CN114267468A - 一种核电站关键设备的定点检测和预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核电站监测系统领域，公开了一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，包括：检测端、特征数据库、智能诊断平台以及数据交互端，检测端用于检测关键设备的运行工况并生成检测信号；特征数据库包括每一特征标识对应的关键设备；采集端用于采集待测点的泄漏数据信息；智能诊断平台配置有信号处理模块以及预警处理模块，信号处理模块能够判断检测信号是否异常，当判断结果为信号异常时，采集端采集对应关键设备待测点的泄漏数据信息；预警处理模块能够根据泄漏数据信息生成预警处理任务；数据交互端用于接收来自智能诊断平台的预警处理任务，并向操作人员发送预警处理任务。
Description
技术领域
本发明涉及核电站监测系统领域，尤其涉及一种核电站关键设备的定点检测和预警系统。
背景技术
核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。
核电站设备种类繁多、管路连接复杂、运行环境条件严苛。核电站的关键设备和管道之间存在大量的焊接结构，在众多的焊缝中会存在焊接缺陷；同时，压力容器与管道在役期间，往往由于开、停及工况(温度与压力)的波动而承受交变载荷，同时还受环境(如辐射)和介质(如腐蚀)等影响，这都会使压力容器和管道中的原有缺陷产生起裂、扩展，含有缺陷的压力容器及管道，在生产中引起裂纹的萌生、扩展，最终导致压力容器与管道的失效，失效形式引起的直接后果就是出现泄漏。
现有技术普遍采用的泄漏监测方法包括：压力边界泄漏声发射监测、压力边界泄漏绝对湿度监测和环境放射性监测。通过压力边界泄漏声发射监测和压力边界泄漏绝对湿度监测，实现泄漏定位和泄漏率估计。但是，目前的压力边界泄漏声发射监测方法只能实现压力管道泄漏的鉴别和定位，缺乏对泄漏率的有效估计，从而无法争取到有效地解决时间。
发明内容
本发明意在提供一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，以克服现有技术存在的问题。
为达到上述目的，本发明的基本方案如下：一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，包括：
检测端，所述检测端配置有多个检测单元，所述检测单元分别预设在检测核电站的各个关键设备的待测点，并用于检测核电站的关键设备的各个待测点的运行工况并生成检测信号，且每一检测信号分别携带有特征标识；
特征数据库，所述特征数据库包括每一特征标识对应的关键设备以及该关键设备的待测点的位置坐标；
采集端，所述采集端配置有多个采集单元，关键设备的每个待测点分别预设有一个采集单元，且每个采集单元分别与该待测点的检测单元相互关联，所述采集单元用于采集待测点的泄漏数据信息；
智能诊断平台，所述智能诊断平台连接于检测端、特征数据库以及采集端，所述智能诊断平台配置有信号处理模块以及预警处理模块，当智能诊断平台接收到检测信号时，所述信号处理模块根据检测信号携带的特征标识从特征信号库调取该特征标识对应的关键设备并判断检测信号是否异常，当判断结果为信号异常时，所述信号处理模块生成检查任务并发送至该检测信号对应的待测点对应的采集单元，所述检查任务关联有检查项目，所述检查项目包括待测点的泄漏数据信息，所述泄漏数据信息包括泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度；
当智能诊断平台接收到泄漏数据信息时，所述预警处理模块根据泄漏数据信息生成预警处理任务，所述预警处理任务包括待处理的关键设备、关键设备待测点位置坐标以及处理时间期限；
数据交互端，连接于智能诊断平台，用于接收来自智能诊断平台的预警处理任务，并向操作人员发送预警处理任务。
进一步地，所述检查任务包括泄漏数据信息的预设采集时间周期以及采集时间间隔，当智能诊断平台接收到来自采集单元的泄漏数据信息时，所述预警处理模块根据泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度计算得到泄漏指数，并根据不同时间间隔得到的泄漏数据信息计算得到多个泄漏指数，并根据多个泄漏指数以及各个泄漏指数对应的时间点生成泄漏曲线，所述泄漏曲线表征为时间T0至时间Ti时的泄漏指数实际变化，T0为初始时刻，Ti为当前时刻。
