核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置及方法，包括多套图像采集系统，多套图像采集系统之间连接有同步触发器，图像采集系统通过网络数据线与计算机连接，计算机设有图像处理系统。把整个核电站安全壳被测区域分为若干区域，每个被测区域的图像分别由一套图像采集系统获取，多个图像采集系统同步、实时地将视觉传感器输出的数字图像信号直接传送给计算机进行存储；图像处理系统对图像采集系统获取的图像进行算法处理，计算并输出最终的结果(水膜覆盖率)，可应用于核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率的测量，具有高精度、非接触特性，控制方便、测量速度快、空间大、精度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于核电站安全壳壁上形成的水膜覆盖率的自动检测技术，尤其 涉及一种核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置及方法。

背景技术

安全壳表面的冷却系统是保证核电站安全运行的关键部件，日本福岛核电泄露事件 就是因为安全壳表面的冷却系统被破坏停止工作而造成的。在核电站运行过程中，需要 检测冷却水在安全壳壁上形成的水膜覆盖率能否达到要求。在运行过程中，需采取有效 手段记录充分完整的水膜覆盖率数据，以确保安全壳上有足够的冷却水，以保证核电站 的安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置及方 法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置，包括多套图像采集系 统，多套图像采集系统之间连接有同步触发器，所述图像采集系统通过网络数据线与计 算机连接，所述计算机设有图像处理系统。

本发明的上述的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置实现核电站安全 壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测的方法，把整个核电站安全壳被测区域分为若干区 域，每个被测区域的图像分别由一套图像采集系统获取，每套图像采集系统分别记录对 应区域的图像数据；

多套图像采集系统同步采集多个区域的图像数据传送给计算机进行存储，并由图像 处理系统对图像数据进行算法处理，计算并输出最终的结果；

所述图像处理系统基于运动检测并结合图像分割的检测算法，分别计算单个区域冷 却水膜的覆盖率，再合成位为最终的总体覆盖率。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的核电站安全壳表面的 冷却水膜覆盖率自动检测装置及方法，由于把整个核电站安全壳被测区域分为若干区 域，每个被测区域的图像分别由一套图像采集系统获取，多个图像采集系统同步、实时 地将视觉传感器输出的数字图像信号直接传送给计算机进行存储；图像处理系统对图像 采集系统获取的图像进行算法处理，计算并输出最终的结果(水膜覆盖率)，可应用于 核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率的测量，具有高精度、非接触特性。本发明控制方 便、测量速度快、空间大、精度高，具有广阔的应用前景，在工业上有潜在的应用价 值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置的结构 框图。

图2为本发明实施例提供的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置的应用 状态示意图。

图3为本发明实施例提供的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测方法的流程 示意。

图中：

1、冷却水膜，2、工业定焦镜头，3、面阵CCD相机，4、可调支架，5、网络数据 线，6、计算机，7、同步触发器。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置，其较佳的具体实施方 式是：

包括多套图像采集系统，多套图像采集系统之间连接有同步触发器，所述图像采集 系统通过网络数据线与计算机连接，所述计算机设有图像处理系统。

所述图像采集系统设有视觉传感器，所述视觉传感器包括数字相机，所述数字相机 安装在可调支架上，所述数字相机设有工业定焦镜头。

所述数字相机为面阵CCD相机；

多套图像采集系统共同连接一台计算机，或每套图像采集系统单独连接一台计算 机。

所述图像处理系统集成于所述计算机中或设于远程连接的数据处理中心。

所述同步触发器为单独设置的同步触发装置或集成于所述计算机中的同步触发模 块。

本发明的上述的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置实现核电站安全 壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测的方法，其较佳的具体实施方式是：

