用逻辑的全栈式健康状态监测体系，能够实时监测设备的运行状态，基于NuPAC平台，可以有效获取相应的传感器或运行设备的运行输入信号。

S2、根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的各个状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；

在具体实施中，测试状态位表示信号处于测试模式，无效状态位表示信号无效或不可用，有效状态位表示信号有效且可用，测试或无效状态位表示信号可能处于测试模式或无效状态，故障状态位表示信号存在故障或异常，降级状态位表示信号质量降低，但仍可使用，根据预设规则和输入信号的特性，对上述状态位进行评估和设置，以准确反映信号的质量和可靠性。根据预设规则和输入信号的特性，对上述状态位进行评估和设置，以准确反映信号的质量和可靠性。

S3、根据所述各个状态位生成所述信号质量位；

在具体实施中，信号质量位用于标识信号的健康状态、有效性、可靠性以及可能存在的问题。例如，信号质量位可以用来反映当前输入信号是否来自一个正常工作的传感器，或者是用来反映当前传输信号过程中否存在通信故障、传输数据异常等情况，通过综合分析输入信号中的各个状态位，能够有效生成信号质量位，从而全面反映输入信号的质量和可靠性，为后续的操作处理提供重要依据，确保系统能够根据输入信号的实际状态做出准确的决策。

S4、根据所述信号质量位生成输出指令。

在具体实施中，根据信号质量位所反映的当前输入信号的工作状态，生成相应的输出质量，以决定后续操作。例如，当信号质量位表明信号处于正常时，则输出常规操作的正常指令，当信号质量位表明输入信号存在故障信息或无法有效接收时，则触发警报指令，用于告警提示，或是直接关闭后续的相关操作，以进入安全模式。此外，用户可以根据实际需求进行输出指令的动态设置，以在不同信号质量位下执行特定操作，通过灵活的设置信号质量位和输出指令之间的对应关系，以便根据不同场景做出最合适的响应操作。

在一个具体的例子中，对于同一个信号质量位，在不同的场景中，可以设置为输出告警指令，也可以设置为输出关闭指令，也可以同时输出告警指令和关闭指令，可根据具体场景动态设置。

在可选的一种实施方式中，所述根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位的步骤具体包括：

响应于所述输入信号从现场信号转换为测试信号，所述测试状态位置位；

响应于所述输入信号的当前数据无效，所述无效状态位置位；

响应于所述输入信号的当前数据有效且可用，所述有效状态位置位；

响应于所述测试状态位或所述无效状态位中任一项置位，所述测试或无效状态位置位；

响应于所述输入信号无法接收，所述故障状态位置位；

响应于所述输入信号提示故障信息，且所述有效状态位置位，所述降级状态位置位。

在具体实施中，测试状态位用于标识输入信号是否处于测试模式，例如，在现场设备进行维护、校准或测试时，输入信号被切换到测试模式，此时，测试状态位被置位，以告知当前信号处于测试状态，而不是实际运行状态。无效状态位用于标识输入信号是否无效，产生无效信号可能是因为传感器故障、通信错误或数据格式不正确等原因导致，例如，当传感器输出的信号超出了正常范围，或者数据丢失，此时无效状态位会被置位。

有效状态位用于标识输入信号是否有效且可用，当输入信号在正常范围内，且没有检测到任何错误，此时有效状态位置位，例如，当传感器处于正常工作时，输出的数据符号预期范围，此时有效状态位被置位。具体的，对于开关量信号，根据安全逻辑需求预设有效状态位为true或false。模拟量信号，按工艺安全边界选择上限值、下限值或保守设计值，设置有效状态位为true或false。如稳压器压力信号异常时采用设计压力上限值参与保护逻辑计算，确保超压保护功能的有效性。

