“要在确保安全的基础上高效发展核电”，这是刚刚颁布的“十二五”规划的明确要求。这意味着，安全高效地发展核电，是实现未来清洁能源发展目标的重要途径之一。随着我国第三代核电事业的发展，国家确定了“积极推进核电建设”的战略方针，做出了统一技术路线，引进第三代核电技术，建设两个AP1000依托项目，组建“国家核电”，开展大型先进压水堆核电站重大专项研究等一系列加快实现核电自主化发展的战略决策。
目前我国主要采用的是第三代核电技术进行建设，第三代核电和第二代核电最主要的区别在于核安全设备上：第二代核电在发生事故时要靠外部应急电源驱动安全用水泵对反应堆进行冷却，第三代核电在设计上将安全用水储存在高位，这样事故状态下不用水泵靠重力就可以进行堆心冷却了，不需要外部电源接入。
本系统是对整个第三代核电系统设计的首个实验系统搭建，在实验环境搭建和控制中采用虚拟仪器整体系统技术，结合LabVIEW强大的软件整合能力，将上下位机、数据整合、监控显示结合为一体，以确保整体实验的环境要求。

项目现状：
对于大型实验现场环境的监控系统设计，不仅需要工程师具有良好的软件设计能力，而且在需要工程师有相当的电气设计经验，同时对工程师的现场调试能力也提出了很高的要求，尤其是在大型实验的设备调试过程中，任何一个小的问题，都可能会导致现场管道泄露，仪器仪表损坏，更有甚者可能会造成管道爆裂，对人员安全造成危害。在项目实施伊始，系统开发小组就明确分工，让有多年项目经验的工程师负责机械、电气以及软件设计；在整体系统搭建、软件操作性设计上做出了总体的方向把握和最终可靠性、稳定性、使用性的把关；而在实际操作中面临多设备位置设定、走线设计、工作地与安全地、软硬件调试等辛苦的工作，工程师在工作中发挥了踏实肯干的精神，连续一个多月的调试最终使客户满意验收。

实验环境：
大型水力学实验装置的具体作用是为了提高核心技术的研发能力，因此需要开展反应堆整体水力模拟实验、堆内构件流致振动实验、反应堆控制棒驱动线冷态实验，三大水力学实验来验证反应堆工程设计。而要完成上述三大实验，需要建立大型水力学实验装置和整体水力学比例模拟实验装置。其中大型水力学实验装置用于开展部件的水力学特性研究、控制棒驱动线冷态实验研究，是一个分离效应的实验研究装置，由回路系统、数据采集控制系统、电气系统和仪表系统等四个子系统组成。

整体设计：

图2 整体电气系统结构图

如图2所示，测控系统由主控电脑、基于PXI总线的下位机和数据采集模块等组成。其中主控计算机位于控制室，下位机位于实验现场，之间通过高速以太网（远距离光纤传输）进行通信与数据传输。主控计算机可以实时监控下位机运行状态并根据需要发送相应控制指令。下位机通过数据采集卡模块、热电偶模块、模拟输出卡模块、工业I/0卡模块实现对实验所需的温度、电压、水位、流量信号的采集，以及输出模拟和数字控制信号来控制泵、阀门等设备。

硬件采集：
系统通过PXI控制系统，并联式控制采集卡模块、热电偶模块、模拟输出卡模块、工业I/0卡模块，下位机控制系统的模块结构图如图3所示。

图3 数据采集控制系统结构图

本测试系统采用基于PXI总线的测试设备。在主控计算机的控制之下，下位机测控系统执行电信号的采集，同时收发I/O信号并输出模拟控制信号。实现对实验所需的温度、电压、水位、流量信号的采集，并控制泵、阀门等设备。主控电脑接收并显示下位测控系统测试的数据，监控整体实验状态。

电气设计：
机柜内部强电与弱点分路布置，信号线统一采用屏蔽双绞线，每根线直径3mm，每个系统约有100路信号输入，统一使用线槽走线。信号线两端均有线标并连接航空插座一端，航空插座按信号类型进行分类，便于实验人员连接、更换和改造。电源控制部分整合在电控柜中并设计在机柜中下层。测控现场机柜等级为IP54，具有一定的防水防尘能力。

可操作性：
    软件操作要求人性化、便捷化。而现场的设备繁多，连接复杂。通过对设计图的简化与布局调整，设计了类设计图式的监控界面。使得实验人员在现场监控中，对于各个部分功能的控制、实时监控与报警、阀门位置微调变得更加容易。

图5 软件主界面

软件算法：
监控系统测试数据为温度、压力、差压等基本信号，根据GBT 2624.1-2006对管线流体流量计算的规定.

大型水力学实验装置测控系统特点：

运行环境：具有IP54的防尘防水能力，可在高压环境下24小时长期运行。
传输距离：现场和监控室最大距离可达到1公里。
订制测试画面：人性化的界面非常形象的观察信号情况与位置，便于实验人员调试；同时配有数据的曲线检测，信号数据保存与回放分析等功能。
专业算法：在设计之余，对流体理论的数据分析也是一个非常大的挑战。
扩展功能：该系统即使在复杂环境中，也仍然能够完成监控、多类型控制的设计、分析、保存、回放等功能，证明柔性测试技术是非常有竞争力的设计理念并能够应用于同类型乃至更复杂的设计和之中。