进一步地，所述预警处理模块配置有曲线模型建立策略，所述曲线模型建立策略根据已生成的泄漏曲线模拟生成未来一段时间的泄漏模拟曲线，所述泄漏模拟曲线表征为时间Ti至Tj的泄漏指数模拟变化；
所述预警处理模块配置有泄漏预警策略，所述泄漏预警策略配置有泄漏预警临界值，所述泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成处理时间期限，并根据处理时间期限生成预警处理任务发送至数据交互端。
进一步地，所述预警处理模块配置有泄漏指数计算策略，所述泄漏指数计算策略配置有泄漏指数计算算法，所述泄漏指数计算算法对应不同的泄漏源类目配置有预设权重参数，且每一泄漏数据信息类目对应的预设权重参数不同，所述泄漏指数计算公式为：
Y＝β∑Ai*Bi
其中，Y为泄漏指数，β为随机参数，Ai为泄漏源类目对应的预设权重参数，Bi为泄漏浓度。
进一步地，所述随机参数β设置有多个影响因子，所述影响因子包括温度、湿度以及空气流速，所述随机参数β在每个预设采集时间周期内根据各个影响因子生成。
进一步地，所述预警处理模块配置泄漏模拟曲线修正策略，所述泄漏模拟曲线修正策略配置有修正阈值，所述泄漏模拟曲线修正策略比对Ti至Tn时的泄漏曲线与Ti至Tn时的泄漏模拟曲线的重合度，当重合度小于修正阈值时，所述曲线模型建立策略根据T0至Tn(T0＜Ti＜Tn＜Tj)时的泄漏曲线修正泄漏模拟曲线并得到泄漏模拟修正曲线，所述泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟修正曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成修正处理时间期限，并根据修正处理时间期限生成修正预警处理任务发送至数据交互端。
进一步地，所述数据交互端配置有预警等级标记策略，所述预警等级标记策略配置有预警时间区间，当数据交互端接收来自智能诊断平台的预警处理任务时，预警等级分配策略调取预警处理任务中的处理时间期限，并判断处理时间期限是否落入预警时间区间，并根据判断结果赋予预警处理任务危险等级；
当处理时间期限落入限预警时间区间时，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为中危险等级任务；
当处理时间期限未落入限预警时间区间，且处理时间期限小于预警时间区间的最小时间值，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为高危险等级任务；
当处理时间期限未落入限预警时间区间，且处理时间期限大于预警时间区间的最大时间值，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为低危险等级任务。
进一步地，所述关键设备包括反应堆压力容器、蒸汽发生器以及主泵。
进一步地，所述反应堆压力容器的待测点位于顶封头、底封头、输入管嘴、输出管嘴以及压力容器主体的焊缝处；所述蒸汽发生器的待测点位于给水入口、蒸汽出口、发生器主体与盖板的连接处、各个传热管与管板焊缝处、发生器主体与排污阀的连接处；所述主泵的待测点位于泵主体的输入端以及输出端。
与现有技术相比本方案的有益效果是：
1、当关键设备的待测点出现泄漏时，智能诊断平台接收到异常检测信号时，检测信号对应的待测点对应的采集单元采集泄漏数据信息并发送至智能诊断平台；智能诊断平台计算得到多个泄漏指数，根据多个泄漏指数以及各个泄漏指数对应的时间点生成泄漏曲线，再根据已生成的泄漏曲线模拟生成未来一段时间的泄漏模拟曲线，预警处理模块的泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成处理时间期限，并根据处理时间期限生成预警处理任务发送至数据交互端，数据交互端将包含有待处理的关键设备、关键设备待测点位置坐标以及处理时间期限的预警处理任务发送至操作人员，从而可以根据预警处理任务安排就近的操作人员在处理时间期限内及时处理泄漏情况，操作人员可以在安全的处理时间期限内及时处理泄漏点，确保了核电站的运行安全以及操作人员的自身安全。
2、由于核电站的运行环境条件复杂多变，针对泄漏指数配置了随机参数，随机参数根据核电站的关键设备所在环境的温度、湿度以及空气流速在预设采集时间周期内随机生成，根据泄漏的情况，及时对泄漏曲线进行修正，从而及时修正处理时间期限，以提示操作人员泄漏情况以及危险程度，使得操作人员能在相对安全的时间内快速准确地处理关键设备的泄漏情况。
附图说明
图1为本发明的系统架构图。