当该有效状态位失效，即为false时，系统自动调用上一次有效状态位的信号数据作为替代的数据。

测试或无效状态位用于标识输入信号是否处于测试或无效状态，当测试状态位或无效状态位中任一项处于置位状态，测试或无效状态位就会被置位。故障状态位用于标识输入信号是否存在故障，当输入信号无法接收时，故障状态位置位，例如，当传感器损坏或通信线路中断，导致输入信号完全丢失，故障状态位就会被置位。降级状态位用于标识输入信号存在某些轻微故障信息，但仍然处于可用状态，例如，传感器虽然检测到某些异常，但仍然能够输出有效数据，此时降级状态位会被置位，以提醒注意信号的可靠性可能正处于降低状态。通过上述各个信号状态位，能够全面评估输入信号的质量和可靠性，并且由于每个状态位都对应一个特定的信号状态，因此，可以根据信号质量位中各个状态位的置位情况做出相应的决策。

在可选的一种实施方式中，所述信号质量位包括二进制编码的一个字节，所述字节的每一位分别为所述各个状态位以及两个预留位。

在具体实施中，一个字节包含8个二进制位，每一位可以是布尔量true或false，用一个字节的二进制编码来表示6个状态位以及两个预留位。具体地，可以是位号0为测试状态位，位号1为无效状态位，位号2为有效状态位，位号3为测试或无效状态位，位号4为故障状态位，位号5为降级状态位，位号6为预留位1，位号7为预留位2。当然本领域技术人员也可以根据需要自行设定各个位的顺序，通过一个字节的8个二进制编码来表示信号质量位，能够以高效的方式存储和传输信号的各个状态位的信息，由于每一个状态位都有其明确的定义，因此，能够根据信号质量位快速判断出当前输入信号的质量和可靠性。其中，两个预留位用于后续的状态位扩展，在引入新的状态位时，可以使用这两个预留位，而无需改变整个信号质量位的结构，为信号质量位的生成提供了灵活性。

在可选的一种实施方式中，所述获取方法还包括：响应于当前信号质量位失效，将上一次有效的信号质量位对应的信号数据设置为当前信号数据。具体的，有效状态位为false时，即为当前信号质量位为失效。

在具体实施中，当信号质量位失效时，系统仍然需要兼顾功能安全性和运行连续性，因此，在信号质量位失效时，通过调用上一次有效的信号质量位作为替代参数，能够确保在信号质量位失效期间，人机界面参数的可观察性得以维持，确保操作人员能够继续监控系统状态，同时，确保了在信号质量位失效时，系统仍然能够安全地处理信号，维持基本功能和可观察性，确保安全关键功能的可靠性和有效性。

在可选的一种实施方式中，所述输出指令包括驱动执行设备的驱动指令和触发告警装置的告警指令。

在具体实施中，驱动指令用于驱动执行设备（如电机、阀门、泵等）执行特定的操作，而告警指令用于触发告警装置（如警报器、指示灯、显示屏等），以提醒操作人员注意当前设备的运行状态或潜在问题。

在一个具体的例子中，基于温度传感器获取到信号质量位，其中，信号质量位中的位号2，即有效状态位是布尔量true，表示当前输入信号有效且可用，信号质量位中的位号4也是布尔量true，表明当前输入信号提示出现故障信息，即表明当前无法接收到温度传感器的检测信号，此时输出告警指令触发告警装置发出声音警报，从而提示操作员温度传感器出现故障。

实施例2

与前述实施例1中的信号质量位的获取方法实施例相对应，本公开还提供了信号质量位的获取系统的实施例，如图2所示，所述获取系统包括：

获取模块101，用于获取输入信号，所述输入信号包括模拟量信号和开关量信号；

确定模块102，用于根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的各个状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；

