CN103727983A - 一种核电厂的无线水文监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电厂的无线水文监测装置，其特征在于，装置包括：近海浮标监测单元，用于通过浮标承载第一水文测量传感器，测量近海领域内的水文数据；海岸边固定站监测单元，用于通过设置在岸边站房内的第二水文测量传感器，测量海岸边领域内的水文数据；数据采集平台，用于采集近海浮标监测单元测量的水文数据以及海岸边固定站监测单元测量的水文数据；数传电台传输单元，包括至少一个无线数传电台，用于将数据采集平台采集的水文数据发送至中央站数据中心；中央站数据中心，用于接收、存储并分析数传电台传输单元传输的水文数据。本发明为核电厂提供了一套完整的水文监测解决方案。而且提高了数据传输的可靠性。

Description

一种核电厂的无线水文监测装置

技术领域

本发明涉及水文监测领域，特别涉及一种基于数传电台并应用于核电厂的水文监测装置。

背景技术

水文数据是核电厂进行应急指挥决策的重要数据来源之一。为及时准确的作出应急指挥决策，核电厂需要对水文进行监测。目前,我国对水文监测的重视程度比较高,但监测的技术手段依然比较落后.很多海域及偏僻的湖泊江河等监测区域,还在使用人工方式定期观测水文数据。而且水文监测地理环境地处偏僻,监测位置相对分散,区域覆盖范围广,大多在海洋,湖泊,河流等,利用有线方式传输信息比较困难,也会增加成本,因此使用无线传输是一种最佳的选择。目前使用的无线技术有GPRS、卫星通信、ZigBee等。但是在极端环境条件下（例如地震、海啸、洪水等），上述通信网络基本处于瘫痪状态，所采集的数据将无法传输至应急指挥中心。另外卫星通信的方式成本高，而且GPRS要依托于运营商。

另外，目前水文监测获得的水文数据类型还不能完全满足核电厂对水文数据的需求，如对水中核辐射的需求。

综上，目前核电厂领域，还没有一套完整且合理的水文监测方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核电厂的无线水文监测装置，以解决现有核电厂领域对水文监测的需求。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种核电厂的无线水文监测装置，该装置包括：

近海浮标监测单元，用于通过浮标承载第一水文测量传感器，测量近海领域内的水文数据； 

海岸边固定站监测单元，用于通过设置在岸边站房内的第二水文测量传感器，测量海岸边领域内的水文数据；

数据采集平台，用于采集所述近海浮标监测单元测量的水文数据以及所述海岸边固定站监测单元测量的水文数据；

数传电台传输单元，包括至少一对无线数传电台，用于将数据采集平台采集的水文数据发送至中央站数据中心；

中央站数据中心，用于接收、存储并分析所述数传电台传输单元传输的所述水文数据。

优选的，所述装置还包括：

核电厂应急指挥决策系统，用于对所述中央站数据中心发送的所述水文数据进行实时分析，并根据分析结果生成相关指令。

优选的，当到达指定的采集数据时间时，所述数据采集平台发送数据采集命令至所述近海浮标监测单元和所述海岸边固定站监测单元；

所述近海浮标监测单元和所述海岸边固定站监测单元根据所述数据采集命令开启数据采集过程。

优选的，所述第一水文测量传感器至少包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、海浪传感器、海流传感器、水中核素传感器和含沙量传感器；所述第二水文测量传感器至少包括潮位传感器、含沙量传感器、温度传感器和盐度传感器。

优选的，所述数传电台传输单元包括一个无线数传电台主机和至少一个无线数传电台从机；

所述数传电台从机，用于获取所述数据采集平台采集的水文数据并发送至所述无线数传电台主机；

所述无线数传电台主机，用于将从所述数传电台从机接收的所述水文数据发送至所述中央站数据中心。

优选的，所述无线数传电台从机，用于在遇到障碍物时，通过多级转发将所述水文数据发送至所述无线数传电台主机。

优选的，所述数据采集平台为采用ARM嵌入式系统的数据采集器，所述数据采集器上运行WINCE软件。

优选的，所述数据采集平台通过RS232或RS485与所述第一水文测量传感器和所述第二水文测量传感器通讯，并通过RS232与所述数传电台传输单元通讯。

优选的，所述数据采集平台还用于将采集的所述水文数据在本地存储；

和/或;

