CN107610790A - 一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置及方法。包括：用于采集核电站硼表内中子计数率的中子计数器；与所述中子计数器连接的工控机，所述工控机用于接收、处理、生成报表、及传输所述中子计数率；所述工控机分别连接远端控制终端和本地控制终端，并将所述中子计数率的处理结果发送至所述远端控制终端和本地控制终端。通过实施本发明，提高核电站硼表标定的自动化水平，减少人员的干预，降低人员成本，达到降本增效的目的。
Description
技术领域
本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置及方法。
背景技术
压水堆核电站反应堆功率的控制是通过调节控制棒和硼浓度来实现的。现有压水堆核电站运行时，通常利用在一次冷却水中加硼来实现对堆芯过剩反应性的补偿控制，并展平堆芯功率分布，增加燃耗深度，提高核电站运行的经济性与安全性。另外，核电站在停堆、换料期间或大修期间，也要加硼使活性区长时间保持在次临界状态。因此，长期准确监测反应堆堆芯硼浓度是一项非常重要的工作，防止反应堆及一回路系统中的硼被意外稀释而引起反应堆功率的意外增长，它是核电站安全、稳定和经济运行所不可缺少的。
硼表即是专门针对核电站反应堆及一回路系统中的硼浓度的在线监测专用的唯一设备，是操纵员实时监测一回路硼浓度的主要依据，其测量值的准确性与可信度关系到反应堆的安全控制。由于硼表的长期连续运行,仪器工作点可能发生缓慢漂移,为保证硼浓度测量的准确性与可信度，每个燃料循环周期后必须对硼表进行标定校准,这也是核电站正常运行的一项重要保障措施。
硼表标定是通过对不同浓度的标准硼溶液分别测出对应的中子计数率值，最后通过二次拟合数学关系获取等温标定系数。硼表标定时间长且繁琐，记录数据多，耗费人力物力。目前，我国核电机组90％以上都采用同一类型硼表，自动化提升潜力巨大，但全国核电站的硼表在定期标定过程中都是人工进行记录操作，急需解决硼表自动标定这一关键问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述硼表标定过程中繁琐耗时、记录数据多、耗费人力物力的缺陷，提供一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，包括：用于采集核电站硼表内中子计数率的中子计数器；与所述中子计数器连接的工控机，所述工控机用于接收、处理、生成报表、及传输所述中子计数率；所述工控机分别连接远端控制终端和本地控制终端，并将所述中子计数率的处理结果发送至所述远端控制终端和本地控制终端；
所述工控机包括：数据采集模块、报表生成模块、数据处理模块、本地传输模块、远端传输模块，所述数据处理模块分别连接并控制所述数据采集模块、报表生成模块、本地传输模块、以及远端传输模块；
所述数据采集模块用于实时获取中子计数率和环境温度；所述数据处理模块用于对采集的数据进行分析处理、以及对采集步骤进行整体的时序控制；所述报表生成模块用于将所述数据处理模块处理后的数据按照预设格式生成报表；所述本地传输模块用于将数据传输至所述本地控制终端；所述远端传输模块用于将数据传输至远端控制终端、以及接收所述远端控制终端发送的控制指令。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，所述工控机的COM口通过RS232串口线连接所述本地控制终端的COM口；
所述工控机的COM连接RS232/485转换器，所述远端控制终端的COM连接RS232/485转换器，所述RS232/485转换器之间通过双绞线连接。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，所述报表生成模块调用所述工控机上安装的Microsoft office–Excel软件，将所述数据处理模块处理后的数据生成Excel报表。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，所述远端控制终端上安装有用于接收用户指令、实现远程控制采集流程的远端控制程序。
另，本发明还提供一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，包括：
S1：远端控制终端发送控制指令至工控机，所述工控机控制中子计数器采集核电站硼表内中子计数率，并发送至所述工控机；
S2：所述工控机接收并处理所述中子计数率，将数据处理结果生成报表，以及发送至所述远端控制终端和本地控制终端；
所述步骤S2包括：
S21：数据采集模块实时获取中子计数率和环境温度；
S22：数据处理模块对采集的数据进行分析处理、以及对采集步骤进行整体的时序控制；
S23：报表生成模块将所述数据处理模块处理后的数据按照预设格式生成报表；
S24：本地传输模块将数据处理结果传输至本地控制终端；
S25：所述远端传输模块将数据处理结果传输至所述远端控制终端、以及接收所述远端控制终端发送的控制指令；
S3：所述本地控制终端和远端控制终端接收、查看、并存储所述数据处理结果。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，所述步骤S21包括：
S211：对所述工控机的物理内存进行分析，搜索出所述中子计数率和环境温度对应的内存单元；
S212：利用数据指针访问所述内存单元，获取所述中子计数率和环境温度。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，所述步骤S22包括：
S221：对所述中子计数率和环境温度进行稳定性分析，保留合格数据；
