CN108646612A - 一种n-16监测仪数据采集处理平台 - Google Patents

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许光
谢学涛
王平
何大志
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吴垠鹏
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Abstract

本发明属于核电站辐射监测技术领域，具体涉及一种N‑16监测仪数据采集处理平台，连接有单道分析模块、模拟量输出模块、开关量输出模块、温度信号模块、模拟量输入模块、通讯模块、显示报警输出模块的ARM嵌入式微处理器；单道分析模块用于对探测器提供的γ射线信号进行成形预处理后再提供给ARM嵌入式微处理器进行单道分析；温度信号模块用于向ARM嵌入式微处理器提供温度信号；模拟量输入模块用于向ARM嵌入式微处理器提供核功率信号；ARM嵌入式微处理器能够根据单道分析的结果和温度信号和核功率信号计算得到蒸汽发生器U型管的泄漏率。该平台结构简单，可靠性高，能够确保第一时间监测到泄漏危险，提高了蒸汽发生器U型管安全性。

Description

一种N-16监测仪数据采集处理平台
技术领域
本发明属于核电站辐射监测技术领域，具体涉及一种N-16监测仪数据采集处理平台。
背景技术
N-16监测仪是压水堆核电站中连接一、二回路的关键设备。蒸汽发生器传热管(U型管)由于腐蚀、微振磨损、耗蚀及疲劳破裂等原因而造成泄漏是压水堆核电站的多发性事故，是造成容量因子损失的主要原因之一。蒸汽发生器的可靠性对核电站的安全和经济运行影响极大，已成为一项国际性重要课题。N-16监测仪是用于连续监测核电站正常运行和事故工况情况下，压水堆核电站蒸汽发生器U型管破损所致一回路水向二回路侧的泄漏率。在功率运行情况下，通过测量破损发生时在二回路主蒸汽管道内所出现的N-16高能γ辐射，确定蒸汽发生器U型管的泄漏率；在热停堆工况下，则可测量主蒸汽管道内出现的氪(Kr)、氙(Xe)等惰性气体或其它核素；灵敏度高，速度快，可有效防止核污染，保证核反应堆安全运行，被确定为核电站开通必备的仪器。
迄今，我国核电站所安装的N-16辐射监测系统基本是从法国进口。中核(北京)核仪器厂为巴基斯坦30万千瓦核电站攻关研制了N-16辐射监测仪，其中的数据采集处理平台是由测量单元和数据处理单元两个独立的单元组成的，并采用了上个世纪九十年代的MCS-96系列16位单片机， PL/M-96高级软件设计，目前此类单片机市面已经很少见，而且开发语言也已过时。
发明内容
基于原有N-16监测仪的数据采集处理平台的上述不足，本发明在结合电子技术的发展趋势，采用技术先进且成熟的ARM嵌入式微处理器，使N-16 监测仪的数据采集处理平台结构更简单，处理速度更快，通信更稳定，显示信息更全面。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种N-16监测仪数据采集处理平台，用于对核电站的数据采集系统中的N-16监测仪的探测器所探测到的核电站的蒸汽发生器U型管的信号进行采集处理，其中，包括连接有单道分析模块、模拟量输出模块、开关量输出模块、温度信号模块、模拟量输入模块、通讯模块、显示报警输出模块的ARM嵌入式微处理器；
所述单道分析模块用于对所述探测器提供的γ射线信号进行成形预处理后再提供给所述ARM嵌入式微处理器进行单道分析；
所述温度信号模块用于向所述ARM嵌入式微处理器提供温度信号；
所述模拟量输入模块用于获取并向所述ARM嵌入式微处理器提供核功率信号；
所述ARM嵌入式微处理器能够根据所述单道分析的结果和所述温度信号和所述核功率信号计算得到所述蒸汽发生器U型管的泄漏率；
所述模拟量输出模块用于向所述数据采集系统输出测量值；所述测量值包括所述泄漏率；
所述开关量输出模块用于向所述数据采集系统输出报警信息。
进一步，所述ARM嵌入式微处理器控制专用模数转换芯片对成形预处理后的所述γ射线信号进行处理，获取到1024道γ谱数据。
进一步，所述ARM嵌入式微处理器利用自身的计数器对成形预处理后的所述γ射线信号进行单道分析。
