CN111951989B - 一种智能校准棒位测量参数的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能校准棒位测量参数的方法及系统，本发明输入全行程棒位信号并对其进行滤波处理(该信号可以从人机接口获得)，然后计算获取每组线圈的所有理论拐点处的电压值，这些电压即为每个拐点的理论阈值，实际上每组线圈仅有一个阈值，所以需要将每组线圈的所有理论阈值按照一定的优先级策略拟合成一个阈值，基于该阈值，即可实现一键自动校准棒位测量参数的功能。相较于传统的棒位测量技术，本发明提出的智能校准棒位测量参数技术极大的缩短棒位测量参数校准的时间。

Description

一种智能校准棒位测量参数的方法及系统

技术领域

本发明涉及核电站测量技术领域，具体涉及一种智能校准棒位测量参数的方法及系统。

背景技术

核电站反应堆堆芯反应性或中子注量率的控制，可以通过移动含有中子吸收体的控制棒束在堆芯中的位置来完成。而棒控棒位系统用于提升、插入和保持控制棒束，并监视每一束控制棒束的位置，其中监视棒束在堆芯的位置的一系列装置被称为棒位测量系统。

控制棒束位于一回路高温高压环境中，对其位置的测量普遍利用电磁感应原理，通过线圈之间的互感将控制棒位置信号转化为测量柜可以使用的多组电压信号，也就是原始棒位信号，然后通过滤波、整形处理将这记录信号转化为数字信号，这几路数字信号结合按照高低位排列，就得到可以跟棒束真实位置区间一一对应的棒位编码。

如图1所示的多组线圈中D组线圈(该组线圈在一个全行程动棒过程中只有一个上升沿河下降沿，具有代表性)的一个全行程提棒的信号处理过程，这一部分传统的实现方法是通过模拟电路实现的，采用固化的模拟电路的缺点在于该电路的适应性较差，根据现场情况适应性的调整相当繁琐。

棒位测量系统关键的指标为棒位线性度，该要求在上图中直观体现为：通过调节每一路的阈值，使得整形后波形的拐点落在理论拐点附近，这个过程简称为棒位测量参数校准。传统调节阈值通过调节旋钮实现，这种方式最明显的缺点是无法精确调节；同时无法将参数定量化，无法对这组参数进行保存、拷贝操作；此外，传统参数调节方法存在漂移现象，即设备运行过程中，设定的参数会发生变化，这对参数校准调试工作造成一定的阻碍。

传统的校准棒位线性度参数的方法可以总结为手动摸索式校准，即通过不断的调节旋钮，然后动棒看效果，通过效果分析再次调节旋钮，再看效果，重复该过程直至棒位线性度满足要求，该方法效率极为低下。手动操作引入人工误差与摸索式的方法自身导致校准操作繁琐且工作难度大(校准工作要求操作人员具备丰富经验)且无法保证校准质量。

发明内容

为了解决传统的校准线性度的方法操作繁琐且效率低等问题导致校准工作耗时较长且校准质量无法保证的问题，本发明提供了一种智能校准棒位测量参数的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种智能校准棒位测量参数的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、获取全行程的原始棒位信号并进行滤波处理；

步骤二、基于滤波处理之后的棒位信号，计算得到每组线圈的所有理论拐点处的电压值；

步骤三、将每组线圈的所有理论拐点处的电压值按照预设的优先级策略拟合成一个阈值，作为该组线圈的理论阈值；

步骤四、根据步骤三获得的理论阈值，自动校准棒位测量参数。

相较于传统的采用固化的模拟电路以及手动摸索式校准棒位测量参数的方式，本发明利用计算机技术自动化、数字化实现原始棒位信号的滤波、整形以及棒位测量参数校准过程，本发明的基本原理是：输入全行程棒位信号并对其进行滤波处理(该信号可以从人机接口获得)，然后计算获取每组线圈的所有理论拐点处的电压值，这些电压即为每个拐点的理论阈值，实际上每组线圈仅有一个阈值，所以需要将每组线圈的所有理论阈值按照一定的优先级策略拟合成一个阈值，基于该阈值，即可实现一键自动校准棒位测量参数的功能，这便是在线智能校准棒位测量参数。