S222：对于不合格数据，重新启动采集流程。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，所述步骤S23包括：
S231：在所述工控机上安装Microsoft office–Excel软件；
S232：标定操作完成后，调用所述Microsoft office–Excel软件，将合格数据写成Excel报表。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，所述步骤S24包括：
S241：查找所述工控机的空闲COM端口和所述本地控制终端的空闲COM端口，使用RS232串口线进行连接；
S242：接收用户指令，启动本地传输功能，使用RS232协议将数据处理结果传输至所述本地控制终端。
优选地，本发明所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，所述步骤S25包括：
S251：查找所述工控机的空闲COM端口和所述远端控制终端的空闲COM端口，两侧所述空闲COM端口分别连接RS232/485转换器，所述RS232/485转换器之间通过RS485串口线进行连接；
S252：所述远端控制终端使用RS485协议发送控制指令至所述工控机；
S253：所述工控机完成对应操作后，使用RS485协议将数据处理结果传输至所述远端控制终端，所述远端控制终端发出提示信息。
实施本发明的一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置及方法，具有以下有益效果：该采集装置包括：用于采集核电站硼表内中子计数率的中子计数器；与所述中子计数器连接的工控机，所述工控机用于接收、处理、生成报表、及传输所述中子计数率；所述工控机分别连接远端控制终端和本地控制终端，并将所述中子计数率的处理结果发送至所述远端控制终端和本地控制终端。通过实施本发明，提高核电站硼表自动化水平，减少人员的干预，降低人员成本，达到降本增效的目的。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置的结构示意图；
图2是本发明工控机的结构示意图；
图3是本发明远端控制终端和工控机连接示意图；
图4是本发明一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法的流程示意图；
图5是本发明采集方法中步骤S2的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1是本发明一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置的结构示意图。
具体的，该用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置包括：远端控制终端10、工控机20、本地控制终端30、中子计数器40，其中，
中子计数器40连接核电站反应堆内的硼表取样回路，用于采集核电站硼表内中子计数率。工控机20与中子计数器40连接，用于接收、处理、生成报表、及传输中子计数率。工控机20分别连接远端控制终端10和本地控制终端30，并将中子计数率的处理结果发送至远端控制终端10和本地控制终端30。优选地，远端控制终端10为远端电脑，本地控制终端30为本地电脑。
图2是本发明工控机的结构示意图。
具体的，工控机20包括：数据采集模块201、报表生成模块202、数据处理模块203、本地传输模块204、远端传输模块205，数据处理模块203分别连接并控制数据采集模块201、报表生成模块202、本地传输模块204、以及远端传输模块205。
数据采集模块201用于实时获取中子计数率和环境温度；数据处理模块203用于对采集的数据进行分析处理、以及对采集步骤进行整体的时序控制；报表生成模块202用于将数据处理模块203处理后的数据按照预设格式生成报表；本地传输模块204用于将数据传输至本地控制终端30；远端传输模块205用于将数据传输至远端控制终端10、以及接收远端控制终端10发送的控制指令。
远端传输模块205用于位于远端的操作人员在远端电脑上控制工控机上的采集流程，包括记录结束提示和重现启动。远端电脑和工控机20通过COM端口进行连接。由于传输距离较远，需要将两端COM口分别连接“RS232转RS485”双向转换器，即远传的控制信号以RS485协议传输。同时，远端电脑上接收工控机20上发过来的记录结束提示信号，并以报警显示及文字提示的方式告知操作人员；同时远端电脑上也设有“启动”、“暂停”等流程控制按钮，操作人员点击这些按钮，相应控制指令即通过远程传输到达工控机上“支持软件”，以实现远程控制采集流程的目的。
进一步，工控机20的COM口通过RS232串口线连接本地控制终端30的COM口，使用RS232协议传输数据。其中，COM口(cluster communication port)即串行通讯端口，且本发明使用的是9针COM口。
图3是本发明远端控制终端和工控机连接示意图。
工控机20的COM连接RS232/485转换器，远端控制终端10的COM连接RS232/485转换器，RS232/485转换器之间通过双绞线连接，使用RS485协议传输数据。优选地，该双绞线为2芯双绞线。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，报表生成模块202调用工控机20上安装的Microsoft office–Excel软件，将数据处理模块203处理后的数据生成Excel报表。根据用户需求，可选用其他报表生成软件。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，远端控制终端10上安装有用于接收用户指令、实现远程控制采集流程的远端控制程序。
