一種結構安全監控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種結構安全監控系統，包括：主機柜、附屬集線箱和測量端；主機柜中包括：工控機、交換機和多個主采集器；附屬集線箱中包括：多個擴展模塊；測量端中包括：多個接線盒和傳感器；工控機通過交換機向主采集器傳輸采集命令；主采集器根據采集命令控制對應的擴展模塊的各個通道按照順序逐一與主采集器進行數據交換；擴展模塊通過數據電纜接收與其連接的各個傳感器的測量數據，并通過數據電纜將測量數據傳輸給主采集器；工控機通過交換機從所述主采集器中下載測量數據，并對下載的測量數據進行分析處理并根據處理結果進行實時的安全預警。應用本實用新型可以提高使用效率、節約大量的人工成本、獲得海量原始數據，實現實時自動分析處理和結果呈現，實時異常工況預警。
【專利說明】
一種結構安全監控系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及安全監控技術領域，尤其涉及一種結構安全監控系統。
【背景技術】
[0002]核電站安全殼是核反應堆的圍護結構，是繼核燃燒包殼、壓力殼之后的第三道安全屏障，其結構安全重要性無與倫比。根據國際原子能機構有關規定，核電站安全殼結構建造后和在役期間需要定期進行密封性試驗、強度試驗以及日常的安全監控。鑒于此，在安全殼的施工過程中，在混凝土結構內預埋了或者在結構外側壁安裝了對安全殼的各種變形進行測量的大量永久性儀表。二代半以前的核電技術，上述測量儀表分散在結構不同的部位，在試驗期間一般都是通過人工跑點采用手持式的測讀儀表進行測量。當前，以臺山核電站的EPR三代核電技術為例，根據結構的安全檢測的考慮，布設了 700余支儀表，這些儀表所檢測的參數種類多、容量大，依靠單純的原有人工跑點方式收集數據和實現監控已不能滿足核電監控的規定與設計要求。同時，隨著當代對核電安全管理意識的提升以及節省人工成本需求迫切，原有的二代半以前的核電技術，迫切需要對原有的測試系統進行改造升級，通過改造集成一種結構安全自動化監控技術已經是勢在必行。
[0003]其它非核電領域，對于重要的影響國際民生和公共安全的建筑結構，如國家會議中心、體育場、大跨橋梁等，根據設計要求，在結構的建造或者運行期間也需要進行結構安全監控，因此往往根據結構的重要性程度及設計的要求布設了大量的檢測儀表，這些結構安全監控也需要集成一種自動化的監控技術。
[0004]因此可知，在現有技術中，對于當前兩代半的核電站安全殼結構安全監測技術，已經實現了結構安全檢測用傳感器的設計與布設。圖1為現有技術中的核電結構監測系統架構圖，如圖1所示，現有技術中的核電結構監測系統包括測量端11、接線端12和采集終端13。其中，測量端11中可以包括有多種種類的傳感器。例如，圖1中所示的第I類傳感器111、……、第N類傳感器IlN等。接線端12中具有N個接線盒，每一個接線盒121都與其所對應的某一類傳感器通過電纜連接，例如，圖1中所示的接線盒121與第I類傳感器通過電纜連接，……，接線盒12N與第N類傳感器通過電纜連接。采集終端13可以包括多個便攜式讀數儀，其中，每一類傳感器都對應一個相應的便攜式讀數儀。例如，圖1中所示的第I類便攜式讀數儀131與接線盒121通過數據線連接，……，第N類便攜式讀數儀13N與接線盒12N通過數據線連接。
[0005]根據上述結構可知，現有技術中的結構監測系統中的傳感器均是就近分散式布置，并使用便攜式讀數儀通過人工跑點的方式進行數據采集，然后根據采集所得數據人工錄入和分析處理并進行評判與控制，因此缺乏集成式的數據自動化采集與控制裝置。
[0006]對于其它非核電領域，結構安全監測實現了結構安全檢測用傳感器子系統的設計與布設，對于數據收集系統除人工收集外，也有集成了半自動或者自動程度較高的收集系統，但這些半自動或者自動化程度較高的監測系統各個功能部分都是相互獨立的，并未集成為一體化的采集柜。對于半自動化的數據收集系統基本是需要人工干預情況下分批次的收集結構的基本參數。而自動化程度較高的收集系統，其能夠采集的信號類型也往往都比較單一，每種信號類型的采集裝置獨立工作，最后數據通過人工歸集和分析最后實現人工對結構安全的監控與評估。