说明书附图中的附图标记包括：检测端1、检测单元11、特征数据库2、采集端3、采集单元31、智能诊断平台4、信号处理模块41、预警处理模块42、数据交互端5。
具体实施方式
下面结合说明书附图，并通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例：
一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，关键设备包括但不限于反应堆压力容器、蒸汽发生器以及主泵；
如图1所述，该系统包括：检测端1，检测端1配置有多个检测单元11，检测单元11分别预设在检测核电站的各个关键设备的待测点，并用于检测核电站的关键设备的各个待测点的运行工况并生成检测信号，且每一检测信号分别携带有特征标识；
其中，反应堆压力容器的待测点位于顶封头、底封头、输入管嘴、输出管嘴以及压力容器主体的焊缝处；蒸汽发生器的待测点位于给水入口、蒸汽出口、发生器主体与盖板的连接处、各个传热管与管板焊缝处、发生器主体与排污阀的连接处；主泵的待测点位于泵主体的输入端以及输出端。
特征数据库2，特征数据库2包括每一特征标识对应的关键设备以及该关键设备的待测点的位置坐标；
采集端3，采集端3配置有多个采集单元31，关键设备的每个待测点分别预设有一个采集单元31，且每个采集单元31分别与该待测点的检测单元11相互关联，采集单元31用于采集待测点的泄漏数据信息；
智能诊断平台4，智能诊断平台4连接于检测端1、特征数据库2以及采集端3，智能诊断平台4配置有信号处理模块41以及预警处理模块42，当智能诊断平台4接收到检测信号时，信号处理模块41根据检测信号携带的特征标识从特征信号库调取该特征标识对应的关键设备并判断检测信号是否异常，当判断结果为信号异常时，信号处理模块41生成检查任务并发送至该检测信号对应的待测点对应的采集单元31，检查任务关联有检查项目，检查项目包括待测点的泄漏数据信息，泄漏数据信息包括泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度；
当智能诊断平台4接收到泄漏数据信息时，预警处理模块42根据泄漏数据信息生成预警处理任务，预警处理任务包括待处理的关键设备、关键设备待测点位置坐标以及处理时间期限；
数据交互端5，连接于智能诊断平台4，用于接收来自智能诊断平台4的预警处理任务，并向操作人员发送预警处理任务。
检查任务包括泄漏数据信息的预设采集时间周期以及采集时间间隔，当智能诊断平台4接收到来自采集单元31的泄漏数据信息时，预警处理模块42根据泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度计算得到泄漏指数，并根据不同时间间隔得到的泄漏数据信息计算得到多个泄漏指数，并根据多个泄漏指数以及各个泄漏指数对应的时间点生成泄漏曲线，泄漏曲线表征为时间T0至时间Ti时的泄漏指数实际变化，T0为初始时刻，Ti为当前时刻。
预警处理模块配置有曲线模型建立策略，曲线模型建立策略根据已生成的泄漏曲线模拟生成未来一段时间的泄漏模拟曲线，泄漏模拟曲线表征为时间Ti至Tj的泄漏指数模拟变化；
预警处理模块42配置有泄漏预警策略，泄漏预警策略配置有泄漏预警临界值，泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成处理时间期限，并根据处理时间期限生成预警处理任务发送至数据交互端5。
预警处理模块42配置有泄漏指数计算策略，泄漏指数计算策略配置有泄漏指数计算算法，泄漏指数计算算法对应不同的泄漏源类目配置有预设权重参数，且每一泄漏数据信息类目对应的预设权重参数不同，泄漏指数计算公式为：
Y＝β∑Ai*Bi
其中，Y为泄漏指数，β为随机参数，Ai为泄漏源类目对应的预设权重参数，Bi为泄漏浓度。
随机参数β设置有多个影响因子，影响因子包括温度、湿度以及空气流速，随机参数β在每个预设采集时间周期内根据各个影响因子生成。
预警处理模块42配置泄漏模拟曲线修正策略，泄漏模拟曲线修正策略配置有修正阈值，泄漏模拟曲线修正策略比对Ti至Tn时的泄漏曲线与Ti至Tn时的泄漏模拟曲线的重合度，当重合度小于修正阈值时，曲线模型建立策略根据T0至Tn时的泄漏曲线修正泄漏模拟曲线并得到泄漏模拟修正曲线，泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟修正曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成修正处理时间期限，并根据修正处理时间期限生成修正预警处理任务发送至数据交互端5。
