2025年11月13日，中国建筑科学研究院有限公司建筑设计院研究员张兴斌在深圳核博会核电数字·生态·科技论坛，先进设计建造技术 助力核工程高质量发展专题环节发表《智能核电理论架构与实施》主旨报告。
报告围绕智能化核电的结构安全管理展开，提出通过监测、数字化、实时计算、实时评估和预测来认知系统状态、评价当前性能并预判未来寿命。张兴斌结合防城港核电、桥梁等实际案例，强调嵌入式在线计算和数据共享对核电及工业建筑智能化具有重要价值。
关键点
1. 嘉宾背景介绍（00:00）
主持人介绍张兴斌来自中国建筑科学研究院有限公司建筑设计院，是住建部科技委抗震专家委员会委员，长期从事核电工程复杂工程计算分析等研究和服务。
2. 报告主题与核电经历（01:03）
张兴斌表示自己自1995年毕业起基本全程参与国内核电发展，本次汇报聚焦正在开展的智能化核电相关工作，并将其理解为一套理论框架。
3. 智能化是相对概念（02:05）
报告指出，智能化不能简单等同于传感器或光纤等设备本身，而应包含检测、计算、判断等环节；智能化核电的核心是对系统状态和性能形成有效认知。
4. 智能化核电的基本任务（03:21）
针对核电安全相关结构，智能化的任务包括认知各系统当前状态、评价现有基本性能、预测未来性能，并进一步预判寿命和抗力变化。
5. 智能化框架的主要模块（04:06）
报告提出智能化核电首先需要监测系统，其次需要实时计算系统和实时评价系统；在安全壳等结构中，混凝土强度、钢筋强度、预应力、弹性模量等参数是重要评价对象。
6. 监测参数分为输入与响应（06:51）
实时监测可分为荷载等输入参数和应变、受力、沉降、倾斜等响应参数。报告认为响应类参数更直接反映结构变化特征，对后期评价和寿命判断更重要。
7. 数字化与实时计算能力（08:30）
为实现实时计算，需要建立可用于有限元计算的数字化模型，并配套实时计算模块。报告称其团队开发了嵌入式有限元在线计算方法，安全壳模型约二十五万个单元可在数秒内完成计算。
8. 模式识别与模型校核思路（09:17）
实时计算需要将计算响应与监测响应进行比对；若二者吻合，则认为计算结果可信，若存在差异，则需甄别数据并调整约束条件、荷载条件和物理参数等。
9. 未来状态与寿命预测（12:17）
报告强调结构管理不仅要掌握当前状态，还要预测未来状态，例如核电站设计寿命、剩余寿命以及是否可以继续运行。预测需要结合检测、评价、功能要求和必要的性能提升措施。
10. 完整智能化架构（17:38）
报告将架构概括为监测系统、数字化系统、实时计算系统、实施评估系统和预测系统，并展示了正在运行的软件模块，包含设计寿命和寿命预测等内容。
11. 实际案例展示（20:48）
报告通过桥梁和核电项目案例说明，监测、计算、分析和预测模块可以联动运行。桥梁案例来自云阳相关高速项目，核电案例展示了实时监测、实时分析和性能预测的现场运行状态。
12. 总结与应用展望（26:29）
张兴斌总结称，智能化架构核心仍是四个主要模块及数据共享，并认为嵌入式、单一化、在线式的专业计算算法在故障诊断、核电、工业建筑和设备系统中具有应用潜力。
时间线
00:00 - 会议主持人介绍第四位嘉宾张兴斌的单位、专家身份和核电工程相关研究背景。
00:53 - 张兴斌致谢并说明自己长期参与核电领域工作，随后引出本次关于智能化核电的汇报主题。
02:05 - 报告先讨论智能化的含义，提出不能把单一传感器等同于智能化，而要看是否形成监测、计算和认知能力。
03:21 - 报告进入智能化核电的目标阐述，围绕状态认知、性能评价和未来预测展开总体思路。
04:06 - 演讲者介绍智能化核电所需的监测、实时计算和实时评价等基础模块，并结合核电安全壳说明评价指标。
06:51 - 报告展开实时监测部分，区分荷载输入和结构响应两类参数，并强调响应参数对结构评价的重要性。
08:30 - 报告转入数字化和实时计算，介绍可有限元计算的数字模型、嵌入式计算模块以及模式识别式的校核流程。
12:17 - 报告讨论预测模块，围绕结构设计寿命、剩余寿命、可靠度和性能随时间变化的判断方法进行说明。
17:38 - 演讲者概括完整架构并展示正在运行的软件界面，说明监测、数字化、计算、评估和预测之间的关系。
21:33 - 报告进入案例展示阶段，先后介绍桥梁和核电相关项目中实时监测、实时分析与预测模块的运行情况。
26:29 - 最后进行总结，强调四类模块、数据共享和嵌入式在线计算的价值，并展望其在核电、工业建筑和设备系统中的需求。
