CN103472478A - 核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统及其方法，属于中子剂量检测设备技术领域，该系统包括无线网络基站、无线中子剂量当量率仪、无线通信终端、无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端、语音终端、无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器；所述无线网络基站、无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端、语音终端、无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器均通过互联通用网络进行无线通信；所述无线网络基站与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信；该系统能够自动获取所在位置的中子剂量当量率和地理信息，从而快速和准确的绘制核电站中子剂量当量率分布图，并能直观显示。

Description

核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统及其方法

技术领域

本发明属于中子剂量检测设备技术领域，特别涉及一种核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统装置。

背景技术

目前，公知的核电站中子剂量当量率分布图的绘制由工作人员手工绘制完成。核电站辐射防护人员通过该图可以尽可能以及尽早地发现反应堆屏蔽设计施工的缺陷，保证反应堆屏蔽设计的可靠性和工作人员在反应堆大厅等区域工作的安全性。核电站在初期运行阶段，工作人员使用传统的移动式中子当量剂量率仪，对核电站反应堆大厅、走廊等场所进行测量，得到反应堆在不同功率下各区域场所的中子当量剂量率水平，并记录存档。工作人员随后将这些数据和相应的地理位置信息手工录入计算机，依据数值大小绘制核电站中子剂量当量率分布图。上述传统的核电站中子剂量当量率分布图的绘制需要工作人员纸笔记录并手工录入计算机系统，还需使用通用的办公软件进行绘图，费时费力，环节众多，常常因为某个数据的失误导致精准度不高，且打印出的图仅仅是平面图，无法直观立体地了解核电站反应堆大厅和走廊等区域的中子剂量当量率分布情况。

发明内容

本发明为了克服现有的核电站中子剂量当量率分布图的绘制方法费时费力，准确度不高和无法直观立体地了解中子剂量当量率分布情况的问题，提供一种核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统及其方法，该系统能够自动获取所在位置的中子剂量当量率和地理信息，从而快速和准确的绘制核电站中子剂量当量率分布图,并能通过三维视图直观显示。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统，其特征在于，该系统包括在核电站中子剂量当量的监测区域设置无线网络基站，以及无线中子剂量当量率仪和无线通信终端；在核电站剂量监测值班室内设置无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端和语音终端；在无线网络机房内设置无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器；所述无线网络基站、无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端、语音终端、无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器均通过互联通用网络进行无线通信；所述无线网络基站与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信；

所述无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器属于无线网络的控制单元，无线网络基站和无线通信终端作为无线网络的通信单元与无线中子剂量当量率仪配合使用。

所述无线中子剂量当量率仪含有WIFI模块；现场操作人员携带无线中子剂量当量率仪，在监测区域进行测量操作；

所述无线网络基站，用于与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信；

所述无线网络服务器、无线语音服务器、无线网络控制器、语音终端，用以实现无线数据通信和信息传递功能；

所述触摸显示屏终端与无线中子剂量当量率仪服务器，用于配合现场操作人员完成中子剂量当量率分布图的绘制；无线中子剂量当量率仪服务器，用于中子当量剂量率测量数据的接收、处理以及三维分布图的生成，触摸显示屏终端用于显示生成的三维分布图。

本发明还提出采用上述系统的中子剂量当量率分布图的自动绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）系统初始化：无线中子剂量当量率仪开机后，自动发现并接入无线WIFI网络；无线中子剂量当量率仪服务器通过无线网络初始化中子剂量仪，并提示现场操作人员输入测量时的反应堆功率；当发现中子仪无法正常测量或发送数据、无线通信不畅或异常时，现场操作人员通过系统复位、重新启动操作使无线中子剂量当量率仪与服务器之间成功建立起无线通信连接，进入系统测量步骤2）；