其中，T0＜Ti＜Tn＜Tj，Tn为修正时刻，Tj为未来某一时刻，且Tj时刻大于泄漏预警临界值对应的时间点。
数据交互端5配置有预警等级标记策略，预警等级标记策略配置有预警时间区间，当数据交互端5接收来自智能诊断平台4的预警处理任务时，预警等级分配策略调取预警处理任务中的处理时间期限，并判断处理时间期限是否落入预警时间区间，并根据判断结果赋予预警处理任务危险等级；
当处理时间期限落入限预警时间区间时，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为中危险等级任务；
当处理时间期限未落入限预警时间区间，且处理时间期限小于预警时间区间的最小时间值，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为高危险等级任务；
当处理时间期限未落入限预警时间区间，且处理时间期限大于预警时间区间的最大时间值，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为低危险等级任务。
本方案具体实施方式如下：
在核电站的各个关键设备的待测点分别安装有检测单元11以及采集单元31，各个检测单元11根据预设的检测时间周期，分别对关键设备的各个待测点的运行工况并生成检测信号，并将检测信号发送至智能诊断平台4；
智能诊断平台4接收到检测信号时，信号处理模块41根据检测信号携带的特征标识从特征信号库调取该特征标识对应的关键设备并判断检测信号是否异常，
当判断结果为信号异常时，信号处理模块41生成检查任务并发送至该检测信号对应的待测点对应的采集单元31，采集单元31根据检查任务关联的检查项目，采集对应待测点的泄漏数据信息，并将泄漏数据信息发送至智能诊断平台4。
智能诊断平台4的预警处理模块42根据泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度计算得到泄漏指数，并根据不同时间间隔得到的泄漏数据信息计算得到多个泄漏指数，并根据多个泄漏指数以及各个泄漏指数对应的时间点生成泄漏曲线，再根据已生成的泄漏曲线模拟生成未来一段时间的泄漏模拟曲线，预警处理模块42的泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成处理时间期限，并根据处理时间期限生成预警处理任务发送至数据交互端5。
当数据交互端5接收来自智能诊断平台4的预警处理任务时，预警等级分配策略调取预警处理任务中的处理时间期限，赋予预警处理任务危险等级，并向操作人员发送预警处理任务，操作人员可以根据预警处理任务的危险等级，预警处理任务包含的待处理的关键设备、关键设备待测点位置坐标以及处理时间期限，安排就近的操作人员在处理时间期限内及时处理泄漏情况，操作人员可以在安全的处理时间期限内及时处理泄漏点，确保了核电站的运行安全以及操作人员的自身安全。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：
包括：
检测端，所述检测端配置有多个检测单元，所述检测单元分别预设在检测核电站的各个关键设备的待测点，并用于检测核电站的关键设备的各个待测点的运行工况并生成检测信号，且每一检测信号分别携带有特征标识；
特征数据库，所述特征数据库包括每一特征标识对应的关键设备以及该关键设备的待测点的位置坐标；
采集端，所述采集端配置有多个采集单元，关键设备的每个待测点分别预设有一个采集单元，且每个采集单元分别与该待测点的检测单元相互关联，所述采集单元用于采集待测点的泄漏数据信息；
智能诊断平台，所述智能诊断平台连接于检测端、特征数据库以及采集端，所述智能诊断平台配置有信号处理模块以及预警处理模块，当智能诊断平台接收到检测信号时，所述信号处理模块根据检测信号携带的特征标识从特征信号库调取该特征标识对应的关键设备并判断检测信号是否异常，当判断结果为信号异常时，所述信号处理模块生成检查任务并发送至该检测信号对应的待测点对应的采集单元，所述检查任务关联有检查项目，所述检查项目包括待测点的泄漏数据信息，所述泄漏数据信息包括泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度；
当智能诊断平台接收到泄漏数据信息时，所述预警处理模块根据泄漏数据信息生成预警处理任务，所述预警处理任务包括待处理的关键设备、关键设备待测点位置坐标以及处理时间期限；
数据交互端，连接于智能诊断平台，用于接收来自智能诊断平台的预警处理任务，并向操作人员发送预警处理任务。