图4是本发明一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法的流程示意图。
具体的，该用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法包括：
S1：远端控制终端10发送控制指令至工控机20，工控机20控制中子计数器40采集核电站硼表内中子计数率，并发送至工控机20；
S2：工控机20接收并处理中子计数率，将数据处理结果生成报表，以及发送至远端控制终端10和本地控制终端30；
图5是本发明采集方法中步骤S2的流程示意图。
步骤S2包括：
S21：数据采集模块201实时获取中子计数率和环境温度；
S22：数据处理模块203对采集的数据进行分析处理、以及对采集步骤进行整体的时序控制；
S23：报表生成模块202将数据处理模块203处理后的数据按照预设格式生成报表；
S24：本地传输模块204将数据处理结果传输至本地控制终端30；
S25：远端传输模块205将数据处理结果传输至远端控制终端10、以及接收远端控制终端10发送的控制指令；
S3：本地控制终端30和远端控制终端10接收、查看、并存储数据处理结果。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，步骤S21包括：
S211：对工控机20的物理内存进行分析，搜索出中子计数率和环境温度对应的内存单元；
S212：利用数据指针访问内存单元，获取中子计数率和环境温度。例如，使用C语言中的指针，直接访问内存单元，获取实时数据。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，步骤S22包括：
S221：在采集流程中，对中子计数率和环境温度进行稳定性分析，保留合格数据；
S222：对于不合格数据，重新启动采集流程。
具体的，对于稳定性的分析：自动采集硼浓度监测系统监测得到的中子平均计数率和制冷剂温度；根据中子平均计数率和制冷剂温度判断硼浓度监测系统是否稳定；当判断硼浓度监测系统处于稳定状态后，采集并记录多个合格中子平均计数率。
化学人员在配置标定点制冷剂硼浓度时，硼浓度监测系统一直处于工作状态，采集中子计数率。硼浓度监测系统在特定的运行参数下，显示界面实时显示相应的监测结果，包括：中子计数率，平均计数率和回路温度等。通过在现有硼浓度监测系统中写入相应数据抓取程序，直接采集该系统已经测得的中子平均计数率和回路温度作为标定过程的相关参数。
化学人员在标定点滴定硼溶液后，硼浓度监测系统的监测结果处于不稳定状态，此时得到的测量值不能作为标定参数。硼浓度监测系统稳定后，得到的平均计数率具有较强的可靠性。
进一步地，配置硼浓度后，硼浓度监测系统的稳定时间超过稳定时间阈值；新采集的十个温度值波动范围小于温度波动范围阈值；新采集的单个中子平均计数率与前五个中子平均计数率平均数之差小于计数率阈值。
进一步地，根据硼浓度监测系统的实际工作状态可设定相应的稳定时间阈值、温度波动范围阈值以及计数率阈值。本实施例中的稳定时间阈值为30分钟，温度波动范围阈值为±1℃，计数率阈值为20cps。可以理解的，稳定性判断中的采集的温度值的数量和中子平均计数率的数量以及上述判断阈值可根据需要设置成其他值。
当标定点的硼浓度配置好后，硼浓度监测系统的稳定时间大于30分钟，最近的十个温度值的波动范围在±1℃以内，且新采集的单个中子平均计数率与前五个中子平均计数率平均数之差小于20cps时，硼浓度监测系统已经处于稳定状态，可采集相应的中子平均计数率用于标定。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，步骤S23包括：
S231：在工控机20上安装Microsoft office–Excel软件；
S232：标定操作完成后，调用Microsoft office–Excel软件，将合格数据写成Excel报表并保存。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，步骤S24包括：
S241：查找工控机20的空闲COM端口和本地控制终端30的空闲COM端口，使用RS232串口线进行连接；
S242：接收用户指令，启动本地传输功能，使用RS232协议将数据处理结果传输至本地控制终端30，并存储在本地控制终端30上。
优选地，本发明的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，步骤S25包括：
S251：查找工控机20的空闲COM端口和远端控制终端10的空闲COM端口，两侧空闲COM端口分别连接RS232/485转换器，RS232/485转换器之间通过RS485串口线进行连接；
S252：远端控制终端10使用RS485协议发送控制指令至工控机20；
S253：工控机20完成对应操作后，使用RS485协议将数据处理结果传输至远端控制终端10，远端控制终端10发出提示信息。
通过实施本发明，提高核电站硼表自动化水平，减少人员的干预，降低人员成本，达到降本增效的目的。
以上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此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，其特征在于，包括：用于采集核电站硼表内中子计数率的中子计数器(40)；与所述中子计数器(40)连接的工控机(20)，所述工控机(20)用于接收、处理、生成报表、及传输所述中子计数率；所述工控机(20)分别连接远端控制终端(10)和本地控制终端(30)，并将所述中子计数率的处理结果发送至所述远端控制终端(10)和本地控制终端(30)；
