CN115190152B

CN115190152B - 一种测量系统

Info

Publication number: CN115190152B
Application number: CN202210835691.1A
Authority: CN
Inventors: 李彦平; 邵德立; 张雄林; 吴昌昊; 刘杰; 邹佳鑫; 谭晟吉; 王文俊; 尹得智; 柏森洋
Original assignee: China South Industries Group Automation Research Institute
Current assignee: China South Industries Group Automation Research Institute
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2042-07-15
Also published as: CN115190152A

Abstract

本发明公开了一种测量系统，该系统包括若干测量单元，每个所述测量单元分别位于不同的空间位置；每个所述测量单元分别包括若干采集接口，每个所述空间位置包括若干测量位置，每个所述测量位置分别设置有参量监测传感器。该系统采用分布式架构及边缘计算技术，系统内包含可配置数量的测量设备，各测量单元可针对不同状态参量类型及数量进行灵活配置，并可在工程现场测量端进行数据测量及处理，而后将处理后的数据上传至主控制单元，便于控制台更加直观的获取冷却系统状态，降低了控制台的运行负荷，提高了处理效率，同时各测量单元在现场监测端即可获取系统的局部运行状态，提高维护性及使用性。

Description

一种测量系统

技术领域

本发明涉及冷却控制技术领域，特别是涉及一种基于分布式及边缘计算的测量系统。

背景技术

反应堆控制系统中，冷却系统的正常运行是整个反应堆正常运行的保证。针对冷却系统中各个环节运行状态的监测是必不可少的。

现有技术中用于反应堆冷却系统状态参数测量的测量系统，多采用统一的监测端，通过长距离引线传输及信号变送器进行状态量测量，或通过分布式测量系统进行独立监测并将原始量直接传输至控制中心进行二次处理。

采用统一的监测端，监测设备不仅需要大量的输入输出接口，不利于设备安装及维护，且处于不同位置的状态量，其传输线可能长达几十上百米，不仅带来传输线干扰的问题从而降低测量精度，同样存在布线困难的情况。

根据需要监测的物理状态量分布，灵活布置监测设备可大大降低布线难度，但目前测量系统中各设备独立分布，且仅进行初步测量得到相应的电流或电压等原始量，而后将原始量传输至控制台从而对此数据计算分析处理，才能得知监测端运行状态，对于靠近现场的监测端则不能及时获取运行状态信息，不利于维护。

发明内容

本发明提供了一种测量系统。具体的为一种便于在现场监测端安装、布线及能够及时处理现场端数据同时降低对控制中心依赖程度的测量系统。

本发明提供了如下方案：

一种测量系统，包括：

若干测量单元，每个所述测量单元分别位于不同的空间位置；每个所述测量单元分别包括若干采集接口，每个所述空间位置包括若干测量位置，每个所述测量位置分别设置有参量监测传感器；每个所述测量单元包括的各个所述采集接口分别用于与位于其所处的所述空间位置处的不同所述测量位置的所述参量监测传感器相连；

主控制单元，所述主控制单元与若干所述测量单元分别可通信相连；

其中，各个所述测量单元通过冗余交叉环网可通信相连；每个所述测量单元用于对与其相连的所述采集接口采集到的测量信息进行第一计算以及第二计算；

所述第一计算包括通过确定的目标测量信息计算获得电参数，所述目标测量信息为可用于获得所述电参数的所述测量信息；

所述第二计算包括结合所述电参数和其他所述测量单元的测量信息或本测量单元的其他非目标参量信息，计算获得实际工程所需的状态量，并将所述状态量上传至所述主控制单元。

优选地：每个所述测量单元包含的所述采集接口的数量相同。

优选地：所述采集接口包括18个I/O接口。

优选地：每个所述测量单元包含的各个所述采集接口均独立布置。

优选地：所述冗余交叉环网的通信总线为RS422。

优选地：所述主控制单元与若干所述测量单元通过RS485总线分别可通信相连。

优选地：所述测量单元包括通信控制模块，所述通信控制模块用于执行第一上行通信以及第一下行通信；所述第一上行通信用于将所述状态量上传至所述主控制单元；所述第一下行通信用于接收所述主控制单元发送的命令，以便对测量单元进行时间校正和/或状态复位。

优选地：所述测量单元还包括数据中转模块；所述数据中转模块用于执行第二上行通信以及第二下行通信；所述第二上行通信用于接收上游设备传输的测量信息；所述第二下行通信用于将本设备的测量信息打包处理后下发至环网内下游设备。