把整个核电站安全壳被测区域分为若干区域，每个被测区域的图像分别由一套图像 采集系统获取，每套图像采集系统分别记录对应区域的图像数据；

多套图像采集系统同步采集多个区域的图像数据传送给计算机进行存储，并由图像 处理系统对图像数据进行算法处理，计算并输出最终的结果；

所述图像处理系统基于运动检测并结合图像分割的检测算法，分别计算单个区域冷 却水膜的覆盖率，再合成位为最终的总体覆盖率。

所述图像处理系统进行算法处理包括步骤：

首先，制作图像截取模板，针对每帧图像，截取图像有效区域，去除无关背景及支 架设施遮挡部分，同时进行图像中值滤波，去除噪声；

将每次拍摄时的第一帧图像P1当作背景图像，利用运动检测背景减除原理，用第一 帧图像P1与当前帧图像Pi相减得到差值图像Pdi；

然后，进行图像二值化处理，根据差值图像Pdi的直方图，并通过中值滤波去除所述 直方图中的杂散点，将所述直方图中有冷却水膜的区域用1表示，无冷却水膜的区域用0 表示，由有冷却水膜区域的面积计算水膜的覆盖率。

本发明的核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率自动检测装置及方法，把整个核电站 安全壳被测区域分为若干区域，利用多个视觉传感器实时地拍摄安全壳表面图像，图像 采集系统实时地将视觉传感器输出的数字图像信号直接传送给计算机进行存储；图像处 理系统对图像采集系统获取的图像进行算法处理，计算并输出最终的结果(水膜覆盖 率)，可应用于核电站安全壳表面的冷却水膜覆盖率的测量，具有高精度、非接触特 性。本发明控制方便、测量速度快、空间大、精度高，具有广阔的应用前景，在工业上 有潜在的应用价值。

具体实施例：

如图1所示，检测装置主要包括图像采集系统、计算机和图像处理系统，图像采集系 统设有视觉传感器，视觉传感器采用数字相机，图像采集系统实时地将数字相机输出的 数字图像信号直接传送给计算机进行存储；图像处理系统对图像采集系统获取的图像进 行算法处理，计算并输出最终的结果(水膜覆盖率)。图像处理系统可以集成于本计算 机之中或连接到远程处理中心。

如图2所示，是进行冷却水膜覆盖率自动检测装置的模型示意图。由于核电站安全壳 表面的有效区域比较大、安全壳的环形外壳特点，单个相机无法获得安全壳上整个安全 壳被测区域内的水膜信息，所以检测装置把整个安全壳被测区域分为若干区域。每个被 测区域的图像由一套图像采集系统获取，每套图像采集系统分别记录对应区域的图像数 据。每套图像采集系统的视觉传感器(数字相机)包括一个工业镜头、一台相机及安装 相机的支架。

由于将系统整体划分为若干区域、同时进行拍摄，相机拍摄的同步性尤为重要。每 台相机的图像采集可以分别由一台计算机独立完成，也可以多台相机的图像采集由一台 性能更高的计算机统一完成，为保证相机采集的图像数据的同步性，采用同步触发器进 行同步数据采集。每个相机检测各自被测区域，分别获取被测区域图像安全壳上的冷却 水膜图像、分别计算单个区域冷却水膜的覆盖率，再合成位为最终的总体覆盖率。

冷却水膜检测具有冷却水膜形态及分布情况复杂多变、易受到光照及图像亮度均匀 性的影响、图像尺寸大而且数量多、冷却水膜信息相对较弱等特点。根据这些特点，设 计了一套基于运动检测并结合图像分割的检测算法，图像处理系统根据该算法对图像进 行处理。

如图3所示，算法的主要流程描述如下：

制作图像截取模板。针对每帧图像，截取图像有效区域，去除无关背景及支架等设 施遮挡部分；

图像中值滤波，去除噪声；

将每次拍摄时的第一帧图像P1当作背景图像，利用运动检测背景减除原理，用第一 帧图像P1与当前帧图像Pi相减得到差值图像Pdi；

图像二值化。根据差值图像Pdi的直方图，二值化以后的图像Presult，有冷却水膜的 区域用1表示(白色区域)，无冷却水膜的区域用0(黑色区域)表示；

中值滤波去除二值化图像中的杂散点；

由有冷却水膜区域的面积计算水膜的覆盖率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的 保护范围为准。