可选的，本发明可实现实时校准棒位测量参数，即本发明的步骤一可通过实际棒位测量设备检测得到全行程的原始棒位信号。

可选的，本发明可实现离线校准棒位测量参数，即本发明的步骤一可通过虚拟棒位测量设备仿真运行得到全行程的原始棒位信号。

可选的，本发明实现离线校准棒位测量参数时，通过设置一套棒位测量设备的虚拟仪器来实现，本发明的虚拟棒位测量设备具体实现过程如下：

首先采用算法仿真软件完成棒位测量设备软件的算法仿真并进行验证；

验证可行之后，将仿真算法嵌入虚拟仪器后台软件中，同时设计人机交互界面，得到基于虚拟仪器的虚拟棒位测量设备；

将事先记录有原始棒位信号的波形文件导入虚拟棒位测量设备中，即可得到与真实运行情况相符的运行结果。

可选的，受棒位探测器上介质磁导率的影响，不同位置的感应电压变化规律是非一致的，该现象制约着同一个阈值无法使每个拐点落在理论拐点，即棒位线性度无法达到最理想的状态。因此本发明的步骤四中自动校准棒位测量参数中：按照感应电压变化的规律，将全行程划分为若干子段，确保每个子段内感应电压变化规律一致，以保证每个拐点均能落在理论拐点处。

另一方面，本发明还提出了一种智能校准棒位测量参数的系统，该系统包括信号输入单元、计算单元、拟合单元和校准单元；

其中，所述信号输入单元用于获取全行程的原始棒位信号并进行滤波处理；

所述计算单元用于获得滤波处理之后的棒位信号并计算得到每组线圈的所有理论拐点处的电压值；

所述拟合单元用于将每组线圈的所有理论拐点处的电压值按照预设的优先级策略拟合成一个阈值，作为该组线圈的理论阈值；

所述校准单元根据每组线圈的理论阈值，自动校准棒位测量参数。

可选的，本发明的信号输入单元可通过实际棒位测量设备检测得到全行程的原始棒位信号。

可选的，本发明的信号输入单元可通过虚拟棒位测量设备仿真运行得到全行程的原始棒位信号。

可选的，本发明的虚拟棒位测量设备的构建过程如下：

首先采用算法仿真软件完成棒位测量设备软件的算法仿真并进行验证；

验证可行之后，将仿真算法嵌入虚拟仪器后台软件中，同时设计人机交互界面，得到基于虚拟仪器的虚拟棒位测量设备；

将事先记录有原始棒位信号的波形文件导入虚拟棒位测量设备中，即可得到与真实运行情况相符的运行结果。

可选的，本发明的校准单元按照感应电压变化的规律，将全行程划分为若干子段，确保每个子段内感应电压变化规律一直，以保证每个拐点均能落在理论拐点处。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、相较于传统的棒位测量技术，本发明提出的智能校准棒位测量参数技术极大的缩短棒位测量参数校准的时间；本发明提出技术采用计算机技术进行数字化、自动化处理过程，很大程度上减轻了现场维护或技术人员的工作负担，同时方波操作与调试。

2、本发明得益于校准过后的参数是计算机根据本次原始棒位信号进行特训分析、自动计算得到的理论最优参数，保证了参数校准的质量，同时为棒位测量设备的长期稳定运行提供更好的保障，进而一定程度上提升了核电站的经济效益。

3、本发明的棒位测量参数校准即可实时实现也可离线实现，适用范围广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的D组线圈的一个全行程提棒的信号处理过程示意图。

