基于无线传感技术的核电站辐射场三维可视化技术研究

发布时间：2017-08-26 05:47

  本文关键词：基于无线传感技术的核电站辐射场三维可视化技术研究

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【摘要】：近年来,随着核技术在核电站辐射监测领域的发展以及无线传感技术在智能监控领域的广泛应用,智能化的辐射监测系统也成为各科研院所以及核电业主的研究对象。如何有效、全面的对核电站工作环境下的各区域及工艺流程进行辐射监测,减少事故工况下人工工作量等设计目标也极大的推动了无线传感技术在核电站的应用。为了满足核电站内辐射场范围更大,稳定性要求更强,安全性要求更高的监测需求,本文以无线传感技术在核电站的应用现状及国内外各科研院所研究状况为可行性的理论基础,在充分分析核电站无线辐射监测系统特性的基础上,提出了一种基于无线传感网技术的核电站辐射场三维监测方法并搭建了系统模型。该系统着重解决了两点问题：一是设计、搭建了无线传感网络,优化了网络结构及节点部署策略。比对研究后选择WirelessHART技术搭建无线网络模型,理论分析了其mesh网络结构的可靠性、安全性及稳定性,试验验证了所研发的WirelessHART模块具有极低的功耗且组网操作简单的特性。针对于核电站辐射监测仪位置固定的情况,设计了双层网络模型,使用ILP(整数线性规划)方法定性分析了该网络功耗小、链路完整及数据传输不丢包的约束条件,从而解决最少中继节点数目的部署策略问题。该网络模型可实现大范围的辐射剂量无线测量,能够保证各有效测量位置的测量结果可准确可靠的发送至数据接收终端。二是采用先进的超声波技术实现安全壳内外的无线通信。针对钢制安全壳对无线信号的屏蔽作用,分析了其通信距离短且速率要求低的无线通信需求,设计了以超声波为信号载体的无线通信系统。研发的频率40kHz、波特率2400bps的超声波发射及接收模块,在模拟核电站安全壳的工况下,实验验证了该技术的可行性。该技术突破了无线技术在安全壳应用的瓶颈,避免了增加贯穿件对安全壳完整性的破坏。在以上两点技术的支撑下,结合所开发的三维实时重建软件,本文初步实现了“安全壳内数据监测——无线网络数据传输——超声波技术通信”的辐射场无线监测技术解决方案。
【关键词】：核电站 WirelessHART 双层网络 超声波 三维重建
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623;TL751
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 核电站无线监测技术的研究现状11-12
• 1.2.1 外国研究的研究现状11-12
• 1.2.2 我国研究现状12
• 1.3 核电站无线通讯技术的应用现状12-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 核电站辐射场无线监测模型设计17-24
• 2.1 核电站辐射监测技术17-19
• 2.1.1 核电站内核辐射种类17
• 2.1.2 核电站辐射监测技术特点17-18
• 2.1.3 核电站辐射探测器18-19
• 2.2 用于NPP辐射场无线监测技术性能分析及要求19-21
• 2.2.1 核电站无线传感技术的SWOT分析19-20
• 2.2.2 无线监测技术关键指标20-21
• 2.3 无线通信技术应用的可行性分析21-22
• 2.4 辐射场无线监测系统的设计方案22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 核电站无线传感网络的设计与实现24-34
• 3.1 无线传感技术的比较与选择24-25
• 3.2 WirelessHART技术介绍25-27
• 3.3 WirelessHART技术特性分析27
• 3.4 WirelessHART网络的搭建与实现27-33
• 3.4.1 网络构架及组成27-28
• 3.4.2 WirelessHART模块的设计28-31
• 3.4.3 WirelessHART评估套件的设计与实现31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 基于ILP法的网络布局优化设计方案34-41
• 4.1 核电站无线网络布局需求分析34
• 4.2 双层网络模型设计34-35
• 4.3 符号定义及变量说明35-36
• 4.3.1 符号定义35
• 4.3.2 变量说明35-36
• 4.4 中继节点的ILP规划方法36-40
• 4.4.1 目标函数36
• 4.4.2 约束条件36-39
• 4.4.3 约束条件说明及分析39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第5章 安全壳通信系统及可视化平台设计与实现41-50
• 5.1 安全壳无线通信可行性分析41
• 5.2 超声波通信系统方案设计41-42
• 5.3 系统开发及实现42-47
• 5.3.1 系统硬件设计与开发43-46
• 5.3.2 系统测试与评价46-47
• 5.4 三维可视化平台的设计与实现47-49
• 5.4.1 可视化平台的开发基础47-48
• 5.4.2 可视化平台工作流程及演示48-49
• 5.5 本章小结49-50
• 第6章 结论与展望50-52
• 6.1 总结50-51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果55-56
• 致谢56

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1 张力;;核电站安全性的人的因素研究——安全文化在核能界的应用[A];第二届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1995年

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3 赵晓岚;;集中化核电站营运战略下质保管理体系整合与复制思考[A];中国核学会核能动力学会核电质量保证专业委员会第十届年会暨学术报告会论文专集[C];2010年

4 王金平;李磊;张新立;;浅议核电站的防火及其技术手段[A];2010中国消防协会科学技术年会论文集[C];2010年

5 王莉萍;黄桂玲;雷玺;许新;;滨海核电站设计基准洪水分析研究[A];第十六届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上册）[C];2013年

6 钟国庆;曾逢春;黄文君;苏国权;俞亦军;;核电站控制系统质量保证体系的探讨[A];核电建设与浙江先进制造业发展研讨会论文集[C];2005年

7 倪昕玮;叶驰川;;无线通信技术在核电站工程建设阶段的应用[A];2013电力行业信息化年会论文集[C];2013年

8 倪卫冲;;内陆核电站核与辐射安全的航空监测[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第5册）[C];2009年

9 陆秀生;李利;;在运核电站技术改进管理研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第3册）[C];2009年

10 王天运;任辉启;张力军;刘国强;;爆炸地冲击作用下某核电站安全壳的破坏形式[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年

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1 杜朝平;保卫核电站：各国有何高招？[N];中国国防报;2008年

2 秋絮;印度核电站危在旦夕[N];中国矿业报;2002年

3 张浩;让核电站漂起来[N];科技日报;2008年

4 记者 刘华新;德国决定2022年前关闭所有核电站[N];人民日报;2011年

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8 李瞧;难过地震大关 核电站安全警钟长鸣[N];中国工业报;2007年

9 何平;透明的红石顶核电站[N];光明日报;2007年

10 中国CDC辐射防护与核安全医学所研究员 朱昌寿;我国核电站很安全[N];健康报;2007年

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1 雷翠萍;核与辐射认知和风险沟通研究[D];中国疾病预防控制中心;2011年

2 张衡;核电站应激环境下鲁棒感知网络的多冗余结构优化方法研究[D];电子科技大学;2013年

3 肖东生;基于核电站安全的组织因素研究[D];中南大学;2010年

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本文编号：740048