一種基于專家知識庫的核應急決策系統的制作方法
【專利摘要】本發明為一種基于專家知識庫的核應急決策系統，公開了核事故模擬系統、核應急決策系統框架，系統包括核事故現場輻射監測、核應急決策和核應急處置的流程；現場輻射監測系統通過輻射監測機器人完成對輻射現場的輻射信息監測；核應急決策系統根據監測信息進行推理和輔助決策，并制定核事故應急處置方案；處置系統通過虛擬仿真控制應急處置機器人實現核應急處置工作的開展。基于專家知識庫的核應急決策系統框架包括人機交互界面、系統推理機、系統解釋器、專家知識庫、綜合數據庫以及專家知識獲取的學習方式；系統根據核事故現場的實時監測信息，通過推理機對得到的數據信息分析處理，輔助核事故處置人員決策并制定核事故應急處置方案；系統可以通過自學習的方式更新專家知識庫。
【專利說明】
_種基于專家知識庫的核應急決策系統
技術領域
[0001]本發明屬于放射性物質應急處理技術領域，具體涉及一種核事故應急決策系統。
【背景技術】
[0002]隨著核能和核技術的開發、利用，放射源在工業、農業、醫療、科研和教育等領域的應用日益廣泛，極大地推動了社會的發展和人民生活水平的提高。然而，放射源在廣泛應用的同時也隱藏著巨大的危機和潛在性危害，突發性核事故的發生不僅會給社會造成了嚴重的經濟損失，更會給人們的健康狀況帶來難以預估的傷害。
[0003]2011年福島核事故震驚世界，日本本國經濟損失嚴重，事故同時造成了嚴重的社會影響。2014年南京銥-192放射源丟失同樣在國內掀起了一陣風波。核事故造成的影響巨大，核輻射會給人體造成嚴重的不良反應甚至誘發癌癥，同時有可能改變基因物質，從而影響到下一代，其對環境的影響更是不可忽視。因此，世界各國都很重視核事故應急處置工作。美國、加拿大、日本等國都有比較完備的核輻射事故應急預案，我國同樣也制定了從國家到地方層面的一系列的應急預案。傳統的核應急決策與處理，通常是在核事故發生后，針對當前事故情況的邀請富有經驗的核應急處置專家研討應急處置方案，在信息溝通和決策效率方面存在較大的局限性，影響了應急決策和應急預案的制定效率，進而影響核事故應急處置進度，甚至放大事故造成的影響程度。
[0004]基于核事故決策和應急處理問題，針對當前系統的局限性，本發明提供了一種基于專家知識庫的核應急決策系統。系統通過自動分析獲取的核事故現場輻射信息，綜合專家知識庫進行推理，評估事故等級并根據事故嚴重程度自動推薦應急決策與處置方案，輔助核事故處理人員完成核事故應急處置工作，提高了信息獲取、傳輸、分析與處理的效率，縮短了核應急處置的進度。
【發明內容】
[0005]當前，針對突發性核事故的應急處置，存在著一些評價、咨詢系統，比如歐共體的COSYMA系統，美國的ARAC系統以及我國的CDMS0ERNA系統等。它們能夠對突發的核事故做出評價分析，對放射源輻射影響做出響應預測并對核事故應急處理提供技術支持。傳統的核事故應急處置系統通常是在核事故發生后，針對本次核事故成立專家研討小組，對事故進行討論、評價、分析，并制定出核事故應急處置方案，然后組織相關人員開展應急處置工作。核事故應急處置的效率不高，機動性不強，在信息溝通和決策效率方面存在較大的限制。針對現有技術中的不足，本發明提供了一種基于專家知識庫的核應急決策系統，面對突發的核事故事件，系統能夠自動獲取核事故現場的輻射信息，能夠在專家人員的介入下自主完成核事故應急決策并提供相應的核事故應急處置方案。提高了信息獲取、傳輸、分析與處理的效率，縮短了核應急處置的進度，從而降低了核事故帶來危害，對核事故的快速有效應急處理具有重要意義。
[0006]為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為: 本發明的核應急決策系統由放射源應急處理領域工程師提供專家知識庫，將核事故分等級處理，針對每個等級的核事故，系統提供相應的應急處置預案與建議；當核事故發生時，核事故處理人員可以登錄系統實現人機交互。系統通過分析核事故處理人員與系統專家機器人交流的信息，對當前核事故形成一定的認識，繼而調用專家知識庫查詢相關的信息，如果庫中存在相應的核事故數據信息，系統則會直接把核應急出處置預案、建議以及當前核事故的詳細情況反饋給處理人員，如果專家知識庫中沒有當前類型的核事故信息，系統則會迅速的組織核事故模擬子系統模擬當前核事故發生環境，系統推理機通過對模擬子系統得到的數據分析處理得出對當前核事故的認識，并通過系統解釋器反饋給處理人員當前核事故的詳細的解釋說明和應急處置方案。之后系統通過知識獲取的方式自主學習，將本次核事故的信息特點存儲在專家知識庫中，實現知識庫的實時更新。