进一步，所述ARM嵌入式微处理器通过自身的多路模数转换模块读取所述温度信号模块提供的所述温度信号和所述模拟量输入模块提供的所述核功率信号。
进一步，通过USB连接外部计算机，实现系统参数设置。
进一步，所述通讯模块用于将监测信息和状态输出至现场LCD屏和LED 灯；所述显示报警输出模块用于将监测信息和状态输出至报警继电器。
进一步，所述N-16监测仪数据采集处理平台通过RS485串行通讯实现与远程计算机的通讯。
进一步，所述单道分析模块还用于对N-16通道进行单道分析,所述 N-16通道用与对N-16射线进行计数。
进一步，所述ARM嵌入式微处理器还连接有多道分析模块，所述多道分析模块用于对所述探测器所探测到的核电站的所述蒸汽发生器U型管的信号进行校正。
更进一步，所述单道分析模块、多道分析模块通过放大电路与所述探测器相连。
本发明的有益效果在于：
1.对探测器所探测到的数据的测量和处理均在N-16监测仪数据采集处理平台内完成，相比现有技术，减少了功能单元的数量，结构更加简单，可靠性更高。
2.通过对探测器信号实时采集、检测和处理，得到了泄漏率和报警状态信息，实现了监测功能，确保第一时间监测到泄漏危险，提高了蒸汽发生器U型管的安全性。
3.N-16监测仪数据采集处理平台是实现仪器测量上限从105cps至 106cps的提升，并满足仪器严重事故工况的运行要求，通过了电磁兼容性试验、老化试验、抗震试验的鉴定试验，并满足平均无故障时间20000小时的要求。
4.当核电站的核功率小于20％时，本发明所提供的N-16监测仪数据采集处理平台用于测量γ计数，当核电站的核功率大于20％，本发明所提供的N-16监测仪数据采集处理平台用于测量泄漏率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种N-16监测仪数据采集处理平台的结构框图；
图2是本发明具体实施方式中所述的一种N-16监测仪数据采集处理平台的软件流程图；
图中：1-ARM嵌入式微处理器，2-单道分析模块，3-多道分析模块， 4-放大电路，5-探测器，6-高压电路，7-低压电源，8-模拟量输出模块， 9-开关量输出模块，10-温度信号模块，11-模拟量输入模块，12-通讯模块， 13-显示报警输出模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种N-16监测仪数据采集处理平台，用于对核电站中的N-16监测仪的探测器5所探测到的核电站的蒸汽发生器U 型管的信号进行采集处理，部件包括：ARM嵌入式微处理器1、单道分析模块2、多道分析模块3、低压电源7、模拟量输出模块8、开关量输出模块 9、温度信号模块10、模拟量输入模块11、通讯模块12、显示报警输出模块。
其中，ARM嵌入式微处理器1分别连接单道分析模块2、模拟量输出模块8、开关量输出模块9、温度信号模块10、模拟量输入模块11、通讯模块12、显示报警输出模块13；
单道分析模块2用于对探测器5提供的γ射线信号进行成形预处理，然后再将成形预处理后的γ射线信号提供给ARM嵌入式微处理器1进行单道分析；
温度信号模块10用于向ARM嵌入式微处理器1提供温度信号；
模拟量输入模块11用于获取核功率信号，并向ARM嵌入式微处理器1 提供核功率信号；
ARM嵌入式微处理器1能够根据单道分析的结果和温度信号和核功率信号计算得到蒸汽发生器U型管的泄漏率；
模拟量输出模块8用于向数据采集系统输出测量值；测量值包括γ计数和泄漏率；
开关量输出模块9用于向所述数据采集系统输出报警信息；
模拟量输出模块8、开关量输出模块9与数据采集系统的接口相连。
ARM嵌入式微处理器1控制专用模数转换芯片对成形预处理后的γ射线信号进行处理(“处理”包括单道分析和多道分析)，获取到1024道γ谱数据。
ARM嵌入式微处理器1利用自身的计数器对成形预处理后的γ射线信号进行单道分析。
ARM嵌入式微处理器1通过自身的多路模数转换模块读取温度信号模块10提供的温度信号和模拟量输入模块11提供的核功率信号。
通过USB连接外部计算机(例如笔记本电脑)，实现系统参数设置。
通讯模块12用于将监测信息和状态输出至现场LCD屏和LED灯；显示报警输出模块13用于将监测信息和状态输出至报警继电器。
N-16监测仪数据采集处理平台通过RS485串行通讯实现与远程计算机的通讯。