所述数据采集平台还用于在判断到所述水文数据超过预设阈值时发出报警信号。

优选的，所述中央站数据中心包括：

数据采集工作站，用于接收所述数传电台传输单元发送的所述水文数据，将所述水文数据存储在本地数据库并将所述水文数据发送至网络服务器；

网络服务器，用于实时存储接收的所述水文数据，并将所述水文数据发送出去；

所述网络服务器，还用于根据所述水文数据生成对应的数据报表和统计图表；

数据监测工作站，用于实时显示所述水文数据。

本发明的有益效果是：

本发明通过设置近海浮标监测单元以及海岸边固定站监测单元，可以对近海以及海岸边的水文进行测量获得水文数据，进而通过数据采集平台获取上述水文数据，并通过无线数传电台将水文数据传送至中央站数据中心，以供中央站数据中心进行分析并存储。为核电厂工作人员及时监视现场情况，准确判断当前状态，以进行检修或抢修提供数据支持。本发明为核电厂提供了一套完整的水文监测解决方案。而且本发明中利用无线数传电台传送数据，能够应对极端的环境条件，且用户可以自组网，无需依赖运营商。 

附图说明

图1为本发明装置结构图；

图2为本发明数据采集平台通信示意图；

图3A为本发明无障碍物时数传电台传输单元通信示意图；

图3B为本发明有障碍物时数传电台传输单元通信示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种核电厂的无线水文监测装置。参见图1，该装置包括：近海浮标监测单元11、海岸边固定站监测单元12、数据采集平台13、数传电台传输单元14和中央站数据中心15。其中：

近海浮标监测单元11，用于通过浮标承载第一水文测量传感器，测量近海领域内的水文数据。基于核电厂的特殊需要，需要对水中核素进行测量。本发明中的水文数据通常包括温度、盐度、海浪、海流、溶解氧以及水中核素等参数。与此对应的，第一水文测量传感器通常包括温度传感器、盐度传感器、海浪传感器、海流传感器、溶解氧传感器以及水中核素传感器（水中核素监测仪）。当然本发明中也可以用一种设备测量多个参数，如多参数水质仪、多普勒流速仪，其中多普勒流速仪可以同时测量流速和水温，尤其适合于泥沙含量高、水草杂物多的水域。

本发明中，浮标材料可以选用低表面能聚合物材料，其具有抗腐蚀、耐碰撞、重量轻、寿命长且不易为生物附着等特点，适合在水域中使用。

本发明实施例中，近海浮标监测单元11配备GPS定位功能，浮标一旦漂离预先设定范围，即刻被GPS定位，并立即按程序设定向手机报警并报告浮标经纬度。本发明中，第一水文测量传感器还包括存储器，用于实时存储测量到的水文数据，以确保在发生故障情况下测量到的水文数据不丢失。该存储器的内存容量不得低于15,000个测量数据或不低于6个月的存储量。

为保证数据传输的保密性和可靠性，本发明近海浮标监测单元11可配置多种数据传输功能，如有线和无线传输方式并存，或者多种有线或多种无线方式并存。

基于水域测量的特殊性，本发明近海浮标监测单元11还包括太阳能供电装置。其能够保证连续30天阴雨天（不出太阳）仍能向浮标正常供电，不影响水文测仪器的正常工作。其采用的太阳能板具备能量转换效率高、耐腐蚀、抗风浪、耐碰撞和刮擦、使用寿命长等特点。

另外，本发明中的近海浮标监测单元11还包括自动报警设备，当水文测量数据超出警戒线和/或电池电压太时会自动报警，本发明中可设置其向程序设定的手机报警。

进一步的，本发明中的近海浮标监测单元11还具有数据数理统计、曲线查询等功能。

本发明中的近海浮标监测单元11可长期连续在线定点监测，以便用户了解实时数据，分析预测水文状况。维护周期长，维护周期一般不小于30天并且不向周围环境排放污染物，避免二次污染环境。

海岸边固定站监测单元12，用于通过设置在岸边站房内的第二水文测量传感器，测量海岸边领域内的水文数据。

本发明具体实施例中，海岸边固定站监测单元12由岸边站房、配电系统、第二水文测量传感器和不间断电源（UPS）组成。

其中，对海岸边领域内测量的水文数据主要包括温度、盐度、含沙量、潮位等，对应的第二水文测量传感器至少包括温度传感器、盐度传感器、含沙量传感器和潮位传感器。

本发明实施例中，第二水文测量传感器还包括存储器，用于对测量得到的水文数据进行存储，以确保在发生故障的情况下测量的水文数据不丢失。该控制器的仪器内存容量不得低于15,000个测量数据或不低于6个月的存储量。