优选地：所述测量单元还包括可配置的若干测量模块，所述测量模块用于接收所述测量信息，并将所述测量信息转换为相应的物理量；

若干所述测量模块分别通过冗余的CAN总线通信与所述通信控制模块相连，以便所述通信控制模块根据安装现场的信号类型对所述测量模块进行配置。

优选地：所述测量单元还包括供电控制电路以及至少两路debug接口。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本申请实施例提供的一种测量系统，采用分布式架构及边缘计算技术，系统内包含可配置数量的测量设备，各测量单元可针对不同状态参量类型及数量进行灵活配置，并可在工程现场测量端进行数据测量及处理，而后将处理后的数据上传至主控制单元，便于控制台更加直观的获取冷却系统状态，降低了控制台的运行负荷，提高了处理效率，同时各测量单元在现场监测端即可获取系统的局部运行状态，提高维护性及使用性。

另外，在优选的实施方式下，系统内的单体设备可进行多种类型的采集模块配置及物理参量采集并处理。通信控制模块对内除接收各测量模块传输的测量数据外，还可进行设备内测量模块种类和数量的配置，以适应现场监测要求。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种测量系统的架构示意图;

图2是本发明实施例提供的各测量单元间通信网络拓扑;

图3是本发明实施例提供的测量单元的功能图。

图中：测量单元1、采集接口11、主控制单元2。

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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1、图2，为本发明实施例提供的一种测量系统，如图1、图2所示，该系统可以包括：

若干测量单元1，每个所述测量单元1分别位于不同的空间位置；每个所述测量单元1分别包括若干采集接口11，每个所述空间位置包括若干测量位置，每个所述测量位置分别设置有参量监测传感器；每个所述测量单元1包括的各个所述采集接口11分别用于与位于其所处的所述空间位置处的不同所述测量位置的所述参量监测传感器相连；

主控制单元2，所述主控制单元2与若干所述测量单元1分别可通信相连；

其中，各个所述测量单元1通过冗余交叉环网可通信相连；每个所述测量单元1用于对与其相连的所述采集接口采集到的测量信息进行第一计算以及第二计算；

所述第二计算包括结合所述电参数和其他所述测量单元的测量信息或本测量单元的其他非目标参量信息，计算获得实际工程所需的状态量，并将所述状态量上传至所述主控制单元2。

由于反应堆整个冷却系统中各个需要监测的物理状态均处于不同的空间位置，且不同的状态参量计算还需要用到其他的状态量，如针对冷却液压力或液位的检测与计算，需要使用到冷却液温度及密度等物理量，但这些物理状态参量的监测却并未分布在同一个位置，因而本申请提供的系统采用分布式测量系统可灵活解决不同区域测量困难的问题。

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的应用设备，就近提供最近端服务。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，在工业系统中应用较为广泛，但目前基于边缘计算的各个测量设备之间均为独立存在，与控制中心呈星形网络或二叉树形网络，相互之间不进行数据交互，所有数据均在控制中心进行二次处理。

本申请实施例提供的系统数据的处理运算均在各个测量单元进行，且每个测量单元在进行计算处理时，可以通过冗余交叉环网调用其他测量单元获得的测量信息，而后将处理后的数据上传至主控制单元。便于主控制单元更加直观的获取冷却系统状态，降低了控制台的运行负荷，提高了处理效率。

可以理解的是，本申请实施例提供的测量单元的数量可以根据实际需要选择配置其数量。测量单元还可以根据需要，布置在不同的位置。为了实现本申请实施例提供的测量单元的通用性，本申请实施例还可以提供每个所述测量单元包含的所述采集接口的数量相同。各测量设备配备同样的测量接口数量，在保证安装及布置方便的情况下设计为18路I/O口，测量设备可进行参数修改以配置各类型I/O采集卡的数量及安装位，从而根据需要对不同数量的压力、液位或流速等参量监测。

进一步的，每个所述测量单元包含的各个所述采集接口均独立布置。各测量单元的I/O端口采用互相独立设计，确保任何一路测量故障均不影响整个测量设备正常工作。

参见图2，本申请实施例提的系统内各测量单元之间采用一种冗余交叉环网进行设备之间数据共享，通信总线为RS422，测量单元间共享的数据用于其他设备进行物理参量计算，从而使得任意位置分布均可得到全局数据，提高了位置布置的灵活性。

为了方便各个测量单元与主控制单元之间进行通信，本申请实施例还可以提供所述主控制单元与若干所述测量单元通过RS485总线分别可通信相连。各测量单元对监测的物理状态量进行一次与二次计算，一次计算得到相应的电参数如电压、电流、电阻等；二次计算需借助其他测量单元的数据或本测量单元其他测量接口的数据，从而得到实际工程所需的状态量，并上传至主控制设备，通信总线为RS485。