生成模块103，用于根据所述各个状态位生成所述信号质量位；

输出模块104，用于根据所述信号质量位生成输出指令。

在可选的一种实施方式中，所述确定模块具体用于：

在所述输入信号从现场信号转换为测试信号时，将所述测试状态位置位；

在所述输入信号的当前数据无效时，将所述无效状态位置位；

在所述输入信号的当前数据有效且可用时，将所述有效状态位置位；

在所述测试状态位或所述无效状态位中任一项置位时，将所述测试或无效状态位置位；

在所述输入信号无法接收时，将所述故障状态位置位；

在所述输入信号提示故障信息时，且所述有效状态位置位，将所述降级状态位置位。

在可选的一种实施方式中，所述获取系统的所述信号质量位包括二进制编码的一个字节，所述字节的每一位分别为所述各个状态位以及两个预留位。

在可选的一种实施方式中，所述获取系统还包括响应模块，用于响应于当前信号质量位失效，将上一次有效的信号质量位对应的信号数据设置为当前信号数据。在可选的一种实施方式中，所述获取系统的所述输出指令包括驱动执行设备的驱动指令和触发告警装置的告警指令。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本公开方案的目的。

实施例3

本公开还提供了数字化仪控系统的实施例，所述数字化仪控系统包括如实施例3所述的信号质量位的获取系统。

在具体实施中，通过在数字化仪控系统中集成信号质量位的获取系统，使得该仪控系统能够更有效地评估输入信号的质量，并在信号失效或出现故障时采取适当的容错措施，提高数字化仪控系统的可靠性和安全性。该数字化仪控系统能有效应用到核电站领域以及风电仪控等非核领域。

在一个具体地例子中，核电站安全级数字化控制系统承担反应堆保护、安全专设驱动等关键功能，其信号有效性判断直接影响核安全功能的确定性。通过信号质量位的获取系统能够有效获取到更为全面且准确的信号质量位，信号质量位作为表征信号有效性的元数据，能够准确、全面地反应核电站现场仪表和仪控系统本身的健康状态。

在另一个具体的例子中，在风电发电机组控制系统中通过对风速、风向、发电机转速等参数的实时监测，从而获取到相应的信号质量位，以实现风力发电机的高效运行和安全；在水轮发电机组控制系统中通过对水头、流量、转速等参数的实时监测，从而获取到相应的信号质量位，实现水轮发电机组的高效运行和安全保护。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种信号质量位的获取方法，其特征在于，所述获取方法包括：

获取输入信号，所述输入信号包括模拟量信号和开关量信号；

根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的各个状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；

根据所述各个状态位生成所述信号质量位；

根据所述信号质量位生成输出指令。

2.如权利要求1所述的信号质量位的获取方法，其特征在于，所述根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位的步骤具体包括：

响应于所述输入信号从现场信号转换为测试信号，所述测试状态位置位；

响应于所述输入信号的当前数据无效，所述无效状态位置位；

响应于所述输入信号的当前数据有效且可用，所述有效状态位置位；

响应于所述测试状态位或所述无效状态位中任一项置位，所述测试或无效状态位置位；

响应于所述输入信号无法接收，所述故障状态位置位；

响应于所述输入信号提示故障信息，且所述有效状态位置位，所述降级状态位置位。

3.如权利要求2所述的信号质量位的获取方法，其特征在于，所述信号质量位包括二进制编码的一个字节，所述字节的每一位分别为所述各个状态位以及两个预留位。

4.如权利要求2所述的信号质量位的获取方法，其特征在于，所述获取方法还包括：

响应于当前信号质量位失效，将上一次有效的信号质量位对应的信号数据设置为当前信号数据。

5.如权利要求1-4中任一项所述的信号质量位的获取方法，其特征在于，所述输出指令包括驱动执行设备的驱动指令和触发告警装置的告警指令。

6.一种信号质量位的获取系统，其特征在于，所述获取系统包括：

获取模块，用于获取输入信号，所述输入信号包括模拟量信号和开关量信号；

确定模块，用于根据预设规则和所述输入信号确定所述信号质量位中的各个状态位；所述信号质量位的各个状态位包括测试状态位、无效状态位、有效状态位、测试或无效状态位、故障状态位以及降级状态位；

生成模块，用于根据所述各个状态位生成所述信号质量位；

输出模块，用于根据所述信号质量位生成输出指令。

7.一种数字化仪控系统，其特征在于，所述数字化仪控系统包括如权利要求6所述的信号质量位的获取系统。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并用于在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的信号质量位的获取方法。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的信号质量位的获取方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的信号质量位的获取方法。