2）系统测量：当系统正常初始化后，无线中子剂量当量率仪进入测量状态；现场操作人员使用该中子仪在第一点位置进行中子剂量当量率测量，并将此时的无线中子剂量当量率数据和所在位置地理信息通过无线WIFI网络发送至无线中子剂量当量率仪服务器；无线中子剂量当量率仪服务器在触摸显示屏终端上实时显示出该点的无线中子剂量当量率信息并闪烁；现场操作人员如果发现测量数据位置选择错误，在无线中子剂量当量率仪上按“Cancel”键，无线中子剂量当量率仪服务器收到命令后删除此数据；如果无线中子剂量当量率仪服务器发现该处的地理位置信息无法读取，则将提示信息发送至无线中子剂量当量率仪，无线中子剂量当量率仪发出提示音信息，提示现场操作人员手工录入该测量点的地理位置信息；

当第一点位置的测量完成后，无线中子剂量当量率仪会发出提示音提示现场操作人员是否进入下一处的测量，如果需要继续测量，则重复上述过程直至完成测量；如果所有点的测量已经完成，则结束测量状态，无线中子剂量当量率仪发出结束测量的显示；

3）自动绘制中子剂量当量率分布图：无线中子剂量当量率仪服务器汇总处理测量得到的各处的中子剂量当量率数据信息，利用三维图形显示程序，生成该功率下的核岛中子剂量当量率数值分布图和核岛中子剂量当量率数值分布一览表，并在显示终端上显示。本发明的有益效果是，本发明能够在核电站运行前期网络化，利用该系统能够自动获取所在位置的中子剂量当量率和地理信息，快速地绘制核电站中子剂量当量率分布图，从而快速和准确的绘制核电站中子剂量当量率分布图，提高工作效率和绘制准确度。

附图说明

图1为本发明的基于WIFI网络的核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统示意图。

图2是本发明控制系统中无线中子剂量当量率仪的结构框图。

图3是采用本发明所述系统的中子剂量当量率分布图的自动绘制方法框图。

具体实施方式

本发明的核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统及其方法结合附图及实施例详细说明如下；

本发明的核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统如图1所示。该系统包括在核电站中子剂量当量的监测区域设置无线网络基站，以及无线中子剂量当量率仪和无线通信终端；在核电站剂量监测值班室内设置无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端和语音终端；在无线网络机房内设置无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器；所述无线网络基站、无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端、语音终端、无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器均通过互联通用网络进行无线通信；所述无线网络基站与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信。

所述无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器属于无线网络的控制单元，无线网络基站和无线通信终端作为无线网络的通信单元与无线中子剂量当量率仪配合使用。

所述无线中子剂量当量率仪含有WIFI模块。现场操作人员携带无线中子剂量当量率仪，在监测区域进行测量操作。

所述无线网络基站分布于包括反应堆大厅和走廊等核岛的监测区域中与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信。

所述无线网络服务器、无线语音服务器、无线网络控制器、语音终端位于无线网络机房，用以实现无线数据通信和信息传递功能。

所述触摸显示屏终端和无线中子剂量当量率仪服务器位于核电站剂量监测值班室，辐射防护人员在此值守，配合现场操作人员完成中子剂量当量率分布图的绘制。无线中子剂量当量率仪服务器是核电站中子剂量当量率分布图自动绘制系统的核心设备，预装有核电站三维软件程序，用于中子当量剂量率测量数据的接收、处理以及三维分布图的生成，触摸显示屏终端用于显示生成的三维分布图。

上述各服务器及控制器的功能均可由本领域技术人员采用常规的编程技术实现。

本发明系统的具体实施方式分别说明如下：

首先在监测区敷设基于WIFI系统的无线网络（即互联通用网络）。WIFI无线通信技术开放频段，电磁干扰微弱，符合各类应用许可环境。无线WIFI网络采用基于通用互联网语音传输技术（以下简称VoIP）的综合调度通信系统。VoIP为标准开放的技术，适合长期和大规模的应用，开放的系统可有效降低成本。另外，VoIP提供通用的连通性，非常易于与第三方系统/服务器/模块兼容，可满足本发明系统的功能和特性。

本发明系统中，无线网络服务器是无线电网络系统中完成语音及数据交换的核心设备，硬件采用IBM X3850X5企业级服务器，内置的软件程序采用澳洲澳瑞通公司的TrinnoLink600，为无线网络系统提供信号、指令及语音、图片、视频多媒体服务，支持不同等级的调度语音通信，无线网络服务器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络控制器、无线中子剂量当量率仪服务器相连。