单道分析模块2还用于对N-16通道进行单道分析(N-16通道是专用于N-16射线计数)。
ARM嵌入式微处理器1还连接有多道分析模块3，多道分析模块3用于对探测器5所探测到的核电站的蒸汽发生器U型管的信号进行校正。
单道分析模块2、多道分析模块3通过放大电路4与探测器5相连。
低压电源7用于为ARM嵌入式微处理器1提供电源。
高压电路6用于为探测器5提供电源。
在实际应用过程中，本发明所提供的N-16监测仪数据采集处理平台可以采用基于ARM嵌入式技术控制、ARM Developer Suite编成环境和AXD Debugger仿真工具实现。软件流程图如图2所示。
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种N-16监测仪数据采集处理平台，用于对核电站的数据采集系统中的N-16监测仪的探测器(5)所探测到的核电站的蒸汽发生器U型管的信号进行采集处理，其特征是：包括连接有单道分析模块(2)、模拟量输出模块(8)、开关量输出模块(9)、温度信号模块(10)、模拟量输入模块(11)、通讯模块(12)、显示报警输出模块(13)的ARM嵌入式微处理器(1)；
所述单道分析模块(2)用于对所述探测器(5)提供的γ射线信号进行成形预处理后再提供给所述ARM嵌入式微处理器(1)进行单道分析；
所述温度信号模块(10)用于向所述ARM嵌入式微处理器(1)提供温度信号；
所述模拟量输入模块(11)用于获取并向所述ARM嵌入式微处理器(1)提供核功率信号；
所述ARM嵌入式微处理器(1)能够根据所述单道分析的结果和所述温度信号和所述核功率信号计算得到所述蒸汽发生器U型管的泄漏率；
所述模拟量输出模块(8)用于向所述数据采集系统输出测量值；所述测量值包括所述泄漏率；
所述开关量输出模块(9)用于向所述数据采集系统输出报警信息。
2.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述ARM嵌入式微处理器(1)控制专用模数转换芯片对成形预处理后的所述γ射线信号进行处理，获取到1024道γ谱数据。
3.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述ARM嵌入式微处理器(1)利用自身的计数器对成形预处理后的所述γ射线信号进行单道分析。
4.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述ARM嵌入式微处理器(1)通过自身的多路模数转换模块读取所述温度信号模块(10)提供的所述温度信号和所述模拟量输入模块(11)提供的所述核功率信号。
5.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：通过USB连接外部计算机，实现系统参数设置。
6.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述通讯模块(12)用于将监测信息和状态输出至现场LCD屏和LED灯；所述显示报警输出模块(13)用于将监测信息和状态输出至报警继电器。
7.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述N-16监测仪数据采集处理平台通过RS485串行通讯实现与远程计算机的通讯。
8.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述单道分析模块(2)还用于对N-16通道进行单道分析,所述N-16通道用与对N-16射线进行计数。
9.如权利要求1所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述ARM嵌入式微处理器(1)还连接有多道分析模块(3)，所述多道分析模块(3)用于对所述探测器(5)所探测到的核电站的所述蒸汽发生器U型管的信号进行校正。
10.如权利要求9所述的N-16监测仪数据采集处理平台，其特征是：所述单道分析模块(2)、多道分析模块(3)通过放大电路(4)与所述探测器(5)相连。
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