所述工控机(20)包括：数据采集模块(201)、报表生成模块(202)、数据处理模块(203)、本地传输模块(204)、远端传输模块(205)，所述数据处理模块(203)分别连接并控制所述数据采集模块(201)、报表生成模块(202)、本地传输模块(204)、以及远端传输模块(205)；
所述数据采集模块(201)用于实时获取中子计数率和环境温度；所述数据处理模块(203)用于对采集的数据进行分析处理、以及对采集步骤进行整体的时序控制；所述报表生成模块(202)用于将所述数据处理模块(203)处理后的数据按照预设格式生成报表；所述本地传输模块(204)用于将数据传输至所述本地控制终端(30)；所述远端传输模块(205)用于将数据传输至远端控制终端(10)、以及接收所述远端控制终端(10)发送的控制指令。
2.根据权利要求1所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，其特征在于，所述工控机(20)的COM口通过RS232串口线连接所述本地控制终端(30)的COM口；
所述工控机(20)的COM连接RS232/485转换器，所述远端控制终端(10)的COM连接RS232/485转换器，所述RS232/485转换器之间通过双绞线连接。
3.根据权利要求1所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，其特征在于，所述报表生成模块(202)调用所述工控机(20)上安装的Microsoft office–Excel软件，将所述数据处理模块(203)处理后的数据生成Excel报表。
4.根据权利要求1所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集装置，其特征在于，所述远端控制终端(10)上安装有用于接收用户指令、实现远程控制采集流程的远端控制程序。
5.一种用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，其特征在于，包括：
S1：远端控制终端(10)发送控制指令至工控机(20)，所述工控机(20)控制中子计数器(40)采集核电站硼表内中子计数率，并发送至所述工控机(20)；
S2：所述工控机(20)接收并处理所述中子计数率，将数据处理结果生成报表，以及发送至所述远端控制终端(10)和本地控制终端(30)；
所述步骤S2包括：
S21：数据采集模块(201)实时获取中子计数率和环境温度；
S22：数据处理模块(203)对采集的数据进行分析处理、以及对采集步骤进行整体的时序控制；
S23：报表生成模块(202)将所述数据处理模块(203)处理后的数据按照预设格式生成报表；
S24：本地传输模块(204)将数据处理结果传输至本地控制终端(30)；
S25：所述远端传输模块(205)将数据处理结果传输至所述远端控制终端(10)、以及接收所述远端控制终端(10)发送的控制指令；
S3：所述本地控制终端(30)和远端控制终端(10)接收、查看、并存储所述数据处理结果。
6.根据权利要求5所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，其特征在于，所述步骤S21包括：
S211：对所述工控机(20)的物理内存进行分析，搜索出所述中子计数率和环境温度对应的内存单元；
S212：利用数据指针访问所述内存单元，获取所述中子计数率和环境温度。
7.根据权利要求5所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，其特征在于，所述步骤S22包括：
S221：对所述中子计数率和环境温度进行稳定性分析，保留合格数据；
S222：对于不合格数据，重新启动采集流程。
8.根据权利要求5所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，其特征在于，所述步骤S23包括：
S231：在所述工控机(20)上安装Microsoft office–Excel软件；
S232：标定操作完成后，调用所述Microsoft office–Excel软件，将合格数据写成Excel报表。
9.根据权利要求5所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，其特征在于，所述步骤S24包括：
S241：查找所述工控机(20)的空闲COM端口和所述本地控制终端(30)的空闲COM端口，使用RS232串口线进行连接；
S242：接收用户指令，启动本地传输功能，使用RS232协议将数据处理结果传输至所述本地控制终端(30)。
10.根据权利要求5所述的用于核电站硼表标定的中子计数率采集方法，其特征在于，所述步骤S25包括：
S251：查找所述工控机(20)的空闲COM端口和所述远端控制终端(10)的空闲COM端口，两侧所述空闲COM端口分别连接RS232/485转换器，所述RS232/485转换器之间通过RS485串口线进行连接；
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S253：所述工控机(20)完成对应操作后，使用RS485协议将数据处理结果传输至所述远端控制终端(10)，所述远端控制终端(10)发出提示信息。
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