本发明的无线语音服务器是无线网络系统中负责维护语音质量的重要设备，采用的型号为SVP100，是无线网络系统中维护语音质量的设备，用于保证语音通话的质量，无线语音服务器通过互联通用网络与无线网络服务器相连，可以在语音包和数据包同时竞争无线资源的情况下，保证语音包优先通过，维护通话的流畅性。

本发明的无线网络控制器是无线网络的核心设备，采用的型号为6000-400-F1，对整个控制系统的无线网络进行配置及维护，形成稳定且安全的无线传输通道，无线网络控制器通过互联通用网络与无线语音服务器、无线网络服务器和无线中子剂量当量率仪服务器相连，采用集中控制的方式，对整个系统的无线网络进行配置及维护，形成稳定且安全的无线传输通道。具有高吞吐量数据的性能，基于ERP协议架构，支持双环形网络拓结构，模块化、可多级堆叠，具有高安全性，另外易于统一集中管理。无线网络控制器支持VoIP，加密应用吞吐量高达32Gbps，具备有效的安全机制，可基于身份安全性加密。

本发明的无线网络基站是无线网络的基础设备，是距离现场操作人员最近的网络设备，型号为AP-70-F1。无线网络基站位于核电站被控制区的监测区域，用于接收来自无线中子剂量当量率仪的测量信息和无线通信终端的语音信号，并将该语音信号通过互联通用网络发送至无线中子剂量当量率仪服务器。

本发明的无线通信终端采用基于IEEE802.11标准和无线多媒体应用协议（VMM）的智能手机，具有优异的无线语音质量。用于作为控制系统的客户端语言终端设备，接收来自无线网络基站发送的无线语音服务器监控语音信号，以及向语音终端发送现场操作人员的应答语音信号。应急状态下应语音优先，且人性化、宜用，具有高防护等级。至少可达8小时通话，160小时待机。

本发明的无线中子剂量当量率仪主要由中子探测器、前置放大器、主放大器、数据处理单元、WIFI通信模块（无线保真局域网通信模块）、显示单元、供电模块及设置模块等组成，如图2所示，在本发明的一个实施例中，采用型号为NRD-100w的无线中子剂量率仪，并事先嵌入WIFI通信模块。

中子探测器（采用正比计数管），用于在受到中子入射时，发生核反应，可以形成幅度较大的脉冲信号；

前置放大器和主放大器，用于接收、放大和处理来自中子探测器发送的电压脉冲信号，并将该电压脉冲信号转化为电流脉冲信号，前置放大器和主放大器通过信号线与中子探测器相连；

数据处理单元，用于接收主放大器发送的电流脉冲信号，将该信号转换为数据信号，对该数据信号进行处理，并将该数字信号发送至显示单元和无线通用互联局域网通信模块，数据处理单元通过信号线分别与显示单元、报警单元和无线互联通用网络相连；

WIFI通信模块，用于所述的无线中子剂量当量率仪与无线网络基站之间的通信，将上述中子剂量当量率和地理位置信息实时发送至所述的无线中子剂量当量率仪服务器，WIFI通信模块通过信号线与数据处理单元相连；

显示单元，用于显示测量得到的中子剂量当量率信息和状态信息，如电量、无线信号强度等，显示单元通过信号排线与液晶显示屏和数据处理单元相连。

设置单元，用于为无线中子剂量当量率仪提供输入参数和人机交互。

供电模块，用于为前置放大器、主放大器、数据处理单元、显示单元提供电源。

无线中子剂量当量率仪服务器采用IBM企业级计算机服务器，内预设置有三维图形显示程序，用来管理基于无线网络的核电站中子剂量当量率测量系统。接收无线中子剂量当量率仪所发出的中子剂量当量率信息和地理位置信息，并将数据和报警信息发送至触摸显示屏终端显示。无线中子剂量当量率仪服务器预装有控制软件程序和核电站三维地理数据信息。