为了进一步的提高本申请实施例提供的测量单元的性能，如图3所示，本申请还可以提供所述测量单元包括通信控制模块，所述通信控制模块用于执行第一上行通信以及第一下行通信；所述第一上行通信用于将所述状态量上传至所述主控制单元；所述第一下行通信用于接收所述主控制单元发送的命令，以便对测量单元进行时间校正和/或状态复位。

所述测量单元包括通信控制模块，所述通信控制模块用于执行第一上行通信以及第一下行通信；所述第一上行通信用于将所述状态量上传至所述主控制单元；所述第一下行通信用于接收所述主控制单元发送的命令，以便对测量单元进行时间校正和/或状态复位。其中COM1/COM2属于通信控制模块，第一上行通信主要用于将测量设备测量处理完毕的数据上传至主控制设备；第一下行通信则用于接受主控制设备命令，对测量设备进行时间校正、状态复位等；通信总线采用冗余设计。通信控制模块（COM1/COM2）还用于对设备内部采集模块的类型进行配置以及测量新的预知设置，以提供设备对外部测量信息的正确性所属范围进行判断。

所述测量单元还包括数据中转模块（BRM）；所述数据中转模块用于执行第二上行通信以及第二下行通信；所述第二上行通信用于接收上游设备传输的测量信息；所述第二下行通信用于将本设备的测量信息打包处理后下发至环网内下游设备。作为各个单体测量设备之间的数据中转模块，采用两路第二下行通信，则用于将本设备数据打包处理后下发至环网内下游设备；第二上行通信，用于接受上游设备传输的测量信息。整个环网采用交叉冗余设计，确保某一条线缆断路或通信失败不影响整个环网内部设备的数据共享。

所述测量单元还包括可配置的若干测量模块，所述测量模块用于接收所述测量信息，并将所述测量信息转换为相应的物理量；若干所述测量模块分别通过冗余的CAN总线通信与所述通信控制模块相连，以便所述通信控制模块根据安装现场的信号类型对所述测量模块进行配置。其中AI（模拟量输入）/AO（模拟量输出）/TC(热电偶)/RTD(热电阻)/CDM等均属于数量可配置的不同类型的测量模块，用于监测冷却系统中各环节运行状态，分别接受各冷却位置设置的不同传感器的测量信息，并转换为相应的液位、压力、流速、温度等值。各测量模块内置多种物理参量的测量及转换公式，可由通信控制模块根据安装现场的信号类型进行配置。

设备内部各测量模块与通信控制模块通过冗余的CAN总线通信，分别将自身测量转换后的物理量数据传输至通信控制模块。通信控制模块对内除接收各测量模块传输的测量数据外，还可进行设备内测量模块种类和数量的配置，以适应现场监测要求。

所述测量单元还包括供电控制电路POWER1/POWER2以及至少两路debug接口。POWER1/POWER2用于为整个设备提供供电控制，采用冗余设计。每个单体设备设计两路debug接口，可将设备测量过程数据信息进行打印显示，以监控设备的状态信息；同时，还可通过该接口进行设备内部模块类型和数量的配置，以灵活适应现场各类型信号采集。

总之，本申请提供的测量系统，可以用于反应堆控制系统中堆舱冷却液位、冷却系统进出水口压力、冷却液温度、冷却液密度、冷却液流速等重要状态参数测量计算。可对现场监测数据进行采集处理，及时获取现场运行状态；对设备安装位置要求低；在工作现场进行数据处理，对控制中心的负荷大大降低；设备均可就近安装，从而降低长距离传输线带来的干扰（共模干扰）。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加上必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种测量系统，其特征在于，包括：

所述第二计算包括结合所述电参数和其他所述测量单元的测量信息或本测量单元的其他非目标参量信息，计算获得实际工程所需的状态量，并将所述状态量上传至所述主控制单元;

所述测量单元包括通信控制模块，所述通信控制模块用于执行第一上行通信以及第一下行通信；所述第一上行通信用于将所述状态量上传至所述主控制单元；所述第一下行通信用于接收所述主控制单元发送的命令，以便对测量单元进行时间校正和/或状态复位。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，每个所述测量单元包含的所述采集接口的数量相同。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述采集接口包括18个I/O接口。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，每个所述测量单元包含的各个所述采集接口均独立布置。

5.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述冗余交叉环网的通信总线为RS422。

6.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述主控制单元与若干所述测量单元通过RS485总线分别可通信相连。

7.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量单元还包括数据中转模块；所述数据中转模块用于执行第二上行通信以及第二下行通信；所述第二上行通信用于接收上游设备传输的测量信息；所述第二下行通信用于将本设备的测量信息打包处理后下发至环网内下游设备。

8.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量单元还包括可配置的若干测量模块，所述测量模块用于接收所述测量信息，并将所述测量信息转换为相应的物理量；

9.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量单元还包括供电控制电路以及至少两路debug接口。