图2为本发明获取的原始棒位信号波形图。

图3为全行程给定棒位与测量棒位偏差步数图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

传统的校准线性度的方法主要采用手动摸索式校准，即通过不断的调节旋钮(调节阈值)，然后动棒看效果，通过效果分析再次调节旋钮，再看效果，重复该过程直至棒位线性度满足要求，操作繁琐且效率低等问题导致校准工作耗时较长且校准质量无法保证，本实施例提出了一种智能校准棒位测量参数的方法。

本实施例的方法输入原始棒位信号，自动计算出理论最优的棒位测量参数，该方法将现场维护人员或技术支持人员从繁重的调试工作中解脱出来，让最复杂的工作由计算机来实时计算该棒位信号中各线圈的理论阈值，并根据计算得到的理论阈值自动校准棒位测量参数，极大的提升了校准棒位测量参数的效率和质量。

不仅如此，该方法还能实现离线式校准棒位测量参数，以此支持人员可以不用到达现场即可完成校准棒位测量参数的工作。

具体的，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤一、获取全行程的原始棒位信号并进行滤波处理。

本实施例在进行在线校准棒位测量参数时，对实际棒位测量设备检测得到的原始棒位信号进行处理。

本实施例在进行离线校准棒位测量参数时，首先借助算法仿真软件完成棒位测试设备软件的算法仿真，在验证仿真效果切实可行的情况下，进而将仿真算法嵌入虚拟仪器后台软件中，同时设计人机交互界面(模仿真实设备)，该虚拟仪器为纯软件设备，无需连接电压波形采集的硬件设备，只需事先采用记录仪等设备将原始棒位信号记录在波形文件中，后续导入虚拟仪器，即可得到与真实情况相符的运行效果。如果将自动计算棒位测量参数的算法嵌入虚拟仪器中，即可实现离线智能校准棒位测量参数的功能。

步骤二、基于滤波处理之后的棒位信号，计算得到每组线圈的所有理论拐点处的电压值。

步骤三、将每组线圈的所有理论拐点处的电压值按照预设的优先级策略拟合成一个阈值，作为该组线圈的理论阈值。

步骤四、根据步骤三获得的理论阈值，自动校准棒位测量参数。

另外，考虑到受棒位探测器上介质磁导率的影响，不同位置的感应电压变化规律是非一致的，该现象制约着同一个阈值无法使每个拐点落在理论拐点，即棒位线性度无法达到最理想的状态。本实施例在进行自动校准棒位测量参数时采用分段设置阈值技术，按照感应电压变化的规律，将全行程划分为若干子段，确保每个子段内感应电压变化规律一致，如此来保证每个拐点均能落在理论拐点处，从而进一步的优化棒位线性度。

实施例2

基于上述实施例1，本实施例提出了一种智能校准棒位测量参数的系统，该系统包括：信号输入单元、计算单元、拟合单元和校准单元。

其中，本实施例的信号输入单元用于获取全行程的原始棒位信号并进行滤波处理；即本实施例的信号输入单元被配置为执行上述实施例1提出的步骤一。

本实施例的计算单元用于获得滤波处理之后的棒位信号并计算得到每组线圈的所有理论拐点处的电压值；即本实施例的计算单元被配置为执行上述实施例1提出的步骤二。

本实施例的拟合单元用于将每组线圈的所有理论拐点处的电压值按照预设的优先级策略拟合成一个阈值，作为该组线圈的理论阈值；即本实施例的拟合单元被配置为执行上述实施例1提出的步骤三。

本实施例的校准单元根据每组线圈的理论阈值，自动校准棒位测量参数；即本实施例的校准单元被配置为执行上述实施例1提出的步骤四。

实施例3

本实施例采用上述实施例1提出的方法或实施例2提出的系统对一组采集到的原始棒位信号进行自动棒位测量参数校准，具体实施过程如下：

1、通过棒位测量设备在线获取原始棒位信号或者通过模拟棒位测量设备仿真得到原始棒位信号，如图2所示。

2、采用上述实施例1提出的方法或者上述实施例2提出的系统对图2所示的原始棒位信号进行自动棒位测量参数校准，并将校准后的参数写入棒位测量设备中运行，进行一次全行程的提插棒操作，得到如图3所示的运行结果。