触摸显示屏终端采用一台可触摸的32寸液晶显示器，用于显示核电站中子剂量当量率三维分布图，并可触摸切换三维图和平面图显示画面。

语音终端是无线网络系统的语言终端设备，采用的型号为SpectraLink8030，用于连接辐射防护人员和无线网络基站，辐射防护人员的语音信息可以经过转换后传输至无线网络，同时无线网络的语音包也可以经过转换后发送给用户。

本发明的核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统的工作过程为：

现场操作人员携带无线中子剂量当量率仪，在监测区域进行测量操作，辐射防护人员在核电站剂量监测值班室值守，配合现场操作人员完成中子剂量当量率分布图的绘制。

采用上述系统的中子剂量当量率分布图的自动绘制方法如图3所示，包括以下步骤：

1）系统初始化：无线中子剂量当量率仪开机后，自动发现并接入预设的核岛内的无线WIFI网络系统。无线中子剂量当量率仪服务器通过无线网络初始化中子剂量仪，并提示现场操作人员输入测量时的反应堆功率。当发现中子仪无法正常测量或发送数据、无线通信不畅或系统异常时，触摸显示屏终端上显示报警信息，提示系统故障，无法通信；现场操作人员通过系统复位、重新启动等操作使无线中子剂量当量率仪与服务器之间成功建立起无线通信连接，进入系统测量步骤2）；

2）系统测量：当系统正常初始化后，无线中子剂量当量率仪进入测量状态。现场操作人员使用该中子仪在第一点位置进行中子剂量当量率测量（每给出一个测量信号，无线中子剂量当量率仪测量一次剂量率数据），并将此时的无线中子剂量当量率数据和所在位置地理信息通过无线WIFI网络发送至无线中子剂量当量率仪服务器。无线中子剂量当量率仪服务器在触摸显示屏终端上实时显示出该点的无线中子剂量当量率信息并闪烁。现场操作人员如果发现测量数据位置选择错误，可在无线中子剂量当量率仪上按“Cancel”键，无线中子剂量当量率仪服务器收到命令后删除此数据。如果无线中子剂量当量率仪服务器发现该处的地理位置信息无法读取，则将提示信息发送至无线中子剂量当量率仪，无线中子剂量当量率仪发出提示音信息，提示现场操作人员手工录入该测量点的地理位置信息。必要时，现场操作人员可通过语音终端同核电站剂量监测值班室内的辐射防护人员联系，确认位置信息是否正确。

当第一点位置的测量完成后，无线中子剂量当量率仪会发出提示音提示现场操作人员是否进入下一处的测量，如果需要继续测量，则重复上述过程直至完成测量。如果所有点的测量已经完成，则结束测量状态，无线中子剂量当量率仪发出结束测量的显示。

3）自动绘制中子剂量当量率分布图：无线中子剂量当量率仪服务器汇总处理测量得到的各处的中子剂量当量率数据信息，利用三维图形显示程序，生成该功率下的核岛中子剂量

当量率数值分布图和核岛中子剂量当量率数值分布一览表，并在显示终端上显示。

Claims (3)

1.一种核电站中子剂量当量率分布图的自动绘制系统，其特征在于，该系统包括在核电站中子剂量当量的监测区域设置无线网络基站，以及无线中子剂量当量率仪和无线通信终端；在核电站剂量监测值班室内设置无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端和语音终端；在无线网络机房内设置无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器；所述无线网络基站、无线中子剂量当量率仪服务器、触摸显示屏终端、语音终端、无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器均通过互联通用网络进行无线通信；所述无线网络基站与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信；