[0007]本發明的基于專家知識庫的核應急決策系統主要由核事故模擬子系統和信息交互子系統構成。核事故模擬子系統主要包含了虛擬機器人、反應堆和放射源庫數據，可以模擬各種核事故發生的環境，并針對該環境下核事故組織相應的應急處理模擬演練，然后把核事故處理的數據傳遞到系統推理機;信息交互子系統則是儲存了大量的專家知識數據，具有強大的信息推理能力和判斷演繹功能，系統通過信息交互子系統實現對核事故情況的分析、判斷，并針對于當前突發核事故推薦應急處置方案。
[0008]本發明設計的核應急決策系統將核事故分為四個等級:
第一個等級是特別重大核事故，是指I類、Π類放射源丟失、被盜、失控造成大范圍嚴重輻射污染，大量核污染泄露到工廠以外，導致3人以上人員急性死亡，造成了巨大的健康和環境影響，需要立即采取措施來挽救各種損失。
[0009]第二個等級是重大核事故，是指I類、Π類放射源丟失、被盜、失控，非常有限但明顯高于正常標準的核物質被散發到工廠外，或者導致3人以下人員急性死亡或者多數人急性重度放射病、局部器官殘疾，需要采取一定措施來挽救損失。
[0010]第三個等級是較大核事故，是指m類放射源丟失、被盜、失控，工廠外部放射劑量在允許的范圍之內，內部核污染影響了工作人員，或者導致10人以下急性重度放射病、局部器官殘疾，需要采取一定的措施減少事故帶來的影響。
[0011]第四個等級是一般輻射事故，是指IV類、V類放射源丟失、被盜、失控，工廠內部可能有核物質污染擴散，或者由于操作嚴重違反安全規則而導致直接過量輻射了員工。這一級別對外部沒有任何影響，但是對于內部的事故處理也要及時有效到位。
[0012]本發明的核應急決策系統功能的實現分為3個階段:
第一個階段是軟件模擬學習階段，通過核事故模擬子系統模擬核事故的發生，然后針對不同級別的核事故，系統會派出相應強度的機器人做核應急處置。子系統中空中機器人負責勘測現場、拍攝檢測。通過空中機器人搭載輻射探測器、攝像頭等儀器，系統控制中心可以清晰地監測核事故現場的具體情況、放射源的具體位置以及核事故現場環境中的放射性元素的劑量等數據信息。同時，空中機器人在核應急處置階段也參與應急處置工作。子系統中陸地機器人在輻射檢測階段同樣搭載輻射探測器、定位系統等儀器協調空中機器人完成核事故現場檢測。同時，在系統控制中心了解核事故現場的具體情況后，模擬派出相應強度的陸地機器人攜帶工具箱進入事故現場進行應急處理，對受損的反應堆、放射源實施覆蓋、修復、隔離等處理。最后，核事故模擬子系統系統將模擬分析的數據信息、放射源的特點以及核事故應急處置方案等通過知識獲取的方式存儲在專家知識庫中。
[0013]第二個階段是系統分析推理階段，核應急決策系統內部有信息交互子系統。子系統中有系統推理機和系統解釋器模塊，具有強大的推理、演繹功能。系統將模擬仿真的數據信息以及自動獲取的核事故現場的輻射信息反饋到系統推理機，推理機以專家知識庫為基礎，對反饋得到的信息進行分析、推斷、處理，最后對當前核事故得出一個定性的認識，并調用專家知識庫中的知識內容對其應急處理制定完整的應急處置方案，并將其推薦給應急處理人員。
[0014]第三個階段是信息交互階段，用戶與核應急決策系統之間信息交流。當核事故發生時，核事故處理人員可以登錄核事故應急決策系統與系統專家智能機器人進行交流，通過核事故處理人員對核事故現場的描述，系統獲取得到事故現場的輻射信息。核應急決策系統對當前核事故形成一定的認識，然后調用專家知識庫查詢相關數據信息，如果庫中存在當前核事故類型的數據資料，則直接整合推薦給處理人員應急處置方案以及對當前核事故特征的解釋說明；如果專家知識庫中沒有當前核事故類型的數據，則迅速的組織核事故模擬子系統模擬當前核事故發生的情況。決策系統通過對核事故進行分析、推理，結合模擬子系統的模擬實驗數據以及專家知識庫中的知識信息，迅速的生成對當前核事故特征的認識反饋給處理人員并推薦可行性應急處置方案，從而高效的完成核應急決策，開展應急處置工作。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發明進一步說明圖1是本發明的專家系統結構圖；
圖2是本發明的模擬系統運行圖；
圖3是本發明的工作流程圖。
[0016]在圖1中，01為核領域專業工程師，02為系統用戶，03為系統人機交互界面，04為專家知識獲取學習方式，05為系統推理機，06為系統翻譯器，07為核領域專家知識庫，08為核應急綜合數據庫。
【具體實施方式】
