CN106441434B - 一种核电厂冷源海域探测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电厂冷源海域探测预警系统，它包括：智能浮标检测组件，所述智能浮标检测组件包括浮标架体以及安装在所述浮标架体上的浮标检测机构，所述浮标检测机构包括浮标主控单元、与所述浮标主控单元相连接的数据采集处理单元、与所述浮标主控单元相连接的GPS模块、与所述浮标主控单元相连接的无线传输模块、与所述浮标主控单元相通讯的远程监控界面、与所述浮标主控单元相连接的电源管理模块以及与所述浮标主控单元相连接的浮标状态监控模块；数据处理平台，所述数据处理平台与所述智能浮标检测组件相通；预警支撑组件，所述预警支撑组件与所述数据处理平台相通讯。为全面提高核电厂冷源可靠性提供支持。

Description

一种核电厂冷源海域探测预警系统

技术领域

本发明属于核电厂安全领域，涉及一种预警系统，具体涉及一种核电厂冷源海域探测预警系统。

背景技术

近年来，随着全球大环境的变化，核电厂取水口堵塞事件也越来越多，在2004年~2008年期间发生61起，其中大部分事件都引起了机组的降功率，部分引起了停堆。部分事件甚至直接对核电厂安全相关系统造成影响。2009年，法国CRUAS核电厂4号机组被大量水草入侵。水草堵塞泵站的过滤系统，造成4号机组丧失冷源，操纵员降低机组功率20%。经EDF公司统计，从80年代至今EDF电厂累计发生的由于冷源问题引起的CRF跳泵上百次，据此EDF电厂启动了AP0503取水口和泵站冷源保障项目研究。EPRI 1020524报告对美国77家电厂进行了取水口堵塞问题的调研和信息收集，调研包括各电厂出现的海生物种类、特点，各电厂取水口和泵站的配置，给出各电厂针对取水口堵塞问题采取的成功治理经验反馈和设备改进建议。

2016年4月，国家核安全局通报说：近期，我国核电厂发生了数起由于海洋生物或海洋异物堵塞取水系统从而影响取水安全的事件。国家核安全局公开了5起这样的事件。这5起海洋生物或异物影响核电厂取水安全典型事件是宁德核电厂3号机组海生物入侵导致停堆运行事件、红沿河核电厂大量水母涌入循环水过滤系统（CFI）取水口导致H1/2号机组停堆运行事件、岭澳核电厂2号机组因海生物涌入取水口导致反应堆紧急停堆运行事件、田湾核电厂海水取水口麦秸杆堵塞运行事件、秦山第二核电厂循环水系统鼓网（3CRF202TF）销子断裂，常规岛生水系统（3SEN）进气导致机组降功率运行事件。国家核安全局要求核电营运单位建立预警和预防机制。因此研究一种核电厂冷源海域探测预警系统成为一种必然的趋势。除海生物之外，针对红沿河取水口冬季海冰问题，威胁冷源安全的主要是以下三方面：（1）大冰块堵塞；（2）碎冰下潜；（3）冰絮骤凝。

核电厂冷源海域探测预警系统从全面提高核电厂冷源可靠性的目的出发，研究海生物预警探测技术，为了系统地提高核电厂冷源风险应对的能力，从冷源各个风险防范环节入手，完善和提高现有的冷源风险防范行动，补充现有防范行动的不足之处，从纵深防御的角度协调海生物预警、探测、防范等措施的功能关系，为全面提高核电厂冷源可靠性提供支持。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种核电厂冷源海域探测预警系统。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种核电厂冷源海域探测预警系统，它包括：

智能浮标检测组件，所述智能浮标检测组件包括浮标架体以及安装在所述浮标架体上的浮标检测机构，所述浮标检测机构包括浮标主控单元、与所述浮标主控单元相连接的数据采集处理单元、与所述浮标主控单元相连接的GPS模块、与所述浮标主控单元相连接的无线传输模块、与所述浮标主控单元相通讯的远程监控界面、与所述浮标主控单元相连接的电源管理模块以及与所述浮标主控单元相连接的浮标状态监控模块；

数据处理平台，所述数据处理平台与所述智能浮标检测组件相通讯，用于将其输送的数据进行储存、分析和处理；

预警支撑组件，所述预警支撑组件与所述数据处理平台相通讯，用于将其处理后的数据进行分类显示并通过在预警模型中设定报警阈值进行警示。

优化地，它还包括与所述数据处理平台或/和所述预警支撑组件相通讯的人机交换组件。

进一步地，所述浮标架体包括主浮体、固定在所述主浮体底部的支架体、一端与所述主浮体底部相连通的电缆管、设置在所述主浮体侧面的护栏、安装在所述主浮体顶部的天线、设置在所述主浮体上部的光伏板以及开设于所述主浮体顶部的天窗。

进一步地，所述浮标架体还包括安装在所述支架体底部的压载。

进一步地，所述数据采集处理单元包括数据采集主控模块、与所述数据采集主控模块相连接的输入模块、分别与所述数据采集主控模块和所述浮标主控单元相连接的输出模块以及通过通讯模块与所述数据采集主控模块相连接的上位机采集模块。