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智能化核电结构安全评估框架加速从监测走向预测
中国建筑科学研究院有限公司建筑设计院研究员张兴斌围绕“智能化核电理论架构与实施”作报告，结合其自1995年以来长期参与核电工程建设、复杂结构计算分析、抗震研究和结构安全评估的实践经验，系统阐述了核电结构安全状态在线监测、实时计算、性能评价与寿命预测的整体思路。报告强调，智能化核电并不是简单安装传感器或引入某一类检测设备，而是要形成从结构状态感知到数字模型计算、再到安全评价和未来预测的闭环体系。
在张兴斌看来，智能化核电的核心任务是认知结构和系统的当前状态，评价其是否满足设计功能与规范要求，并进一步预测未来性能、剩余寿命和安全储备。对于核电安全壳等关键钢筋混凝土结构，混凝土强度、钢筋强度、预应力状态、弹性模量、泊松比等材料与结构参数，是判断安全状态和寿命变化的重要基础。
报告提出的总体技术框架包括监测系统、数字化系统、实时计算系统、实时评估系统和寿命预测系统。监测系统负责采集荷载、应变、沉降、倾斜、温度、预应力等数据；数字化系统不应停留在展示层面，而应建立可用于有限元计算和结构分析的模型；实时计算系统将现场监测数据嵌入计算模型，快速得到结构响应和关键性能指标；实时评估系统据此判断结构当前安全裕度和功能满足情况；寿命预测系统则进一步分析结构未来退化趋势和长期运行能力。
在监测内容方面，报告将监测参数分为输入参数和响应参数两类。输入参数包括风荷载、温度荷载、地震荷载、运行荷载等，响应参数包括应变、应力、沉降、倾斜和振动响应等。张兴斌指出，响应参数能够更直接反映结构真实变化，是后续性能评价、状态识别和寿命判断的重要依据。目前核电安全壳等系统通常已布设大量监测点，为智能化分析提供了数据基础。未来还可进一步拓展混凝土强度在线检测、钢筋锈蚀监测等内容，以增强对材料退化和结构寿命的识别能力。
实时计算是报告中的关键环节。张兴斌介绍了基于嵌入式有限元的在线计算方法，可将大型结构模型用于现场快速分析。以安全壳模型为例，约二十五万个单元的模型可在数秒内完成计算，具备满足在线分析的工程条件。通过对比计算响应与实测响应，可以判断模型、荷载、边界条件和材料参数是否准确；若二者存在明显差异，则需进一步开展模式识别、荷载识别或参数反演。除有限元实时计算模块外，系统还可设置针对弹性模量、泊松比等特定物理参数的专用算法模块。
在实时评估层面，系统通过监测数据和计算结果判断结构当前性能是否满足设计功能及规范要求。结构安全可通过抗力与作用效应之间的关系进行判断，当抗力满足或超过作用效应要求时，可认为安全储备满足要求。系统还可根据全年监测、计算和评估结果自动形成年度结构状态评估报告，提高核电运维管理效率。当结构性能不满足要求时，则需要实施后处理、维修加固或性能提升，并重新评估其寿命和安全性。
对于寿命预测，报告强调不仅要关注结构是否会发生极端失效，更要关注其能否持续满足设计功能、生产运行和安全管理要求。核电站及重要结构通常具有明确设计寿命，运行过程中需要持续判断剩余寿命和延寿条件。寿命预测可以基于材料性能和结构性能随时间退化的规律，也可以通过可靠度指标判断未来阶段的安全水平，从而推算寿命边界和运行风险。
张兴斌还指出，智能化结构安全评估并不只适用于核电领域，工业建筑同样具有强烈需求。工业厂房、吊车梁、烟囱等结构往往被视为生产系统的一部分，管理部门需要定期掌握其剩余寿命和运行风险。与普通民用建筑相比，工业建筑和核电结构更强调连续运行、安全生产、寿命管理和在线评估。不过，在推广过程中，一些业主虽认可在线系统价值，但仍可能因缺少专业运维人员、维护成本较高或习惯依赖传统图纸管理而推进较慢。
报告展示了防城港核电已运行的真实软件系统，该系统实现了监测、计算、评价和预测的联动运行，可持续接收现场监测数据，并实时计算安全壳的应变、预应力、能量等关键指标，为结构性能判断提供支撑。相关技术思想也已延伸到桥梁、体育场馆改造、工业厂房、烟囱等大型复杂结构领域，例如通过振动荷载与响应分析识别桥梁状态，为实时诊断和安全评估提供依据。
面向未来，张兴斌认为智能核电是核电工程发展的重要方向，尤其在安全壳、管路、复杂结构、机械设备和故障诊断等场景中具有广阔应用空间。专业化、轻量化、单一化的嵌入式在线计算算法，将更适合现场实时故障诊断和结构状态判断。后续仍需进一步验证寿命预测模型精度，优化算法效率，完善工程标准，并推动监测数据、计算模型和评估体系深度融合，使核电结构安全管理从定期检查走向连续感知、实时分析和主动预测。