海岸边固定站监测单元12通过无线数据传输通外界通信。为确保数据传输的保密性和可靠性，海岸边固定站监测单元12可配置多种数据传输功能，如通过无线和有线并存的方式传输数据。

本发明中，海岸边固定站监测单元12还包括自动报警设备，用于在水文数据超出警戒线是自动报警，如自动向程序设定的手机报警。

由于采用了不间断电源（UPS），可使海岸边固定站监测单元12在断电情况下系统仍然能持续运行72小时。

本发明中，海岸边固定站监测单元12可长期在线监测，以便用户了解实时数据，分析预测水文状况。

数据采集平台13，用于采集所述近海浮标监测单元测量的水文数据以及所述海岸边固定站监测单元测量的水文数据。

本发明中，数据采集平台13优选采用ARM嵌入式系统，运行WINCE软件的数据采集器。该数据采集器与近海浮标监测单元11和海岸边固定站监测单元12中的各个传感器通过RS232或RS485 连接，并通过RS232 把数据发送给数传电台传输单元14。本发明图2为数据采集器与传感器以及数传电台传输单元之间的数据传输的示意图。

本发明中的数据采集平台13还用于将采集的水文数据在本地存储，或者数据采集平台在判断到水文数据超过预设阈值时发出报警信号。数据采集平台的内存容量不得低于8,000个测量数据或不低于3个月的存储量。         

数传电台传输单元14，包括至少一对无线数传电台，用于将数据采集平台采集的水文数据发送至中央站数据中心15。

如图1所示，本发明实施例中，数传电台传输单元14包括一个无线数传电台主机141和至少一个无线数传电台从机142。

其中，数传电台从机142，用于获取数据采集平台13采集的水文数据并发送至无线数传电台主机141；

无线数传电台主机141，用于将从数传电台从机142接收的水文数据发送至中央站数据中心15。

本发明统选用具备中继转发功能的无线数传电台传输数据，每个无线数传电台自身都是一个路由器。当有障碍物时，无线数传电台会找最近的电台通过多级转发，最终绕过障碍物把数据传输到应急指挥中心。本发明图3A和3B分别示出了没有障碍物和有障碍物时数传电台传输单元的通信过程。

中央站数据中心15，用于接收、存储并分析数传电台传输单元14传输的水文数据。

本发明实施例中，中央站数据中心15由数据采集工作站、网络服务器、数据监测工作站以及网络通信设备构成。以下对数据采集工作站、网络服务器、数据监测工作站以及网络通信设备做详细介绍：

数据采集工作站

为了满足在地震等极端条件下工作的要求，数据采集工作站采用一台高性能工控机，通过无线数传电台从近海浮标监测单元11和海岸边固定站监测单元12获取相关监测的水文数据，数据经处理后，存入本地数据库，并将数据传送到网络服务器数据库中。

网络服务器

网络服务器在网络内的主要功能有：

1、域控制器：控制网络内的计算机能否加入的计算机组合，包含了由这个域的账户、密码、属于这个域的计算机等信息构成的数据库。当电脑联入网络时，域控制器首先要鉴别这台电脑是否是属于这个域的，用户使用的登录账号是否存在、密码是否正确。对网络内的计算机进行管理；

2、数据库服务器：存储实时监测数据。优选实施里中，向核电厂应急指挥决策系统提供相应的环境监测数据和气象数据。

3、文件共享服务器：根据数据库服务器内的数据生成各类数据报表和统计图表，并能转化为通用办公软件易于处理的文件格式，以便网络内共享。

网络服务器采用高性能专用服务器，并配置多硬盘备份系统，确保监测数据的可靠性。

数据监测工作站

数据监测工作站采用加固型便携式计算机，平时储存在专用机箱内，必要时可以接入中央站数据中心网络，作为数据终端通过大屏幕实时显示水文监测数据。

网络通信设备

中央站数据中心内的计算机和设备通过交换机构建成一个数据网络。

在本发明的优选实施例中，上述水文监测装置还包括：核电厂应急指挥决策系统，用于对中央站数据中心发送的所述水文数据进行实时分析，并根据分析结果生成相关指令。具体的中央站数据中心内的计算机和设备通过交换机构建成的数据网络通过路由器实现与核电厂应急指挥决策系统（KCC）的数据交换。