进一步地，所述数据采集处理单元还包括连接在所述通讯模块和所述数据采集主控模块之间的通信兼容中间件、与所述数据采集主控模块相连接的供电模块以及与所述数据采集主控模块相连接的嵌入式模块。

进一步地，所述输入模块为具备声呐探测、雷达探测、水下红外探测和水下微光成像功能的取水口监测网路。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明核电厂冷源海域探测预警系统，通过采用具有特定结构和功能的浮标检测机构与浮标架体以进行组合，用于实现对冷源海域的水面、中层和水下实现检测组网，随后将其与数据处理平台、预警支撑组件进行连接，从而具有对获得的数据进行处理而报警的功能，为全面提高核电厂冷源可靠性提供支持。

附图说明

图1为本发明核电厂冷源海域探测预警系统的原理示意图；

图2为本发明核电厂冷源海域探测预警系统浮标检测机构的原理示意图；

图3为本发明核电厂冷源海域探测预警系统数据采集处理单元的原理示意图；

图4为本发明核电厂冷源海域探测预警系统浮标架体的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步阐述。

如图1所示的核电厂冷源海域探测预警系统，主要包括智能浮标检测组件1、数据处理平台2和预警支撑组件3。

其中，智能浮标检测组件1包括浮标架体11以及安装在浮标架体11上的浮标检测机构10，其技术研发首先考虑其电、通信、信号等技术指标，同时其具有开放的搭载，能够兼容所涉及的设备，并且能够提供可靠的运行平台。浮标架体11用于搭载监测设备，如图4所示，它包括主浮体111、固定在主浮体111底部的支架体115、安装在支架体115底部的压载117、一端与主浮体111底部相连通的电缆管116、设置在主浮体111侧面的护栏118、安装在主浮体111顶部的天线114、设置在主浮体111上部的光伏板112以及开设在主浮体111顶部的天窗113；主浮体111采用玻璃钢材质，充分考虑风浪流对其稳定性的影响，在其舱底进行配重；另外考虑到台风天气的影响，在浮标外部加装支架用于固定天线114；在水下部分设置压载117，提高了浮标的稳定性。而浮标检测机构10如图2所示，包括浮标主控单元101、与浮标主控单元101相连接的数据采集处理单元102、与浮标主控单元101相连接的GPS模块103、与浮标主控单元101相连接的无线传输模块104、与浮标主控单元101相通讯的远程监控界面105、与浮标主控单元101相连接的电源管理模块106以及与浮标主控单元101相连接的浮标状态监控模块107；浮标主控单元101主要用于对智能浮标检测组件1进行控制，可以将数据采集处理单元102收集的信息转化成标准信号而传输给如远程监控界面105，可以用于收集浮标状态监控模块107发送的信号并对浮标的状态进行控制，可以用于接收电源管理模块106（包括诸如光伏板112等充电部分）输送的电流并对其电流分配进行控制，可以借助于GPS模块103与卫星产生通讯，实现对其的精准定位或者数据传输，可以借助于无线传输模块104与下游的数据处理平台2建立通讯。在本实施例中，浮标检测机构10还包括倾斜度传感器、LED航标灯、风速风向仪等用于浮标状态监控的模块；并且能够实现舱门是否打开报警、浮标内部是否进水报警等功能。

在本实施例中，如图3所示，数据采集处理单元102包括数据采集主控模块1021、与数据采集主控模块1021相连接的输入模块1022、分别与数据采集主控模块1021和浮标主控单元101相连接的输出模块1023、通过通讯模块1025与数据采集主控模块1021相连接的上位机采集模块1026、连接在通讯模块1025（3G/4G通讯模块）和数据采集主控模块1021之间的通信兼容中间件1024、与数据采集主控模块1021相连接的供电模块1027以及与数据采集主控模块1021相连接的嵌入式模块1028。输入模块1022可以为光学仪器（水下红外探测仪和水下微光成像仪等）、声呐、雷达、声学多普勒流速剖面仪（ADCP）等多种探测器件，结合取水口陆基固定方式安装的探测器，这样通过多点位布置达到探测屏障的目标，形成水面监测、中层检测和水下监测而形成检测组网，用于检测核电厂冷源海域的诸如水母、鱼虾、海藻、海地瓜等海生物的状况。数据采集主控模块1021，用于收集输入模块1022传递的信息并对其进行处理，并输出给输出模块1023以继续向下游的浮标主控单元101传送；或者通过通信兼容中间件1024、通讯模块1025和上位机采集模块1026向下游的数据处理平台2输送。由于数据采集处理单元102的部分结构将会用在海上船舶或是其他搭载设备上，因此设计了耐压防水外壳并且所有模块之间的连接都是通过水密接头；同时，考虑到海上干扰因素较多，因此必须考虑其抗干扰能力，可以设计数据采集隔离模块，将数据进行隔离，保证采集数据的正确性。上位机采集模块1026通过有线或无线的方式与通讯模块1025相连接，它可根据传感器的数量进行通讯接口的灵活方便配置，可以方便地配置数据采集模式，方便查看各连接端口的数据，及时处理下位机采集数据；在通讯方式上，开发了数据采集通讯模块和通讯接口兼容模块，能够兼容支持以多种通讯方式与不同种类的设备进行数据通讯；开发了数据采集输入输出接口快速开发系统，数据采集模块SDK开发包和数据采集模块故障诊断系统，不仅可以快速配置输入输出接口，而且采集模块具有自诊断功能。