[0017]本發明是一種基于專家知識庫的核應急決策系統，系統主要由核事故模擬子系統和信息交互子系統構成。核應急決策系統內由核領域專業工程師(01)鍵入了核領域專家知識庫(07)，包含了常見的放射源的分類、特性、危害以及核事故的等級劃分、危害和應急處置預案、建議等。當核事故發生后，系統用戶(02)可以登錄決策系統選擇應急處置方案。每當系統用戶登錄時，系統專家機器人會自動與其進行信息交互(03)，詢問核事故現場的狀況以及檢測到的輻射信息。之后，決策系統將得到的結果傳遞給系統推理機(05)，推理機則是根據專家知識庫中的龐大的數據知識推理判斷，形成對當前核事故的狀況的認識并制定相應的應急處置方案。系統將信息傳遞給綜合數據庫(08)，整個系統流程中的數據都存儲在系統核應急綜合數據庫中。然后，系統將分析得出的結論傳遞到系統解釋器(06)。由系統解釋器對所得出的結論做以詳盡的描述，說明當前核事故的基本情況，特點，危害程度，并推薦提供詳盡的核應急處置方案，通過人機交互界面顯示出來，提供給系統用戶。如果當前突發核事故現象經分析表明知識庫中沒有相關的數據信息時，決策系統迅速的組織核事故模擬子系統進行現場事故模擬，然后將得到的數據傳遞到系統推理機并通過分析處理得到當前核事故的特征信息以及推薦的應急處置方案。最后，系統則是通過知識獲取(04)的方式更新專家知識庫內容，通過專業工程師將該次核事故的特征、數據信息以及相應的應急處置方案等錄入專家知識庫，從而保證決策系統工作的實時、有效性。
[0018]本發明的核應急決策系統的工作流程如下:
核事故模擬子系統通過不斷地進行模擬訓練學習，將系統分析推理得到的數據信息和應急處置方案存儲在專家知識庫中，同時，核領域專家工程師將相關知識信息鍵入專家知識庫，形成專家知識庫體系。當核事故發生時，系統用戶登錄系統交互界面，與系統專家機器人信息交流，系統根據自動獲取到的核事故現場情況以及輻射信息分析推斷當前發生核事故的類型、等級、危害程度，并調用專家知識庫查詢數據信息，如果專家知識庫中存在相應的核事故類型的數據信息，系統則會直接把對應的核事故應急處置方案以及對當前核事故的特點、特性、危害、注意事項等詳細的描述反饋給系統用戶；如果專家知識庫中沒有當前類型的核事故數據信息，決策系統則會迅速的組織核事故模擬子系統模擬當前核事故發生環境，然后將模擬實驗的數據信息傳遞到系統推理機，系統推理機通過對模擬子系統得到的數據分析處理，結合專家知識庫中的知識數據綜合從而對當前核事故形成定性的認識，并通過系統解釋器返回給系統用戶當前核事故的詳細的解釋說明以及推薦的核事故應急處置方案。之后，系統通過知識獲取的方式學習，將本次核事故的數據信息信息儲存在專家知識庫中。核事故應急處理人員根據核事故應急決策系統推薦的核應急處置方案展開核應急處置工作，高效的完成了核應急決策，推動應急處置工作的展開。從而在降低了突發核事故帶來的危害影響。
【主權項】
1.核事故模擬子系統，其特征在于:所述系統能夠通過模擬訓練學習對核事故現場進行模擬分析，其能夠在虛擬環境下模擬完成輻射監測、核應急決策、應急處置整個流程;所述的核事故模擬子系統，其特征在于:所述子系統能夠通過計算機系統模擬輻射監測機器人完成核事故現場輻射信息監測，模擬應急處置機器人實現對核事故的應急處置;所述的核事故模擬子系統，其特征在于:所述子系統能夠模擬核事故應急決策的流程，制定并推薦核事故應急處置方案。2.基于專家知識庫的應急決策系統框架，包括了人機交互界面，系統推理機，系統解釋器，專家知識庫，綜合數據庫以及專家知識獲取的學習方式;所述的基于專家知識庫的核應急決策系統框架，其特征在于:所述系統的人機交互界面能夠通過與系統用戶實現交互，從而自動獲取核事故現場的情況以及輻射信息;所述的基于專家知識庫的核應急決策系統框架，其特征在于:所述系統能夠對獲取的信息通過系統推理機分析處理，實現對當前核事故的應急決策并制定相應的應急處置方案;所述系統的專家知識庫用于存放放射源應急處理領域相關的專業知識信息;所述系統的綜合數據庫用于存儲應急決策流程中的數據信息；所述的基于專家知識庫的核應急決策系統框架，其特征在于:所述系統能夠通過知識獲取的方式自主學習的方式更新專家知識庫中的知識信息;所述的基于專家知識庫的核應急決策系統框架，其特征在于:所述系統能夠通過自主分析獲得的數據信息，在專家介入的情況下制定并推薦給系統用戶針對當前核事故的應急處置方案。
【文檔編號】G06Q50/26GK105844407SQ201610170658
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】王坤朋, 弓源, 姚娟, 盧怡, 張靜, 張華
【申請人】西南科技大學