本发明中的通信是双向的。近海浮标监测单元11和海岸边固定站监测单元12测量到的水文数据可以通过数据采集平台13以及数传电台传输单元14最终传输给中央站数据中心，并继而通过中央站数据中心传输给核电厂应急指挥决策系统，而且，核电厂应急指挥决策系统以及中央站数据中心的相关指令和数据也可以通过数传电台传输单元14和数据采集平台13传输给近海浮标监测单元11和海岸边固定站监测单元12。

本发明具体实施例中，当到达指定的采集数据时间时，数据采集平台可以发送数据采集命令至近海浮标监测单元和海岸边固定站监测单元，以便近海浮标监测单元和海岸边固定站监测单元根据数据采集命令开启数据采集过程。

本发明通过设置近海浮标监测单元以及海岸边固定站监测单元，可以对近海以及海岸边的水文进行测量获得水文数据，进而通过数据采集平台获取上述水文数据，并通过无线数传电台将水文数据传送至中央站数据中心，以供中央站数据中心进行分析并存储。为核电厂工作人员及时监视现场情况，准确判断当前状态，以进行检修或抢修提供数据支持。本发明为核电厂提供了一套完整的水文监测解决方案。而且本发明中利用无线数传电台传送数据，能够应对极端的环境条件，且用户可以自组网，无需依赖运营商。 

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上仅为本发明的一个具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种核电厂的无线水文监测装置，其特征在于，所述装置包括：

近海浮标监测单元，用于通过浮标承载第一水文测量传感器，测量近海领域内的水文数据； 

海岸边固定站监测单元，用于通过设置在岸边站房内的第二水文测量传感器，测量海岸边领域内的水文数据；

数据采集平台，用于采集所述近海浮标监测单元测量的水文数据以及所述海岸边固定站监测单元测量的水文数据；

数传电台传输单元，包括至少一对无线数传电台，用于将数据采集平台采集的水文数据发送至中央站数据中心；

中央站数据中心，用于接收、存储并分析所述数传电台传输单元传输的所述水文数据。

2.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述装置还包括：

核电厂应急指挥决策系统，用于对所述中央站数据中心发送的所述水文数据进行实时分析，并根据分析结果生成相关指令。

3.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，当到达指定的采集数据时间时，所述数据采集平台发送数据采集命令至所述近海浮标监测单元和所述海岸边固定站监测单元；

所述近海浮标监测单元和所述海岸边固定站监测单元根据所述数据采集命令开启数据采集过程。

4.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述第一水文测量传感器至少包括温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器、海浪传感器、海流传感器、水中核素传感器和含沙量传感器；所述第二水文测量传感器至少包括潮位传感器、含沙量传感器、温度传感器和盐度传感器。

5.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述数传电台传输单元包括一个无线数传电台主机和至少一个无线数传电台从机；

所述数传电台从机，用于获取所述数据采集平台采集的水文数据并发送至所述无线数传电台主机；

所述无线数传电台主机，用于将从所述数传电台从机接收的所述水文数据发送至所述中央站数据中心。

6.如权利要求5所述的水文监测装置，其特征在于，所述无线数传电台从机，用于在遇到障碍物时，通过多级转发将所述水文数据发送至所述无线数传电台主机。

7.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述数据采集平台为采用ARM嵌入式系统的数据采集器，所述数据采集器上运行WINCE软件。

8.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述数据采集平台通过RS232或RS485与所述第一水文测量传感器和所述第二水文测量传感器通讯，并通过RS232与所述数传电台传输单元通讯。

9.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述数据采集平台还用于将采集的所述水文数据在本地存储；

和/或;

所述数据采集平台还用于在判断到所述水文数据超过预设阈值时发出报警信号。

10.如权利要求1所述的水文监测装置，其特征在于，所述中央站数据中心包括：

数据采集工作站，用于接收所述数传电台传输单元发送的所述水文数据，将所述水文数据存储在本地数据库并将所述水文数据发送至网络服务器；

网络服务器，用于实时存储接收的所述水文数据，并将所述水文数据发送出去；

所述网络服务器，还用于根据所述水文数据生成对应的数据报表和统计图表；

数据监测工作站，用于实时显示所述水文数据。

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