[0007]鑒于當前核電事業的蓬勃發展，第三代核電技術的推廣應用，大容量、多參數檢測儀表的應用，迫切需要開發一套標準化的結構安全監控技術，研發與之匹配的結構安全自動化監測標準化控制柜。
【實用新型內容】
[0008]有鑒于此，本實用新型提供了一種結構安全監控系統，從而提高了使用效率、節約了大量的人工成本、獲得了海量原始數據，可以實現實時自動分析處理和結果呈現，做到實時異常工況預警，對安全殼的正常運行取到很好的監管作用。
[0009]本實用新型的技術方案具體是這樣實現的:
[0010]一種結構安全監控系統，該系統包括:主機柜、附屬集線箱和測量端；
[0011]所述主機柜，通過控制電纜和數據電纜與附屬集線箱連接，所述附屬集線箱通過所述數據電纜與測量端連接；
[0012 ]所述主機柜中包括:工控機、交換機和多個主采集器；
[0013]所述附屬集線箱中包括:多個擴展模塊；
[0014]所述測量端中包括:多個接線盒和多個與接線盒連接的傳感器；
[0015]所述工控機通過交換機向所述主采集器傳輸采集命令；
[0016]所述主采集器根據采集命令通過控制電纜控制對應的擴展模塊的各個通道按照順序逐一采集數據并通過數據電纜與主采集器進行數據交換；
[0017]所述擴展模塊通過數據電纜接收與其通過接線盒連接的各個傳感器的測量數據，并通過數據電纜將測量數據傳輸給主采集器；
[0018]所述主采集器存儲所接收到的測量數據；
[0019]所述工控機通過交換機從所述主采集器中下載測量數據，并對下載的測量數據進行分析處理并根據處理結果進行實時的安全預警。
[0020]較佳的，所述采集命令中包括:
[0021]時鐘、采集信號類型、數量、接線方式和采集頻率。
[0022]較佳的，所述主機柜還進一步包括:防雷模塊；
[0023]所述防雷模塊，用于防止雷電擊中傳感器后引起主采集器及其他設備的損壞。
[0024]較佳的，所述主機柜還進一步包括:顯示器；
[0025]所述顯示器，用于顯示結構安全監控系統中各個傳感器測量得到的實時數據或工作曲線，并進行實時的安全預警。
[0026]較佳的，所述主機柜還進一步包括:柜體和集成一體的配電箱；
[0027]所述柜體，用于安裝、設置和保護主機柜中的各個設備；
[0028]所述配電箱，設置于所述柜體的底部，用于為主機柜及整個結構安全監控系統供電，根據目標傳感器或部件的不同，配置相應的適配開關電源，以提供所需的額定直流電和交流電。
[0029]較佳的，所述主機柜還進一步包括:不間斷電源；
[0030]所述不間斷電源，用于為主機柜及整個結構安全監控系統提供不間斷電源。
[0031 ]較佳的，所述UPS為整體式或分體式；
[0032]所述UPS包括:UPS控制器和UPS電池包。
[0033]較佳的，所述主機柜還進一步包括:散熱風扇和柜體接地端子；
[0034]所述散熱風扇，設置于柜體的頂部，用于降低主機柜的內部溫度。
[0035]所述柜體接地端子，設置于柜體的底部，用于防止雷擊和/或漏電造成柜體及柜體內部的設備的損壞。
[0036]由上述技術方案可見，通過使用本實用新型中所提供的結構安全監控系統，在對大型建筑結構進行安全監控時，可以不再依靠人工跑點手動測量、手動分析和延時評估，而是可以進行自動監控，極大的提高了使用效率、節約了大量的人工成本、獲得了海量原始數據，可以實現實時自動分析處理和結果呈現，做到實時異常工況預警，對安全殼的正常運行取到很好的監管作用。而且，本實用新型中的結構安全監控系統，針對當前非核電領域的結構安全監控，實現了自動化程度更好全方位的結構安全管理，因此該系統不僅僅是一種數據自動化收集裝置，更是一種數據自動分析、整理與評估的平臺。
【附圖說明】