所述无线网络服务器、无线语音服务器和无线网络控制器属于无线网络的控制单元，无线网络基站和无线通信终端作为无线网络的通信单元与无线中子剂量当量率仪配合使用。

所述无线中子剂量当量率仪含有WIFI模块；现场操作人员携带无线中子剂量当量率仪，在监测区域进行测量操作；

所述无线网络基站，用于与无线中子剂量当量率仪和无线通信终端进行无线通信；

所述无线网络服务器、无线语音服务器、无线网络控制器、语音终端，用以实现无线数据通信和信息传递功能；

所述触摸显示屏终端与无线中子剂量当量率仪服务器，用于配合现场操作人员完成中子剂量当量率分布图的绘制；无线中子剂量当量率仪服务器，用于中子当量剂量率测量数据的接收、处理以及三维分布图的生成，触摸显示屏终端用于显示生成的三维分布图。

2.如权利要求1所述的自动绘制系统，其特征在于，所述无线中子剂量当量率仪包括中子探测器、前置放大器、主放大器、数据处理单元、WIFI通信模块、显示单元、设置单元及供电模块；所述数据处理单元分别与主放大器、WIFI通信模块、显示单元、设置单元及供电模块相连，；中子探测器通过前置放大器与主放大器相连；其中：

中子探测器，用于在受到中子入射时，发生核反应，形成脉冲信号；

前置放大器和主放大器，用于接收、放大和处理来自中子探测器发送的电压脉冲信号，并将该电压脉冲信号转化为电流脉冲信号，前置放大器和主放大器通过信号线与中子探测器相连；

数据处理单元，用于接收主放大器发送的电流脉冲信号，将该信号转换为数据信号，对该数据信号进行处理，并将该数字信号发送至显示单元和无线通用互联局域网通信模块，数据处理单元通过信号线分别与显示单元、报警单元和无线互联通用网络相连；

WIFI通信模块，用于所述的无线中子剂量当量率仪与无线网络基站之间的通信，将中子剂量当量率和地理位置信息实时发送至所述的无线中子剂量当量率仪服务器，WIFI通信模块通过信号线与数据处理单元相连；

显示单元，用于显示测量得到的中子剂量当量率信息和状态信息，显示单元通过信号排线与液晶显示屏和数据处理单元相连；

设置单元，用于为无线中子剂量当量率仪提供输入参数和人机交互；

供电模块，用于为前置放大器、主放大器、数据处理单元、显示单元提供电源。

3.一种采用如权利要求1所述系统的中子剂量当量率分布图的自动绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）系统初始化：无线中子剂量当量率仪开机后，自动发现并接入无线WIFI网络；无线中子剂量当量率仪服务器通过无线网络初始化中子剂量仪，并提示现场操作人员输入测量时的反应堆功率；当发现中子仪无法正常测量或发送数据、无线通信不畅或异常时，现场操作人员通过系统复位、重新启动操作使无线中子剂量当量率仪与服务器之间成功建立起无线通信连接，进入系统测量步骤2）；

2）系统测量：当系统正常初始化后，无线中子剂量当量率仪进入测量状态；现场操作人员使用该中子仪在第一点位置进行中子剂量当量率测量，并将此时的无线中子剂量当量率数据和所在位置地理信息通过无线WIFI网络发送至无线中子剂量当量率仪服务器；无线中子剂量当量率仪服务器在触摸显示屏终端上实时显示出该点的无线中子剂量当量率信息并闪烁；现场操作人员如果发现测量数据位置选择错误，在无线中子剂量当量率仪上按“Cancel”键，无线中子剂量当量率仪服务器收到命令后删除此数据；如果无线中子剂量当量率仪服务器发现该处的地理位置信息无法读取，则将提示信息发送至无线中子剂量当量率仪，无线中子剂量当量率仪发出提示音信息，提示现场操作人员手工录入该测量点的地理位置信息；

当第一点位置的测量完成后，无线中子剂量当量率仪会发出提示音提示现场操作人员是否进入下一处的测量，如果需要继续测量，则重复上述过程直至完成测量；如果所有点的测量已经完成，则结束测量状态，无线中子剂量当量率仪发出结束测量的显示；

3）自动绘制中子剂量当量率分布图：无线中子剂量当量率仪服务器汇总处理测量得到的各处的中子剂量当量率数据信息，利用三维图形显示程序，生成该功率下的核岛中子剂量当量率数值分布图和核岛中子剂量当量率数值分布一览表，并在显示终端上显示。

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