2.根据权利要求1所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述检查任务包括泄漏数据信息的预设采集时间周期以及采集时间间隔，当智能诊断平台接收到来自采集单元的泄漏数据信息时，所述预警处理模块根据泄漏源类目以及泄漏源类目对应的泄漏浓度计算得到泄漏指数，并根据不同时间间隔得到的泄漏数据信息计算得到多个泄漏指数，并根据多个泄漏指数以及各个泄漏指数对应的时间点生成泄漏曲线，所述泄漏曲线表征为时间T0至时间Ti时的泄漏指数实际变化，T0为初始时刻，Ti为当前时刻。
3.根据权利要求2所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述预警处理模块配置有曲线模型建立策略，所述曲线模型建立策略根据已生成的泄漏曲线模拟生成未来一段时间的泄漏模拟曲线，所述泄漏模拟曲线表征为时间Ti至Tj的泄漏指数模拟变化；
所述预警处理模块配置有泄漏预警策略，所述泄漏预警策略配置有泄漏预警临界值，所述泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成处理时间期限，并根据处理时间期限生成预警处理任务发送至数据交互端。
4.根据权利要求3所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述预警处理模块配置有泄漏指数计算策略，所述泄漏指数计算策略配置有泄漏指数计算算法，所述泄漏指数计算算法对应不同的泄漏源类目配置有预设权重参数，且每一泄漏数据信息类目对应的预设权重参数不同，所述泄漏指数计算公式为：
Y＝β∑Ai*Bi
其中，Y为泄漏指数，β为随机参数，Ai为泄漏源类目对应的预设权重参数，Bi为泄漏浓度。
5.根据权利要求4所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述随机参数β设置有多个影响因子，所述影响因子包括温度、湿度以及空气流速，所述随机参数β在每个预设采集时间周期内根据各个影响因子生成。
6.根据权利要求3所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述预警处理模块配置泄漏模拟曲线修正策略，所述泄漏模拟曲线修正策略配置有修正阈值，所述泄漏模拟曲线修正策略比对Ti至Tn时的泄漏曲线与Ti至Tn时的泄漏模拟曲线的重合度，当重合度小于修正阈值时，所述曲线模型建立策略根据T0至Tn(T0＜Ti＜Tn＜Tj)时的泄漏曲线修正泄漏模拟曲线并得到泄漏模拟修正曲线，所述泄漏预警策略根据泄漏预警临界值找到泄漏模拟修正曲线中的泄漏预警临界值对应的时间点生成修正处理时间期限，并根据修正处理时间期限生成修正预警处理任务发送至数据交互端。
7.根据权利要求1所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述数据交互端配置有预警等级标记策略，所述预警等级标记策略配置有预警时间区间，当数据交互端接收来自智能诊断平台的预警处理任务时，预警等级分配策略调取预警处理任务中的处理时间期限，并判断处理时间期限是否落入预警时间区间，并根据判断结果赋予预警处理任务危险等级；
当处理时间期限落入限预警时间区间时，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为中危险等级任务；
当处理时间期限未落入限预警时间区间，且处理时间期限小于预警时间区间的最小时间值，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为高危险等级任务；
当处理时间期限未落入限预警时间区间，且处理时间期限大于预警时间区间的最大时间值，预警等级标记策略标记预警处理任务的预警等级为低危险等级任务。
8.根据权利要求1所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述关键设备包括反应堆压力容器、蒸汽发生器以及主泵。
9.根据权利要求8所述的一种核电站关键设备的定点检测和预警系统，其特征在于：所述反应堆压力容器的待测点位于顶封头、底封头、输入管嘴、输出管嘴以及压力容器主体的焊缝处；所述蒸汽发生器的待测点位于给水入口、蒸汽出口、发生器主体与盖板的连接处、各个传热管与管板焊缝处、发生器主体与排污阀的连接处；所述主泵的待测点位于泵主体的输入端以及输出端。
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