由图3所示的全行程提插棒过程中设备自动记录的给定棒位与测量棒位所偏差的步数图可知：全行程的动作中，该偏差步数都在[-6,+6]的区间内，该结果完全满足了棒控棒位系统对棒位线性度的要求，以此论证了本发明所描述的智能校准棒位测量参数的方法切实可行。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能校准棒位测量参数的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、获取全行程的原始棒位信号并进行滤波处理；

步骤二、基于滤波处理之后的棒位信号，计算得到每组线圈的所有理论拐点处的电压值；

步骤三、将每组线圈的所有理论拐点处的电压值按照预设的优先级策略拟合成一个阈值，作为该组线圈的理论阈值；

步骤四、根据步骤三获得的理论阈值，自动校准棒位测量参数；

所述步骤四中自动校准棒位测量参数中：按照感应电压变化的规律，将全行程划分为若干子段，确保每个子段内感应电压变化规律一致，以保证每个拐点均能落在理论拐点处。

2.根据权利要求1所述的一种智能校准棒位测量参数的方法，其特征在于，所述步骤一可通过实际棒位测量设备检测得到全行程的原始棒位信号。

3.根据权利要求1所述的一种智能校准棒位测量参数的方法，其特征在于，所述步骤一可通过虚拟棒位测量设备仿真运行得到全行程的原始棒位信号。

4.根据权利要求3所述的一种智能校准棒位测量参数的方法，其特征在于，所述虚拟棒位测量设备具体实现过程如下：

首先采用算法仿真软件完成棒位测量设备软件的算法仿真并进行验证；

验证可行之后，将仿真算法嵌入虚拟仪器后台软件中，同时设计人机交互界面，得到基于虚拟仪器的虚拟棒位测量设备；

将事先记录有原始棒位信号的波形文件导入虚拟棒位测量设备中，即可得到与真实运行情况相符的运行结果。

5.一种智能校准棒位测量参数的系统，其特征在于，该系统包括信号输入单元、计算单元、拟合单元和校准单元；

其中，所述信号输入单元用于获取全行程的原始棒位信号并进行滤波处理；

所述计算单元用于获得滤波处理之后的棒位信号并计算得到每组线圈的所有理论拐点处的电压值；

所述拟合单元用于将每组线圈的所有理论拐点处的电压值按照预设的优先级策略拟合成一个阈值，作为该组线圈的理论阈值；

所述校准单元根据每组线圈的理论阈值，自动校准棒位测量参数；

所述校准单元按照感应电压变化的规律，将全行程划分为若干子段，确保每个子段内感应电压变化规律一直，以保证每个拐点均能落在理论拐点处。

6.根据权利要求5所述的一种智能校准棒位测量参数的系统，其特征在于，所述信号输入单元可通过实际棒位测量设备检测得到全行程的原始棒位信号。

7.根据权利要求5所述的一种智能校准棒位测量参数的系统，其特征在于，所述信号输入单元可通过虚拟棒位测量设备仿真运行得到全行程的原始棒位信号。

8.根据权利要求7所述的一种智能校准棒位测量参数的系统，其特征在于，所述虚拟棒位测量设备的构建过程如下：

首先采用算法仿真软件完成棒位测量设备软件的算法仿真并进行验证；

验证可行之后，将仿真算法嵌入虚拟仪器后台软件中，同时设计人机交互界面，得到基于虚拟仪器的虚拟棒位测量设备；

将事先记录有原始棒位信号的波形文件导入虚拟棒位测量设备中，即可得到与真实运行情况相符的运行结果。

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