一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统及方法，其主要是让数据前端处理单元采集反应堆运行的实时相关数据，经过其处理单元的分析整合后生成与反应堆实时运行相关的动态矩阵，再经进一步转换，使动态矩阵规范化，然后生成灰度图像。可编程逻辑门阵列将数据前端处理单元传输过来的灰度图像与存储在数据库中的反应堆主泵正常工况和事故工况下的标准灰度图像进行相关性运算和对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的故障图像，由系统自动判断故障的类型及进程，并将诊断结果反馈到操作员站，此时，操作员根据系统给出的预判断结果，严密监视该故障工况下灰度图像上相关重要参数的变化，最终确认主泵故障的类型及进程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统及方法
本专利技术涉及反应堆的主泵故障诊断，更具体的说，涉及一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统及方法。
技术介绍
核反应堆是个非常复杂的系统，其对安全可靠性有着特殊的要求，故操作人员必须对反应堆的各个系统在各种运行状态了如指掌，而且其对各种可能发生的故障及其原因要非常熟悉，这样才能对可能出现的反应堆运行事件或事故进行及时准确的判断。随着故障诊断技术的应用与发展，以检测、识别、预测和干预为核心的状态检测与故障诊断系统在核领域得到了广泛而深入的应用，并逐渐建立了相应的计算机辅助系统，以便在应急故障出现时，能及时正确的诊断出故障，并采取相应的对策，保证和提高核反应堆运行的安全性和可靠性。核反应堆是个庞大的复杂系统，实时运行时包含了海量的非线性、高耦合的数据，用传统的方法系统的分析全部的数据来掌握反应堆综合运行状态往往难以奏效，故一种能将复杂问题直观化、形象化、简单化的反应堆故障诊断系统提上了日程，本专利技术针对核反应堆主泵故障提出一种基于灰度图像的辅助诊断系统，就能很好的解决这个问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于：克服现有技术的不足，提供一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统及方法，能将反应堆海量的复杂数据直观化、形象化、简单化，从而有效的将反应堆主泵的运行状态呈现在操作人员面前，便于其对反应堆主泵的运行状态作出判断并进行相应的动作。本专利技术解决其技术问题的技术方案是：一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统，包括数据前端处理单元、可编程逻辑门阵列、数据传输网络，其中：数据前端处理单元，采集反应堆实时运行的相关数据信号，经过其处理单元的分析整合后生成与反应堆实时运行相关的参数矩阵，再经过其处理单元的进一步转换，使参数矩阵规范化，然后将其转化成灰度图像，同时，数据前端处理单元还能将可编程逻辑门阵列反馈回的信号经简单处理传递给反应堆DCS系统；可编程逻辑门阵列，其中存储了反应堆主泵正常运行工况下的灰度图像数据，能将数据前端处理单元传输过来的反应堆主泵实时运行灰度图像进行图像相关性算法分析处理，并与反应堆主泵正常运行工况及各种事故工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，由系统自动判断故障的类型及事故演变的进展情况，此时，操作员根据系统给出的预判断结果，严密监视主泵故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认故障的类型及事故演变的进展情况；数据传输网络，主要包括(1)第一层数据传输网络，同步的传输反应堆实时运行的相关参数至数据前端处理单元；(2)第二层数据传输网络，进行可编程逻辑门阵列、数据前端处理单元以及反应堆DCS系统之间的数据通信。一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断方法，基于灰度图像的核反应堆主泵故障诊断步骤如下：在可编程逻辑门阵列中首先存储好反应堆主泵正常运行工况下及各种事故工况下的灰度图像数据；经现场传感器和第一层数据传输网络，数据前端处理单元采集反应堆主泵运行的实时相关数据，经过其处理单元的分析整合后生成与反应堆主泵实时运行相关的参数矩阵，再经过其处理单元的进一步转换，使参数矩阵规范化，然后将其转化成灰度图像，再由第二层数据传输网络将灰度图像相关信息传递至可编程逻辑门阵列；可编程逻辑门阵列能将数据前端处理单元传输过来的反应堆主泵实时运行灰度图像进行图像相关性算法分析处理，并与反应堆主泵正常运行工况及各种事故工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，由系统自动判断故障的类型及事故演变的进展情况，并将诊断结果反馈给数据前端处理单元，并由反应堆DCS系统，将其传递至操作员站，此时，操作员根据系统给出的预判断结果，严密监视主泵故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认故障的类型及事故演变的进展情况。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)反应堆主泵运行在正常工况下的灰度图像如图2(基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的正常工况图像)所示，在每一个采样周期内，其采集的相关参数生成的灰度图像均匀、连续、重复性很好；当反应堆主泵运行出现异常，发生故障时，在某一采样点处灰度图像出现了突变，且随着采样的继续进行，其灰度图像也会继续发生明显的变化，故障情况下灰度图像事例如图3(基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的故障工况事例图像)所示；可编程逻辑门阵列可将发生故障的灰度图像与系统本来存储的正常工况及各种事故工况的灰度图像用图像相关性算法分析处理，找出相关性最大，匹配度最高的图像，由系统自动判断故障的类型及事故演变的进展情况。