[0037]圖1為現有技術中的核電結構監測系統架構圖。
[0038]圖2為本實用新型實施例中的結構安全監控系統的結構示意圖。
[0039]圖3為本實用新型實施例中的主機柜的結構示意圖。
[0040]圖4為本實用新型實施例中的結構安全監控系統的供電線路圖。
【具體實施方式】
[0041]為使本實用新型的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0042]圖2為本實用新型實施例中的結構安全監控系統的結構示意圖。如圖2所示，本實用新型實施例中的結構安全監控系統包括:主機柜21、附屬集線箱22和測量端23。
[0043]其中，所述主機柜21，通過控制電纜(例如，圖2中所示的主機柜與附屬集線箱之間的虛線)和數據電纜(例如，圖2中所示的主機柜與附屬集線箱之間的實線)與附屬集線箱22連接，所述附屬集線箱22通過所述數據電纜與測量端23連接，所述數據電纜為多芯電纜，根據接入傳感器的數量不同而不同；
[0044]所述主機柜21中包括:工控機211、交換機212和多個主采集器213;
[0045]所述附屬集線箱22中包括:多個擴展模塊221;
[0046]所述測量端23中包括:多個接線盒231和多個與接線盒231連接的傳感器232;
[0047]所述工控機211通過交換機212向所述主采集器213傳輸采集命令；
[0048]所述主采集器213根據采集命令通過控制電纜控制對應的擴展模塊221的各個通道按照順序逐一采集數據并通過數據電纜與主采集器213進行數據交換；
[0049]所述擴展模塊221通過數據電纜接收與其通過接線盒231連接的各個傳感器232的測量數據，并通過數據電纜將測量數據傳輸給主采集器213;
[0050]所述主采集器213存儲所接收到的測量數據；
[0051]所述工控機211通過交換機212從所述主采集器213中下載測量數據，并對下載的測量數據進行分析處理并根據處理結果進行實時的安全預警。
[0052]根據上述結構安全監控系統的結構可知，在本實用新型的技術方案中，工控機通過數據總線(即數據電纜)與各個主采集器連接，每個主采集器都有專用的網絡地址。因此，工控機可以向主采集器發送采集命令，從主采集器下載和存儲已采集的測量數據，對測量數據進行處理和分析之后，即可生成用戶所需要的各類報表。
[0053]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述采集命令中可以包括:時鐘、采集信號類型、數量、接線方式和采集頻率等信息。
[0054]在本實用新型的技術方案中，所述主采集器的主要功能是進行安全監測傳感器的測量數據的采集。較佳的，在本實用新型的具體實施例中，根據接線方式不同，每個主采集器可以支持16?48個模擬通道輸入(擴展后可達到300?900個)。較佳的，在本實用新型的具體實施例中，主采集器可測量的測量數據類型可以主要包括:頻率、溫度、電阻、電流、電壓、濕度、壓力等信號，可以涵蓋工程建筑安全監測能用到的絕大多數傳感器類型。在本實用新型的技術方案中，可以根據所需接入的傳感器的數量不同，按需增加或減少主采集器的數量。
[0055]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述交換機可以使用網絡線將工控機和多個主采集器組網，從而實現工控機與各個主采集器之間的相互通信。
[0056]圖3為本實用新型實施例中的主機柜的結構示意圖，如圖3所示，較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述主機柜還可以進一步包括:防雷模塊214;
[0057]所述防雷模塊214，用于防止雷電擊中傳感器后引起主采集器213及其他設備的損壞。
[0058]在本實用新型的技術方案中，工程結構中用于安全監測的傳感器，很多都分布在建筑物表面較高的位置。為了防止雷電擊中傳感器后引起主采集器及其他設備的損壞，因此可以在主采集器與傳感器之間增加防雷模塊。