数据处理平台2与智能浮标检测组件1相通讯，用于将其输送的数据进行储存、分析（过多源信息融合技术进行分析）和处理，将其变成我们所需要的数据。数据处理平台2包括基础数据库、检测数据库、数据优化中心、信息处理系统等部分，利用数据处理平台2对各种探测数据进行分析和处理，在这个过程中需要研究数据分析算法，充分利用现有的图形分析工具进行数据分析，然后对数据进行处理。可以对某些重要的数据进行加密；对于有些数据需要进行预处理，然后这针对数据断传问题，开发了数据自动恢复系统，有效的保护了采集数据。而预警支撑组件3与数据处理平台2相通讯，用于将其处理后的数据进行分类显示并通过在预警模型中设定报警阈值进行警示，它包括数据管理机构、海生物风险评估模型、海生物预警预报模型、集控室监控报警模型、GIS位置显示机构、Web信息发布机构、决策支撑算法、可视化功能模块等。通过预警模型进行报警阈值的设定，并且具有GIS位置显示、集控室监控、报警监控、工作人员值班、视频监控、专家干预，安全保密功能，最终能够分析、判断水域异常信息能力，并通过服务器、手机客户端做出报警，界面友好，具有以下特点：（1）多传感器信号融合，经数据处理平台优化处理后，可成像显示；（2）跟踪目标可以在GIS上采用二维形式和三维立体形式呈现；（3）集中控制室监控、报警、工作人员值班、视频监控等多界面交互。报警海域会在GIS上显示处理，方便值班人员进行定位，及时处理报警信息。

人机交换组件4（包括电脑和移动设备等）与数据处理平台2或/和预警支撑组件3相通讯，用户通过电脑客户端和手机等实时显示对应的信息，为运行人员提供应急决策支撑；也可以通过电脑客户端登录并查看相关信息，并且根据权限，可以对报警进行响应的管理。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种核电厂冷源海域探测预警系统，其特征在于，它包括：

智能浮标检测组件（1），所述智能浮标检测组件（1）包括浮标架体（11）以及安装在所述浮标架体（11）上的浮标检测机构（10），所述浮标检测机构（10）包括浮标主控单元（101）、与所述浮标主控单元（101）相连接的数据采集处理单元（102）、与所述浮标主控单元（101）相连接的GPS模块（103）、与所述浮标主控单元（101）相连接的无线传输模块（104）、与所述浮标主控单元（101）相通讯的远程监控界面（105）、与所述浮标主控单元（101）相连接的电源管理模块（106）以及与所述浮标主控单元（101）相连接的浮标状态监控模块（107）；

数据处理平台（2），所述数据处理平台（2）与所述智能浮标检测组件（1）相通讯，用于将其输送的数据进行储存、分析和处理；

预警支撑组件（3），所述预警支撑组件（3）与所述数据处理平台（2）相通讯，用于将其处理后的数据进行分类显示并通过在预警模型中设定报警阈值进行警示；

它还包括与所述数据处理平台（2）或/和所述预警支撑组件（3）相通讯的人机交换组件（4）；

所述浮标架体（11）包括主浮体（111）、固定在所述主浮体（111）底部的支架体（115）、一端与所述主浮体（111）底部相连通的电缆管（116）、设置在所述主浮体（111）侧面的护栏（118）、安装在所述主浮体（111）顶部的天线（114）、设置在所述主浮体（111）上部的光伏板（112）以及开设于所述主浮体（111）顶部的天窗（113）；

所述数据采集处理单元（102）包括数据采集主控模块（1021）、与所述数据采集主控模块（1021）相连接的输入模块（1022）、分别与所述数据采集主控模块（1021）和所述浮标主控单元（101）相连接的输出模块（1023）以及通过通讯模块（1025）与所述数据采集主控模块（1021）相连接的上位机采集模块（1026）；

所述输入模块（1022）为具备声呐探测、雷达探测、水下红外探测和水下微光成像功能的取水口监测网路。

2.根据权利要求1所述的核电厂冷源海域探测预警系统，其特征在于：所述浮标架体（11）还包括安装在所述支架体（115）底部的压载（117）。

3.根据权利要求1所述的核电厂冷源海域探测预警系统，其特征在于：所述数据采集处理单元（102）还包括连接在所述通讯模块（1025）和所述数据采集主控模块（1021）之间的通信兼容中间件（1024）、与所述数据采集主控模块（1021）相连接的供电模块（1027）以及与所述数据采集主控模块（1021）相连接的嵌入式模块（1028）。