附图说明为了更清楚的说明本专利技术的实施，下面将对描述本专利技术实施例中所需要用到的附图作简单说明。显然，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，可以根据下面的附图，得到其他附图。图1是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的框图；图2是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的正常工况图像；图3是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的故障工况事例图像；图4是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的基准主泵卡轴故障工况图像；图5是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的主泵卡轴故障工况图像；图6是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的基准主泵断电故障工况图像；图7是本专利技术基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的主泵断电故障工况图像。具体实施方式为了使本领域的技术人员更快的理解本专利技术，下面将结合本专利技术中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。实施例1：使用基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统，完成一回路主泵卡轴故障诊断的过程。如图1所示，本专利技术装置包括：数据前端处理单元、可编程逻辑门阵列、数据传输网络。首先，该装置的数据前端处理单元自动采集反应堆主泵实时运行的相关数据信号，并进一步对该相关数据信号进行分析处理后生成与反应堆主泵实时运行的相关参数矩阵，该参数矩阵是时间和相关信号的函数，其会随着时间的推进真实的反映主泵的实时运行状态。同时，该参数矩阵经过数据前端处理单元的进一步转换，能够使参数矩阵规范化，并进一步转化成反应堆主泵实时运行的灰度图像，该灰度图像与参数矩阵信息是一一对应的，其也能实时的真实反映反应堆主泵的运行状态；同时，数据前端处理单元还能将可编程逻辑门阵列反馈回的信号经简单处理传递给核反应堆DCS系统；然后，在可编程逻辑门阵列中，预先存储了反应堆主泵正常运行工况下的灰度图像数据及各种预期反应堆主泵故障工况下的各种灰度图像数据，如图3基于灰度图像的反应堆主泵故障辅助诊断系统的故障工况事例图像所示，横轴间隔图条代表反应堆主泵的相关参数，纵轴代表采样周期，即步进时间。反应堆主泵正常运行时，随着时间的推进，每个采样周期内，间隔图条颜色均匀，如同图2正常工况图像，当反应堆主泵在某个时刻发生故障，反应堆主泵的灰度图条在该采样周期开始会发生突变，不同的故障类型及同一故障类型的不同演变程度在灰度图像的反映也是不一样，该图就反映了反应堆主泵发生故障后灰度图条在几个采样周期内演变；该数据可以是通过精确的模拟或真实的反应堆主泵故障数据生成的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统，其特征在于：包括数据前端处理单元、可编程逻辑门阵列、数据传输网络；数据前端处理单元，采集反应堆主泵实时运行的相关数据信号，对该相关数据信号分析整合后生成与反应堆主泵实时运行的相关参数矩阵，经过进一步转换，使相关参数矩阵规范化，然后转化成反应堆主泵实时运行的灰度图像；同时，数据前端处理单元还能将可编程逻辑门阵列反馈回的信号经简单处理传递给核反应堆DCS系统；可编程逻辑门阵列，其中存储了反应堆主泵正常运行工况下的灰度图像数据，能将数据前端处理单元传输过来的反应堆主泵实时运行的灰度图像进行图像相关性算法分析处理，并与反应堆主泵正常运行工况及各种事故工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，并自动判断故障的类型及进程，进程即事故演变的进展情况，此时，操作员根据给出的预判断结果，严密监视故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认故障的类型及进程；数据传输网络，包括第一层数据传输网络和第二层数据传输网络；第一层数据传输网络同步的传输核反应堆主泵实时运行的相关参数至数据前端处理单元；第二层数据传输网络进行可编程逻辑门阵列、数据前端处理单元以及核反应堆DCS系统之间的数据通信。...

【技术特征摘要】
1.一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统，其特征在于：包括数据前端处理单元、可编程逻辑门阵列、数据传输网络；数据前端处理单元，采集反应堆主泵实时运行的相关数据信号，对该相关数据信号分析整合后生成与反应堆主泵实时运行的相关参数矩阵，经过进一步转换，使相关参数矩阵规范化，然后转化成反应堆主泵实时运行的灰度图像；同时，数据前端处理单元还能将可编程逻辑门阵列反馈回的信号经简单处理传递给核反应堆DCS系统；可编程逻辑门阵列，其中存储了反应堆主泵正常运行工况下及各种事故工况下的灰度图像数据，能将数据前端处理单元传输过来的反应堆主泵实时运行的灰度图像进行图像相关性算法分析处理，并与反应堆主泵正常运行工况及各种事故工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，并自动判断故障的类型及进程，进程即事故演变的进展情况，此时，操作员根据给出的预判断结果，严密监视故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认故障的类型及进程；数据传输网络，包括第一层数据传输网络和第二层数据传输网络；第一层数据传输网络同步的传输核反应堆主泵实时运行的相关参数至数据前端处理单元；第二层数据传输网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光雨，汪建业，宋勇，杨明翰，徐鹏，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34