[0059]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述主機柜21還可以進一步包括:顯示器215；
[0060]所述顯示器215，與所述工控機211配套使用，用于顯示結構安全監控系統中各個傳感器測量得到的實時數據或工作曲線，從而可以將建筑結構的工作狀態直觀地顯示出來，而且還可以進行實時的安全預警。
[0061 ]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述主機柜21還可以進一步包括:柜體216和集成一體的配電箱217;
[0062]所述柜體216，用于安裝、設置和保護主機柜21中的各個設備；
[0063]所述配電箱217，設置于所述柜體216的底部，用于為主機柜21及整個結構安全監控系統供電，根據目標傳感器或部件的不同，配置相應的適配開關電源，以提供所需的額定直流電和交流電。
[0064]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述主機柜21還可以進一步包括:不間斷電源(UPS);
[0065]所述不間斷電源，用于為主機柜21及整個結構安全監控系統提供不間斷電源，從而可以在外部電源短期中斷的情況下，能夠保證結構監測的連續運行。
[0066]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述UPS為整體式或分體式；所述UPS包括:UPS控制器2181和UPS電池包2182。
[0067]在本實用新型的技術方案中，根據實際使用環境和使用要求的不同，電池包的容量可以按需調整。
[0068]較佳的，在本實用新型的具體實施例中，所述主機柜還可以進一步包括:散熱風扇和柜體接地端子(圖中未示出)；
[0069]所述散熱風扇，設置于柜體的頂部，用于降低主機柜的內部溫度。
[0070]所述柜體接地端子，設置于柜體的底部，用于防止雷擊和/或漏電造成柜體及柜體內部的設備的損壞。
[0071]另外，在本實用新型的技術方案中，所述附屬集線箱是主機柜的附屬擴展裝置。該所述附屬集線箱一般都是在傳感器的數量較大、傳感器與主機柜之間間距過長的情況下使用，其主要功能是將大量的傳感器的信號電纜匯集，并通過較少數量的數據總線電纜與主機柜間進行通信，從而能夠有效地精簡線路、便于安裝和管理。在本實用新型的技術方案中，所述附屬集線箱內部主要包括擴展模塊。在實際應用常見中，根據傳感器的數量不同，所述附屬集線箱內所需的擴展模塊數量也可以不同。
[0072]圖4為本實用新型實施例中的結構安全監控系統的供電線路圖，如圖4所示，較佳的，在本實用新型的具體實施例中，從上游配電箱引入電源后，首先接入主機柜中的UPS電源，從而可以保證結構安全監控系統不受上游電路臨時通斷的影響，可以不間斷運行。從UPS電源輸出后，其中一路線路通過AC/DC適配器為各個接線盒和各個傳感器進行供電。根據傳感器的類型不同，有的傳感器需要電源，而有的不需要，不同傳感器需要電源的種類也不同，因此實際線路可能比圖4中所表示的更為復雜，但是上述功能完全可以在主機柜的配電柜中實現，因此在此不再贅述。UPS電源的另一路線路輸出，通過上架插排和/或AC/DC適配器可以為主機柜中的各個設備進行供電。
[0073]另外，在本實用新型的技術方案中，由于主機柜中已經設置了功能全面的配電箱，因此，所述結構安全監控系統只需在主機柜一側即可以控制整個系統的電路。而在現有技術的監控系統中，一般都需要設置多個配電柜，如果需要控制某個部件的電路，則需要到相應的配電柜處才能進行操作。
[0074]綜上所述，通過使用本實用新型中所提供的結構安全監控系統，在對大型建筑結構進行安全監控時，可以不再依靠人工跑點手動測量、手動分析和延時評估，而是可以進行自動監控，極大的提高了使用效率、節約了大量的人工成本、獲得了海量原始數據，可以實現實時自動分析處理和結果呈現，做到實時異常工況預警，對安全殼的正常運行取到很好的監管作用。而且，本實用新型中的結構安全監控系統，針對當前非核電領域的結構安全監控，實現了自動化程度更好全方位的結構安全管理，因此該系統不僅僅是一種數據自動化收集裝置，更是一種數據自動分析、整理與評估的平臺。
[0075]另外，本實用新型中的結構安全監控系統標準化的研發和優良的拓展功能，對于當前三代核電技術發展態勢:多參數、大容量監測系統的普遍推廣和成熟應用樹立了典范，可以為我國核電事業的發展和健康運行保駕護航，為我管核電監管當局安全監督提供了有力途徑。
[0076]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
【主權項】
1.一種結構安全監控系統，其特征在于，該系統包括:主機柜、附屬集線箱和測量端； 所述主機柜，通過控制電纜和數據電纜與附屬集線箱連接，所述附屬集線箱通過所述數據電纜與測量端連接； 所述主機柜中包括:工控機、交換機和多個主采集器； 所述附屬集線箱中包括:多個擴展模塊； 所述測量端中包括:多個接線盒和多個與接線盒連接的傳感器； 所述工控機通過交換機向所述主采集器傳輸采集命令； 所述主采集器根據采集命令通過控制電纜控制對應的擴展模塊的各個通道按照順序逐一采集數據并通過數據電纜與主采集器進行數據交換； 所述擴展模塊通過數據電纜接收與其通過接線盒連接的各個傳感器的測量數據，并通過數據電纜將測量數據傳輸給主采集器； 所述主采集器存儲所接收到的測量數據； 所述工控機通過交換機從所述主采集器中下載測量數據，并對下載的測量數據進行分析處理并根據處理結果進行實時的安全預警。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主機柜還進一步包括:防雷模塊； 所述防雷模塊，用于防止雷電擊中傳感器后引起主采集器及其他設備的損壞。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主機柜還進一步包括:顯示器； 所述顯示器，用于顯示結構安全監控系統中各個傳感器測量得到的實時數據或工作曲線，并進行實時的安全預警。4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主機柜還進一步包括:柜體和集成一體的配電箱； 所述柜體，用于安裝、設置和保護主機柜中的各個設備； 所述配電箱，設置于所述柜體的底部，用于為主機柜及整個結構安全監控系統供電，根據目標傳感器或部件的不同，配置相應的適配開關電源，以提供所需的額定直流電和交流電。5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主機柜還進一步包括:不間斷電源UPS； 所述UPS，用于為主機柜及整個結構安全監控系統提供不間斷電源。6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于， 所述UPS為整體式或分體式； 所述UPS包括:UPS控制器和UPS電池包。7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述主機柜還進一步包括:散熱風扇和柜體接地端子； 所述散熱風扇，設置于柜體的頂部，用于降低主機柜的內部溫度； 所述柜體接地端子，設置于柜體的底部，用于防止雷擊和/或漏電造成柜體及柜體內部的設備的損壞。
【文檔編號】G08C19/00GK205451465SQ201520997697
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月4日
【發明人】張忠, 張大勇, 張興斌, 岳紅波, 王雷, 萬俊聞, 姜皓, 梁斌, 韓正, 周帥, 姚巖巖, 張濤, 程敦旵
【申請人】中冶建筑研究總院有限公司, 陽江核電有限公司